Lexikon der Biologie: Überwinterung
Überwinterung, Hibernation, physiologischer Zustand von Pflanzen und Tieren in Wechselklimaten (Klima) mit mehr oder weniger gut ausgeprägten Anpassungsmechanismen (im einfachsten Fall in Form der Kältestarre), der es gestattet, ungünstige, tiefe Temperaturen zu überdauern. 1) Botanik: Pflanzen überwintern in der Regel im Zustand stark erniedrigter physiologischer Aktivität mit eingestelltem Wachstum (Dormanz, Knospenruhe), was sich u.a. in Einstellung der Photosynthese und Einschränkung der Atmung äußert. Ausnahmen sind viele Flechten, die bis weit unter den Gefrierpunkt Photosynthese betreiben können. Bei vielen Pflanzen sterben gegen Ende der Vegetationsperiode die oberirdischen Pflanzenteile ab, wobei sie im Frühjahr aus unterirdischen Speicherorganen (z.B. Rhizomen, Knollen) austreiben oder als Samen überdauern. Landwirtschaftlich bedeutsam ist die sog. Vernalisation – die Samen benötigen einen Kältereiz, um auskeimen zu können (Brechen der Dormanz; Dormanz-brechende Umweltfaktoren). Dadurch wird verhindert, daß schon ein milder Herbsttag zum Auskeimen führt. Bei sog. Winterweizen-Sorten kommt es jedoch schon im Herbst zur Keimung. Die Keimlinge (Keimpflanze) entwickeln während der allmählichen Abkühlung eine hohe Frostresistenz und können so unter der Schneedecke überwintern. Dadurch können sie schon im zeitigen Frühjahr das Sonnenlicht photosynthetisch nutzen, so daß die Ernte bereits im Frühsommer eingefahren werden kann. Bei Gehölzen und einigen krautigen Pflanzen bleiben die oberirdischen Organe ganz oder teilweise erhalten. Laubabwerfende Bäume und Sträucher leiten im Gegensatz zu immergrünen Pflanzen die Überwinterungsphase mit dem Blattfall ein. (Dadurch wird vor allem verhindert, daß die Pflanzen an sonnigen Wintertagen durch Transpiration Wasser verlieren, das im gefrorenen Boden nicht nachgeliefert werden kann [sog. Frosttrocknis]; die Nadelhölzer mit ihren Nadelblättern (xeromorph) transpirieren ohnehin weniger und zeigen daher auch keinen herbstlichen Blattfall.) In beiden Fällen erfolgt der Neuaustrieb aus oberirdischen Knospen. Nach der Lage der Erneuerungsknospen teilt man die Pflanzen in Lebensformen ein. Die hormonale Umsteuerung auf die Knospen- oder Winterruhe erfolgt entweder autonom oder durch Kälte und/oder Kurztagbedingungen, während umgekehrt die Winterruhe durch Wärme und Langtag beendet wird. Dem Eintritt in die Winterruhe geht bei den letztgenannten Gruppen eine Abhärtungsphase (Abhärtung) voraus, während der die Frostresistenz (Frostschutzmittel) entscheidend erhöht wird. In wintermilden Gebieten zeigen einige Arten keine oder nur eine unvollständige Winterruhe, so daß bei einem Temperaturanstieg die Stoffwechselaktivität sofort erhöht werden kann. Niedere Pflanzen überwintern, wenn nicht als ganzer Thallus, als Sporen oder Zygoten (wie auch viele Pilze). – Im Pflanzenbau bezeichnet man mit Überwinterung Maßnahmen zum Schutz von Pflanzen oder Pflanzenteilen vor Frost (z.B. Miete). 2) Zoologie: Zahlreiche Vögel, aber auch Insekten führen jahresperiodische Wanderungen durch (Tierwanderungen) und entgehen so der kalten Jahreszeit. Überwinterung i.e.S. ist bei Insekten ein Zustand verzögerten bzw. gehemmten Wachstums (Dormanz) auf dem Stadium von Eiern, Larven und Puppen subadulter oder adulter Tiere, der als Quieszenz, Oligopause oder Diapause erlebt werden kann und mit der Möglichkeit zur Frostresistenz verknüpft ist. Unter den Säugetieren gibt es besondere Formen der Überwinterung als Winterschlaf (bei kleinen Formen) und Winterruhe (bei großen Tieren). Die Steuerung der unterschiedlichen Überwinterungsstrategien erfolgt in der Regel durch die Photoperiode (Photoperiodismus, Chronobiologie). Ästivation, Fettkörper, Futterhorten, Gefrierschutzproteine, Torpor.
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