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Das Leben – Vielfalt und Einmaligkeit

Aus Einzellern entwickelten sich Vielzeller, dann Pflanzen und Tiere: So breitete sich das Leben auf der Erde aus. Alles begann im Meer. Die Pflanzen waren die ersten, die den Weg aufs feste Land fanden, die Tiere folgten ihnen erst 50 Mio. Jahre später. Zugleich eroberten Insekten den Luftraum, und es entwickelten sich Amphibien, aus diesen wiederum Reptilien. Schließlich eroberten die Säugetiere die Erde.

Pflanzen und Tiere bilden heute eine unüberschaubare Vielfalt. Hohe Temperaturen und große Regenmengen lassen in den inneren Tropen einen dichten tropischen Regenwald gedeihen. Nördlich und südlich davon erstrecken sich die weiten Graslandschaften der Savannen. In den sich anschließenden Wüsten gedeihen nur an besonders günstigen Standorten Büsche und Dornsträucher. In den etwas feuchteren Halbwüsten behaupten sich dagegen zahlreiche an die Trockenzeit angepasste Pflanzen. Viel üppiger geht es in den subtropischen Winterregengebieten an den Westseiten der Kontinente zu. Nach den trockenen und heißen Sommern können sich die Pflanzen in den feuchten, milden Wintern erholen. Typische Gewächse sind hier Hartlaubgehölze.

Die ozeanisch geprägten kühlgemäßigten Breiten sind die Heimat der sommergrünen Laubwälder. Mit ihrem herbstlichen Blattabwurf passen sich die Bäume der kalten Jahreszeit an. Zu ihren Füßen erstreckt sich eine dichte, Schatten liebende Kraut-Gras-Schicht. Die trockenen und baumlosen Steppengebiete im Inneren der Kontinente werden von üppigen krautreichen Grasländern eingenommen. In den weiter polwärts gelegenen kaltgemäßigten Breiten beherrschen die Nadelholzwälder der Taiga das Landschaftsbild. In den Subpolar- und Polarzonen schränkt die Kälte das Pflanzenwachstum ein. Nur die nahezu baumlose Tundra kann sich mit ihren anspruchslosen und niedrig wachsenden Pflanzen – Flechten, Moosen, Gräsern, Kräutern und Zwergsträuchern – behaupten. Im polaren Klima gibt es nur noch Kältewüsten ohne Boden und Vegetation.

Entwicklung des Lebens: Vom Einzeller zum Menschen

Wann entstand das Leben auf der Erde?

Vor rund 4 Mrd. Jahren. Unter eigentlich lebensfeindlichen Bedingungen – es gab keine schützende Atmosphäre und die Erdoberfläche war noch immer heiß – bildete sich primitives Leben. Die ersten Zellen können heute aus einer Zeit vor 3,5 Mrd. Jahren nachgewiesen werden.

Etwa 1 Mrd. Jahre später hatten sich diese Zellen so sehr vermehrt, dass der bei ihrer Zellteilung anfallende Sauerstoff in der nun entstandenen Atmosphäre neben den Hauptanteilen Stickstoff und Kohlendioxid an Bedeutung gewann. Vor 1 Mrd. bis 600 Mio. Jahren entwickelten sich die ersten mehrzelligen Lebewesen. Der gesamte Zeitraum bis vor 545 Mio. Jahren wird als Präkambrium, also als die Zeit vor dem Kambrium, bezeichnet.

Wann entfaltete sich das Leben explosionsartig?

Im Kambrium (vor 545 bis 510 Mio. Jahren) blieb das Leben zwar auf das Meer beschränkt, doch es entfaltete sich so reich, dass sich der Begriff der kambrischen Explosion eingebürgert hat. Allerdings haben jüngste Forschungen ergeben, dass es bereits vorher viele Lebewesen gegeben hat. Doch bisher fand man nur wenige Fossilien, also versteinerte Reste von Pflanzen und Tieren, aus dieser Zeit.

Welches war das gefährlichste Tier des Kambrium?

Anomalcaris, die »ungewöhnliche Krabbe«. Mit einer Körperlänge von mehr als 50 cm ein wahrer Riese unter den damaligen Lebewesen, war sie mit ihren rasiermesserscharfen Zähnen wohl der am meisten gefürchtete Jäger am Riff.

Einige Bewohner des kambrischen Meers hatten ein sog. Exoskelett, eine Art Stützstruktur für den weichen Körper, ähnlich wie der Panzer der heutigen Krustentiere. So ausgestattet bewegte sich z. B. der etwa 10 cm große Opabinia im Wasser. Das Tier hatte fünf Augen, bewegliche seitliche Körperanhänge und einen langen Rüssel mit einem Greifarm. Es lebte wahrscheinlich als Jäger. Zu seinen Beutetieren zählte mutmaßlich der frühe Stachelhäuter Eldonia, der große Ähnlichkeit mit heutigen Quallen aufweist, oder die mit flossenartigen Organen ausgestattete Amiskwia.

Wann gingen die ersten Pflanzen an Land?

Wissenschaftler streiten sich immer noch über den Zeitpunkt, an dem der erste Landgang der Pflanzen stattgefunden hat. Im Ordovizium, vor 510–438 Mio. Jahren, hatten sich große Algen entwickelt, die sich mittels eines starken Strangs aus abgestorbenen Zellen am Boden festhalten konnten. Aus diesem Strang wurde bei späteren Landpflanzen ein Wasser leitendes Gefäßsystem. Grünalgen gelten als Vorfahren der ersten Landpflanzen.

Im Silur, vor 438–410 Mio. Jahren, existierten zumindest Pflanzen, die subaquatisch, d. h. halb im Wasser, halb auf dem Land lebten. Erst im Devon, vor 410–355 Mio. Jahren, kam es zu einer nachhaltigen Verbreitung von Landpflanzen, die eine erstaunliche Artenvielfalt aufwiesen.

Welche Tierart kam als erste vom Meer an Land?

Als erste krochen Tausendfüßer an Land. Die kleinwüchsige Flora an den Küsten der flachen Meere und den Ufern der Brackwasser im Silur (vor 438–410 Mio. Jahren) bot ihnen einen eigenen Lebensraum. Diese frühen Landformen atmeten als erste Tiervertreter über Tracheensysteme Luft ein – etwa so wie die heutigen Landspinnen.

Im frühen Devon herrschte auf dem Festland schon ein reges Leben. Zwischen Urlandpflanzen krabbelten Urspinnen, Milben und mit den Springschwänzen schon die ersten, allerdings noch flügellosen Insekten. Im Karbon (355–290 Mio. Jahren) besiedelten die Tiere dann endgültig das Land. Die ersten Landbewohner waren Amphibien, Lebewesen, die sowohl im Wasser als auch an Land bestehen konnten. Aus ihnen entwickelten sich die Reptilien.

Sind Beine zum Überleben wichtig?

Im Devon waren sie es auf jeden Fall, denn im Klima dieser Zeit passierte es immer wieder, dass Seen und Tümpel auf dem Land zumindest zeitweise austrockneten. Um ihr Überleben zu sichern, mussten die dort lebenden Fische im Lauf der Evolution auf dieses Phänomen reagieren. Vielleicht entwickelten sie vier Beine und Füße, um während der Trockenperioden neue Wasserstellen zu suchen oder sich im feuchten Schlamm einzugraben. Sicher lockte auch das steigende Nahrungsangebot an Land.

Zu den ersten Tieren mit »Beinen« zählt Eusthenopteron, der zur Ordnung der Quastenflosser gehört. Diese Fische besaßen an der Unterseite des Rumpfes vier große, lappige Flossen – und besitzen sie noch heute: Seit 1938, als vor Südafrika ein Quastenflosser gefangen wurde, weiß man, dass diese Urtiere nicht, wie bis dahin angenommen, ausgestorben sind.

Wann folgten die Tiere den Pflanzen?

Zwischen dem ersten Landgang der Pflanzen und dem der Tiere liegt nach bisherigem Forschungsstand ein Zeitraum von mindestens 50 Mio. Jahren. Der Grund ist ein Prinzip der Nahrungskette: Tiere ernähren sich von anderen Organismen, entweder von Pflanzen oder von Pflanzenfressern, die sie räuberisch erbeuten. Daher musste sich an Land zunächst eine schon recht üppige Pflanzenwelt entwickeln, bevor die Tiere einen so entscheidenden Schritt wagen konnten. Im Lauf der Erdgeschichte hinkt die tierische Entwicklung der pflanzlichen daher immer um eine gewaltig erscheinende Zeitspanne hinterher.

Welche Arten eroberten zuerst die Lüfte?

Die ersten waren libellenartige Insekten wie Meganeura monyi. Sie erreichten in den tropischen Steinkohlenwäldern des Oberkarbon Flügelspannweiten von bis zu 70 cm.

Dagegen sind unsere heutigen Libellen geradezu winzig. Allerdings konnten diese frühen Flieger ihre beiden Flügelpaare – im Gegensatz zu den meisten heutigen Fluginsekten – nicht über dem Kopf zusammenschlagen. Von der bislang erfolgreichsten Insektengruppe der Evolution, den Käfern, gab es im Karbon hingegen noch keine Spur.

Unterbrachen Massensterben die Entwicklung des Lebens?

Ja. Im Lauf der Erdgeschichte gab es mindestens fünf große Massensterben und etwa 20 kleinere Sterbeperioden.

Bei den großen Ereignissen verschwand mindestens ein Drittel aller Tiere und/oder Pflanzen, bei den kleineren wurden »nur« 10–20 % aller Arten vernichtet. Über die jeweiligen Ursachen – ob Meteoriteneinschläge, Vulkanismus, Meeresspiegelschwankungen, Entstehung neuer und Verdrängung alter Arten – wird heftig gestritten. Zwei der größten Sterbeereignisse fanden vor etwa 250 Mio. Jahren zu Beginn und vor 65 Mio. Jahren am Ende des Erdmittelalters statt. Betroffen waren zuerst fast alle Meeresbewohner und später die Dinosaurier.

Wo blieben die Reptilien?

Das Perm (vor etwa 290–248 Mio. Jahren) war die erste Blütezeit der Reptilien. Frühe Vertreter waren schon die im Karbon aufgetauchten an Flüssen und Seen lebenden Anthracosaurier – Brückenglieder zwischen Amphibien und Reptilien. Das trockene Binnenklima förderte die Evolution der Reptilien.

Im Perm tummelten sich sonst in den Ozeanen Ammoniten (Kopffüßer), Brachiopoden (Armfüßer), Bryozoen (Moostierchen), Schnecken, Muscheln, Knochenfische, Haie und Foraminiferen – winzige Urtierchen. Auf dem Festland vollzog sich ein Wandel in der Pflanzenwelt. Die im Karbon vorherrschenden Farne, Schachtelhalm- und Bärlappgewächse wurden im Norden von Nadelhölzern abgelöst.

Wieso haben Saurier die Erde beherrscht?

Die Lebensbedingungen – üppige Vegetation und tropische Temperaturen – waren so gut, dass sich besonders große Arten entwickeln konnten. Dazu zählten Flugsaurier mit mehr als 10 m Flügelspannweite und bis zu 15 m lange Fischsaurier. Die eindrucksvollsten Kolosse sind der 40 m lange und 100 t schwere Pflanzenfresser Argentinosaurus und die über 5 m hohe Raubechse Tyrannosaurus rex.

Dinosaurier lebten im Jura (vor 205 bis 135 Mio. Jahren) und in der Kreide (vor 135–65 Mio. Jahren). Die anfangs kleinen Reptilien hatten schnell alle ökologischen Nischen besetzt. Sie bevölkerten das Land, eroberten die Luft und kehrten auch ins Wasser zurück, das ihre Vorfahren rund 100 Mio. Jahre zuvor verlassen hatten.

Warum sind die Dinosaurier ausgestorben?

Endgültig geklärt ist ihr Aussterben nicht. Nach der gängigen Theorie war ein großer Meteorit, der vor 65 Mio. Jahren mit unvorstellbarer Wucht im Golf von Mexiko einschlug, Ursache für das große Sterben. Der erst Ende des 20. Jahrhunderts gefundene Einschlagkrater wurde nach der auf der Halbinsel Yucatán gelegenen Ortschaft Chicxulub benannt. Ein weiterer Beleg für das Katastrophenereignis ist eine hohe Iridiumkonzentration in einer dünnen Tonschicht, welche die Grenze zwischen Kreide und Tertiär markiert. Iridium ist ein auf der Erde sehr seltenes Element, das man aber häufiger in Meteoriten findet.

Der Einschlag löste gewaltige Brände und Flutwellen aus. Der in die Atmosphäre geschleuderte Staub verdunkelte das Sonnenlicht und kühlte die Atmosphäre ab. Etwa zur gleichen Zeit ergossen sich im heutigen Südindien gewaltige Lavamassen über die Region Dekhan. Schwefeldioxid und Kohlendioxid gelangten in die Atmosphäre, sorgten zunächst für eine globale Erwärmung (Treibhausgase), längerfristig in Verbindung mit Staubpartikeln und Vulkanasche aber zu einer Abkühlung.

Seit wann gibt es Säugetiere?

Die frühesten Vertreter dieser Wirbeltierklasse tauchten schon vor etwas mehr als 200 Mio. Jahren im Erdzeitalter des Trias auf, allerdings lebten die überwiegend mausgroßen Säugetiere damals im Schatten der dominierenden Reptilien.

In der Erdneuzeit, dem Känozoikum, das vor 65 Mio. Jahren begann, setzte der Siegeszug der Säugetiere ein. Denn im Gegensatz zu den Dinosauriern und vielen Meeresbewohnern überlebten sie das Massensterben am Ende der Kreidezeit. Schon vor der Katastrophe waren in der Vegetation die ersten Blütenpflanzen aufgetaucht, die bevorzugte Nahrung der kleinen Pflanzen fressenden Säuger. Diese Vegetarier waren wiederum Nahrung für die ersten Raubtiere unter den Säugetieren.

Stammt der Mensch vom Affen ab?

Nicht direkt, aber Menschen und Menschenaffen haben gemeinsame Vorfahren, die bereits vor 30 Mio. Jahren in den afrikanischen Regenwäldern lebten. Wann sich die Entwicklungslinien der Menschenaffen und der Hominiden, der Vorfahren des Menschen, getrennt haben, ist noch ungeklärt. Da es keine Funde eines gemeinsamen Ahnen gibt, spricht die Wissenschaft vom »missing link«, dem fehlenden Verbindungsglied. Die Suche nach ihm beschränkt sich auf Afrika, da erwiesen ist, dass dort der Ursprung der Menschheit liegt.

Was besagt Darwins Evolutionstheorie?

Kern der Darwin'schen Abstammungslehre ist die Selektionstheorie, auch »Theorie der natürlichen Auslese« genannt. Nach Charles Darwin tendiert jedes Lebewesen dazu, sich immer weiter zu vermehren. Dass die absolute Zahl der Tiere und Pflanzen einer Art dennoch mehr oder weniger stabil bleibt, liegt daran, dass nicht alle überleben. Zwischen den einzelnen Individuen derselben Art entbrennt vielmehr ein »Kampf ums Dasein«.

Diesen Kampf darf man nicht als Kampf zwischen Jägern und Beutetieren verstehen, sondern als Kampf zwischen Tieren derselben Art. Diejenigen Individuen, deren Organe durch geringe erbliche Unterschiede besser für den »Überlebenskampf« ausgerüstet wurden, sind ihren Artgenossen überlegen. Eine natürliche Auslese führt dazu, dass nur jene Pflanzen und Tiere mit den besser entwickelten Organen überleben und Nachkommen produzieren können. Die anderen Individuen sterben aus.

Darwins Theorien sorgten seinerzeit überall für helle Aufregung, da sie sich auch auf den Menschen übertragen ließen: Er hätte demnach seine Fähigkeit zu denken der natürlichen Auslese – also dem Zufall – zu verdanken. Das widerspricht aber der biblischen Schöpfungsgeschichte.

Seit wann gibt es Fische?

Im ausgehenden 20. Jahrhundert waren sich die Wissenschaftler einig, dass die ersten Fische aus dem Ordovizium stammen, einem Erdzeitalter, das vor 510 Mio. Jahren begann und vor 438 Mio. Jahren endete. Doch Mitte der 1990er Jahre zwang eine Entdeckung aus China zum Umdenken: In der Nähe des Ortes Haikou waren Reste eines Fisches gefunden worden. Sie lagen in Gesteinsschichten aus dem Kambrium und bewiesen, dass der Ursprung der Fische 60 Mio. Jahre länger zurücklag.

Wussten Sie, dass …

im Mai 2004 die geologische Zeittafel um das Erdzeitalter Ediacarium erweitert wurde? Dieses umfasst die Zeit vor 600–545 Mio. Jahren, als zum ersten Mal Vielzeller in großer Zahl die Meere bevölkerten.

das erste bekannte Lebewesen mit vier Beinen Ichthyostega war und vor 410 Mio. Jahren lebte? Es benutzte seine Beine jedoch eher zum Schwimmen als zum Laufen, denn es lebte noch im Meer.

im Karbon – vor 355–290 Mio. Jahren – ausgedehnte Wälder die Landflächen bedeckten? Die Photosynthese der vielen Pflanzen ließ den Sauerstoffgehalt der Atmosphäre von 15 % auf 35 % anwachsen.

am Ende der Kreidezeit (vor 65 Mio. Jahren) nicht nur alle Dinosaurier ausstarben, sondern drei Viertel aller Tierarten? Mit ihnen starb auch ein Fünftel der bis dahin unbedeutenden Säugetiere.

Schildkröten und Krokodile die einzigen Reptilienordnungen aus der Zeit der Dinosaurier sind, die bis heute überlebt haben?

Wie schnell konnten Saurier rennen?

Auf etwa 30 km/h soll es ein aufrecht gehender, Fleisch fressender Dinosaurier gebracht haben. Das ergaben Berechnungen an Fußspuren, die 2002 in einem britischen Steinbruch entdeckt worden waren. Zwar konnte seine Art nicht bestimmt werden, doch bei seiner Geschwindigkeit waren sich die Wissenschaftler einig: Ein breitbeiniges Watscheln brachte das Tier anfangs auf 6,8 km/h, bei einem anschließenden Rennen betrug die Schrittlänge bis zu 5,6 m und das Tempo exakt 29,2 km/h.

Wie alt ist der Mensch?

Die ältesten Reste eines menschlichen Vorfahren wurden auf 6 bzw. 7 Mio. Jahre datiert. Orrorin tugenensis und Sahelanthropus tschadensis wurden jedoch erst 2001 bzw. 2002 gefunden und sind bis jetzt von nur wenigen Wissenschaftlern begutachtet worden, so dass sie noch umstritten sind. Anerkannt ist dagegen der Ardipithecus ramidus, der vor 4,4 Mio. Jahren seine Spuren hinterließ. Seine Reste wurden in den 1990er Jahren in Äthiopien gefunden.

Tropischer Regenwald: Artenvielfalt pur

Wo wächst tropischer Regenwald?

Tropischer Regenwald wächst rund um den Äquator bis etwa 6 ° nördlicher und südlicher Breite. Es gibt drei große Gebiete mit tropischem Regenwald: das tropische Amerika, das Zentrum Afrikas einschließlich Teilen Madagaskars sowie Südostasien von Indien über Malaysia bis nach Nordost-Australien.

Am weitesten hat sich der Regenwald in Südamerika ausgebreitet, wo er im Andenvorland bis auf 25 ° südlicher Breite vordringt. Der Regenwald des Amazonasbeckens stellt mit 4,7–6 Mio. km² die weltweit größte Waldfläche. Im äquatorialen Ostafrika ist es dagegen aufgrund der großen indischen Monsunzirkulation zu trocken für den Regenwald.

Tropischer Regenwald benötigt das immerfeuchte Klima der inneren Tropen. Dort ist auch der kälteste Monat noch über 18 °C warm. Es gibt keine ausgeprägten Unterschiede zwischen den mittleren Monatstemperaturen, dagegen schwanken die Temperaturen im Laufe eines Tages teils erheblich. Regen fällt das ganze Jahr über, meistens mehr als 1500 mm.

Warum sind Regenwälder so artenreich?

Flora und Fauna des tropischen Regenwaldes konnten sich seit dem Tertiär (vor 65–1,8 Mio. Jahren) bei optimalen Klimabedingungen entwickeln. Dagegen ist die Artenvielfalt in Europa bis heute relativ gering, da sich die meisten Pflanzen während der letzten Eiszeit in wärmere Gebiete zurückgezogen haben und erst seit 20 000–10 000 Jahren ihren Lebensraum »zurückerobern«. Während in Mitteleuropa 2700 Arten von Gefäßpflanzen bekannt sind, wachsen alleine in der artenreichen Inselwelt Indonesiens 45 000 verschiedene Pflanzenarten, darunter 3000 Baumarten.

Die üppige Vegetation des tropischen Regenwaldes besteht aus immergrünen Pflanzen, die das ganze Jahr über Blätter tragen. Sie umfasst aber nicht nur Bäume, sondern auch Sträucher, Palmen, Farne, Orchideen, Kräuter und viele andere Pflanzen, die auf-, neben- und übereinanderwachsen.

Im mittelamerikanischen Staat Panama, zu großen Teilen von Regenwald bedeckt, brüten 890 Vogelarten – im über viermal so großen Deutschland sind es nur rd. 250. Auf der südostasiatischen Insel Borneo haben Zoologen auf nur 19 Baumkronen 2000 Käferspezies entdeckt. Das ist etwa ein Viertel der Artenanzahl, die bislang in ganz Mitteleuropa entdeckt worden ist.

Beherrschen bestimmte Pflanzen den Dschungel?

Nein, die Artenvielfalt bewirkt, dass sich keine der vorkommenden Arten in den Vordergrund drängen kann. Auf einer Fläche von 1 ha wachsen durchschnittlich 100–150 Bäume mit einem Stammdurchmesser von mindestens 25 cm. Doch jede Art ist mit nur einem bis drei Exemplaren vertreten. Das ist einer der Gründe dafür, dass eine rationelle Holznutzung der Regenwälder kaum möglich ist und Edelhölzer einzeln aus den Wäldern geschlagen werden müssen.

Haben tropische Bäume Jahresringe?

Nein, denn es gibt keinen jahreszeitlichen Rhythmus, den Jahresringe in den Stämmen der Bäume anzeigen könnten. In außertropischen Gebieten entstehen während des stärksten Wachstums im Frühling bzw. in der Regenzeit weite Holzzellen, während die Zellen im Sommer bzw. in der Trockenzeit engmaschig sind. In den Tropen ist das Klima ganzjährig feuchtwarm, und die Stämme wachsen regelmäßig.

Durch die fehlende Jahresrhythmik des Klimas ist weder das Wachstum noch der Laubfall auf bestimmte Jahreszeiten beschränkt. Dennoch weisen die Pflanzen häufig einen bestimmten Wachstumsrhythmus auf, der von Art zu Art – und oft auch bei Pflanzen derselben Art – variiert. Das Laub der »immergrünen« Bäume wechselt regelmäßig, doch kann diese Periode zwischen sechs und 32 Monaten schwanken. Die Ruheperiode, während der der Baum kahl steht, dauert einige Wochen bis Monate an. Manche Arten werfen ihr Laub erst dann ab, wenn sich bereits neue Blätter entwickelt haben.

Wann blüht es im Regenwald?

Im Regenwald blüht es das ganze Jahr über. Auch das liegt an den ganzjährig gleich bleibenden Klimaverhältnissen; die Blütezeit ist im Regenwald nicht wie in anderen Klimazonen von wechselnden Tageslängen und Temperaturen abhängig. Häufig treten am gleichen Baum Blüten und Früchte nebeneinander auf.

Die Bestäubung und die Verbreitung der Samen erfolgt fast ausschließlich über Tiere. Während in den höheren Baumschichten neben Insekten überwiegend Vögel die Samen verbreiten, sind es in den tieferen Baumschichten Fledermäuse und die mit ihnen eng verwandten Flughunde. Letztere verdanken ihren Namen ihrem hundeähnlichen Kopf. Tagsüber hängen sie kopfunter an Ästen, nachts begeben sie sich auf Nahrungssuche.

Warum kippen die Baumriesen nicht um?

Damit die teils über 60 m, selten auch einmal 100 m hohen Regenwaldbäume nicht umkippen, entwickeln sie strebenähnliche Brettwurzeln. Die Hauptwurzeln der Bäume wachsen statt in die Tiefe zur Seite; auf der Oberseite der Wurzeln ist das Wachstum stärker als auf der Unterseite. Dadurch bilden die horizontal vom Stamm abgehenden Wurzeln bis zu 9 m hohe Streben, die sich schräg zum Stamm hinaufziehen.

Das sehr flache Wurzelsystem der Tropenbäume ist kein Hindernis bei der Nährstoffaufnahme: Die den Wurzeln aufsitzenden Mykorrhizapilze arbeiten so effektiv, dass sie bereits in geringer Tiefe alle aus der Laubstreu freigesetzten Mineralsalze aufnehmen.

Was sind Stockwerke im Regenwald?

Damit werden Bereiche verschiedener Lichtintensität bezeichnet, die vor allem für das Wachstum der Bäume wichtig sind. Es gibt drei Kronenstockwerke in durchschnittlich 10 m, 25 m und 40 m Höhe. In der unteren, sehr dichten Schicht bilden die Bäume schmale Kronen mit spindel- bzw. kegelförmigem Bau, die die schmalen Lichtschneisen optimal ausnutzen können. Die mittleren und oberen Kronenschichten sind dagegen lückenhaft und bilden meistens weit gespannte Schirmkronen.

Das Sonnenlicht kann das untere Stockwerk kaum durchdringen: Nur noch 0,1–0,5 % des Lichtes gelangen auf den Waldboden. Jungbäume und Sträucher wachsen deswegen rasch in die Höhe, um vom lebensnotwendigen Licht zu profitieren. Moose und niedrige Pflanzen gibt es im Dschungel kaum.

Weshalb sind tropische Samen so groß?

Die dicken Samen der tropischen Pflanzen bergen reichlich Reservestoffe, welche die jungen Pflanzen zum Wachsen benötigen. In anderen Wäldern erzeugen Jungpflanzen die benötigten Stoffe durch Photosynthese. Doch im tropischen Regenwald kann das dafür erforderliche Sonnenlicht nicht bis zum Boden durchdringen. Junge tropische Bäume können daher die lebensnotwendige Photosynthese erst durchführen, wenn sie mit ihren Spitzen das Sonnenlicht erreichen. Daher »ernähren« sie sich möglichst lange von den im Samen gespeicherten Reservestoffen.

Übrigens: Damit die Pflanzen möglichst rasch in die Höhe wachsen, wird das Wuchshormon Auxin aktiviert. Volle Sonnenstrahlung deaktiviert dieses Hormon. Diese Reaktion ist auch für das geringe Pflanzenwachstum in den strahlungsreichen Höhen der Gebirge oberhalb der Waldgrenze verantwortlich.

Wieso trägt der Kakaobaum seine Blüten am Stamm?

Die Stammblütigkeit, die sog. Kauliflorie, die bei vielen tropischen Bäumen der unteren Baumschicht auftritt, lockt Fledermäuse und Flughunde an, die sich auf dem Stamm und den dicken Ästen eher niederlassen können als auf dünnen Zweigen. Dadurch besitzt der Kakaobaum einen Vorteil bei der Verbreitung seiner Samen. Die kleinen, unscheinbaren Blüten des Kakaobaums entwickeln sich aus ruhenden, teilweise schon vor vielen Jahren angelegten Knospen im Stamm. Aus den Blüten bilden sich große rote Früchte, in deren Fruchtfleisch die Kakaobohnen eingebettet sind. Fledermäuse und Flughunde fressen diese Früchte; durch den Kot der Tiere gelangen die Samen in den Boden.

Welche Pflanzen können klettern?

Lianen. Als schnellwüchsige Kletter- und Schlingpflanzen erreichen sie rasch die gut belichteten höheren Vegetationsstockwerke. Dazu klammern sich die Pflanzen mit Ranken und Haftwurzeln an Baumstämmen fest. Lianen bauen erst dann festes Stützgewebe auf, wenn sie genügend Licht erreicht haben, um eine Laubkrone auszubilden. Nährstoffe und Wasser erhalten Lianen über ihre Wurzeln aus dem Boden.

Welche Pflanzen brauchen keine Erde?

Epiphyten sitzen anderen Pflanzen auf und beziehen die lebensnotwendigen Nährstoffe und das Wasser aus der Luft. Diese aufsitzenden Pflanzen nutzen andere Pflanzen lediglich als Stütze, ihren Wasser- und Nährstoffbedarf decken sie aus dem Regen. Dazu verfügen sie über speziell ausgebildete Wurzeln und Blätter.

Manche Orchideenarten bilden frei herabhängende Luftwurzeln mit großen, toten Zellen, die das Regenwasser regelrecht aufsaugen. Bei der Familie der Ananasgewächse sind die Blätter mit Saugschuppen besetzt, die bei Benetzung mit Regenwasser aufquellen. Einige Pflanzen bilden zusätzlich mit ihren rosettenartig angeordneten Blättern einen Trichter, in dem sich das Regenwasser sammelt.

Übrigens: Im Gegensatz zu den Epiphyten zählen die sog. Hemi-(»Halb«-)-Epiphyten zu den Parasiten. Sie benutzen einen Baum als Stütze, um ihn nach Ausbildung genügender Stelzwurzeln zu »erdrosseln«.

Wie haben sich die Tiere an das Leben im Regenwald angepasst?

Die schlechten Lichtverhältnisse und die vorherrschende Windstille haben den Seh- und Geruchssinn vieler Tiere eingeschränkt; das Gehör ist im Dschungel das wichtigste Sinnesorgan. Um die dichte Waldformation durchqueren zu können, verfügen Tiere wie Tapire, Leguane und Schlangen über einen glatten oder keilförmigen Körperbau. Andere Tiere wie Elefanten und Nashörner durchbrechen den Urwald mit ihren massigen Körpern. Affen, Laubfrösche und Geckos gehören zu den Kletterern des Regenwaldes. Viele Tiere fliegen oder gleiten zwischen den Bäumen hin und her. Zu diesen sog. Flugspringern zählen u. a. Flugfrösche und Flughörnchen.

Wie die Pflanzenwelt siedelt sich auch die Tierwelt in verschiedenen Stockwerken an. Besonders dicht bewohnt sind die höheren Stockwerke des Regenwaldes. Dort tummeln sich neben Vögeln und Insekten auch Affen und Halbaffen, Faultiere, Baumschliefer und sogar baumlebende Kängurus.

Ist Tropenholz gutes Nutzholz?

Ja. Gerade wegen seiner wertvollen Hölzer wird der Regenwald abgeholzt. Da aber die Artenvielfalt so groß ist, werden bei der Gewinnung der gefragten Hölzer weite Teile des Waldes beeinträchtigt. Das Fällen eines einzigen Mahagonibaums zerstört durchschnittlich 27 weitere Bäume, die z. B. ihren Lebensraum im Schatten des Mahagonibaums verlieren.

Mit der Rodung werden Straßen und Verbindungswege durch den Wald angelegt, um auf ihnen das Holz zu Sägewerken transportieren zu können. Entlang den Transportschneisen arbeiten sich die Holzfirmen weiter in den Wald vor, um auch minderwertige Bäume schlagen zu können. Gleichzeitig siedeln sich Kleinbauern an, die für ihre Parzellen den Wald weiter roden. Im größeren Maßstab machen dies auch Großgrundbesitzer, die den Regenwald in Weidegebiete oder Plantagen für Weltmarkterzeugnisse verwandeln. Etwa ein Viertel der weltweiten Kaffeeproduktion wächst bereits heute auf brasilianischen Plantagen. Weitere wichtige Anbauprodukte in den ehemaligen tropischen Wäldern sind Zuckerrohr und Bohnen. Auch der Gewinnung von Rohstoffen fallen große Regenwaldgebiete zum Opfer.

Wussten Sie, dass …

die Hälfte aller lebenden Arten im Regenwald vorkommt, obwohl dieser nur 7 % der gesamten Landfläche bedeckt?

allein in Brasilien pro Jahr über 25 000 km² Regenwald, also annähernd die Fläche von Belgien, vernichtet werden?

durch die Zerstörung des Regenwaldes jedes Jahr mindestens ein Viertel des Kohlendioxids, das die Menschen produzieren, in die Atmosphäre gelangt?

Sind tropische Böden fruchtbar?

Nein, tropische Böden sind viel weniger fruchtbar als z. B. die Böden Mitteleuropas. Die von Natur aus nährstoffarmen tropischen Böden erhalten ihre Nährstoffe zu großen Teilen durch die Zersetzung des auf ihnen liegenden Laubes. Durch den permanenten Laubfall werden die Böden das ganze Jahr über gedüngt. Die Rodung des Regenwaldes unterbricht den Nährstoffnachschub. Die Böden verlieren dadurch rasch ihre Fruchtbarkeit und können nur für kurze Zeit als Ackerböden genutzt werden.

Wie viel Regenwald wurde schon vernichtet?

Zuerst waren es nur einzelne unzusammenhängende Flächen, auf denen die ursprüngliche Vegetation vernichtet wurde. Ab den 1960er Jahren steigerten sich jedoch Ausmaß und Geschwindigkeit des Raubbaus: Zwischen 1960 und 1990 verschwand ein Fünftel der weltweiten Fläche des tropischen Regenwaldes, das waren 4,5 Mio. km² oder mehr als die zwölffache Fläche von Deutschland. 2003/04 wurde allein in Brasilien eine Regenwaldfläche so groß wie das Bundesland Mecklenburg-Vorpommern vernichtet.

Savannen: Grasländer und Trockenwälder

Wo gibt es Savannen?

Savannen sind in Afrika weit verbreitet und bedecken große Teile des Indischen Subkontinents. Es gibt sie im Norden Australiens ebenso wie in Süd- und Mittelamerika.

Die Grasländer und Trockenwälder der Savannen liegen auf einem breiten Übergangsgürtel zwischen dem tropischen Regenwald und der Wüstenzone. Die weiten Grasfluren sind von einzelnen Bäumen, Baumgruppen oder lichten Wäldern durchsetzt.

Was kennzeichnet das Klima der Savanne?

In der Savanne herrscht heißes, wechselfeuchtes tropisches Klima. Im Jahresverlauf wechseln sich trockene und feuchte Perioden ab. Je nach Region fallen 200–1500 mm Regen, der meiste davon im Sommer. In Ouagadougou, der Hauptstadt Burkina Fasos, regnet es im Jahresmittel 870 mm. Allein im August sind es 280 mm, von November bis Februar hingegen insgesamt nur 3 mm.

In den Savannen wird es im Durchschnitt 25 °C heiß, doch im Gegensatz zu den inneren Tropen schwanken die mittleren Monatstemperaturen im Lauf eines Jahres um 10–12 °C.

Welche Savanne ist trockener als die Trockensavanne?

Die Dornsavanne: In der Trockensavanne fallen 500–1000 mm Regen, in der Dornsavanne lediglich 200–500 mm. Während es in der Trockensavanne fünf bis siebeneinhalb Monate nicht regnet, dauert die Trockenzeit in der Dornsavanne sieben bis zehn Monate.

In beiden Savannentypen werden weite Grasfluren nur vereinzelt von Schirmakazien, Affenbrotbäumen oder Flaschenbäumen unterbrochen. Diese Bäume sind an die Trockenheit angepasst und werfen während der Trockenzeit ihr Laub ab. In der Dornsavanne wachsen zudem zahlreiche Dornsträucher.

In der Feuchtsavanne – sie ist dem Äquator am nächsten – wachsen üppige, übermannshohe Gräser. Hochwüchsige Bäume stehen in kleinen Gruppen zusammen, manchmal bilden sie einen lockeren Wald. Die Trockenzeit dauert zweieinhalb bis fünf Monate, in der restlichen Zeit regnet es regelmäßig. Die Niederschläge summieren sich auf 1000 bis 1500 mm pro Jahr.

Wie überstehen Savannengräser die Trockenheit?

Sie durchziehen die oberen Bodenschichten mit einem 25–30 cm mächtigen Wurzelstock, der den Hauptteil des Regenwassers aufsaugt. Die Gräser können so das verfügbare Wasser optimal nutzen. In der Trockenzeit sterben große Teile der Pflanze ab, die Gräser benötigen dann kaum Wasser.

Nur wenn die Speichermöglichkeit der Graswurzeln überschritten wird, kann Regenwasser bis in die Wurzelbereiche der Bäume sickern. Die Baumwurzeln breiten sich deswegen weit in die Horizontale und die Tiefe aus. Nur so können sie mit dem spärlichen Wasserangebot auskommen. Je weniger Wasser vorhanden ist, desto weiter stehen die um das Wasser konkurrierenden Bäume auseinander. Doch im Gegensatz zu den Gräsern können Bäume Wasser speichern und so längere Trockenphasen überbrücken.

Welche Tiere leben in der Savanne?

In den offenen Landschaften der Savanne leben Großtiere verschiedenster Arten und Familien. Zu ihnen zählen Huftiere wie Zebras, Giraffen, Antilopen, Gazellen und Wasserbüffel sowie hochbeinige Raubtiere wie Hyänenhunde, Geparden und Tüpfelhyänen. Straußenvögel haben sich in Afrika als Vogel Strauß, in Australien als Emu und in Südamerika als Nandu entwickelt.

Viele Tiere treten in Gruppen auf: Zebras, Antilopen und Strauße leben in Herden, Löwen und Falken jagen in Rudeln bzw. Schwärmen. Weitere Bewohner der Savannen sind Kängurus, Springmäuse und Springhasen sowie Raubvögel und Geier. Termiten, Ameisen und Heuschrecken sind besonders häufig in der Trocken- und Dornsavanne zu finden.

Wussten Sie, dass …

die Flüsse der Savannen oft von einem Waldstreifen begleitet werden? Diese als Galeriewälder bezeichneten Wälder bestehen im Gegensatz zu den Laub abwerfenden Savannenwäldern aus immergrünen Arten.

ein etwa 20 m hoher Affenbrotbaum mit einem Stamm von 6 m Durchmesser 120 m³ Wasser speichern kann?

auf ehemaligen Termitenbauten isolierte Waldinseln wachsen können? Der Boden der Termitenhügel ist aufgelockert und mit Nährstoffen angereichert.

Warum brauchen Akazien Schirme?

Auf jeden Fall nicht, weil es zu viel regnet! Mit ihrer schirmförmigen Krone passen sich die Akazien wie auch andere Savannenbäume an das von oben kommende Licht der Tropen an. Hätten die Kronen die bei uns übliche rundliche Form, würden sich die einzelnen Blätter gegenseitig zu stark beschatten. Dagegen erhalten alle Blätter einer schirmförmigen Baumkrone genügend Sonnenlicht für die Photosynthese.

Wüsten und Halbwüsten: In der Trockenheit überleben

Wo liegen die großen Wüsten der Erde?

Die großen Wüsten der Alten Welt bilden einen Trockengürtel, der sich vom Atlantik bis zum Indischen Ozean erstreckt. Er umfasst die Sahara, die Wüsten der Arabischen Halbinsel sowie die Trockengebiete Irans und Westindiens. Die Wüsten Australiens und die Kalahari im südlichen Afrika liegen im Bereich des südlichen Wendekreises. Polwärts der beiden Wendekreise befinden sich zahlreiche weitere Wüsten. Einige von ihnen wie die Mojavewüste in Nordamerika erstrecken sich im Westen großer Gebirgssysteme, andere wie die Namib im Südwesten Afrikas auf einem schmalen Küstenstreifen an der Westseite der Kontinente. Wieder andere wie die Gobi liegen im Inneren der Kontinente.

Zu den feuchteren Halbwüsten zählt die Sahelzone südlich der Sahara. Ein halbtrockener Saum umgibt auch die Wüsten Australiens. Die Prärien Nordamerikas sind ebenso Halbwüsten wie ein breiter Streifen im Norden der innerasiatischen Wüsten.

Sind Wüsten immer heiß?

Nur in der Vorstellung der meisten Menschen. Doch das entspricht nicht der Wirklichkeit. Die Temperaturen in Wüsten hängen von der Breiten- und Höhenlage, der Entfernung von der Küste und dem Ausmaß der Trockenheit ab.

In den Wüsten Asiens und Australiens werden im Sommer Lufttemperaturen von 50 °C erreicht. Al-Aziziyah in Nordlibyen liegt an der Spitze: Im September 1922 wurden dort 58 °C gemessen. Noch höher sind die Bodentemperaturen. Bisheriger Rekord waren 83,5 °C im Sand von Port Sudan am Roten Meer. In den gemäßigten Wüsten kann es im Winter extrem kalt werden. So fällt in der Gobi das Thermometer regelmäßig auf –20 °C.

Charakteristisch für Wüsten sind extreme Temperaturschwankungen im Tagesverlauf. In der Sahara kann die Temperatur innerhalb weniger Stunden von 37 °C bis auf –1 °C fallen. In Tucson im US-Bundesstaat Arizona wurde sogar schon eine Abweichung von 56 °C gemessen. Eines haben alle Wüsten und Halbwüsten gemeinsam: Egal, ob heiße oder kalte Wüste, Regen fällt kaum – oft sind es weniger als 100 mm im Jahr.

Wie können Wüstenpflanzen überleben?

Einige Pflanzen der Wüsten und Halbwüsten können Wasser speichern, einige versuchen die Verdunstung durch verkleinerte Blattoberflächen oder die Umwandlung der Blätter zu Dornen zu minimieren. Wieder andere lassen ihre Samen oder Knollen so lange im trockenen Boden verharren, bis ein Regenguss ihre Lebensgeister weckt.

In Wüsten können sich nur an besonders begünstigten Standorten vereinzelte Büsche und Dornsträucher behaupten. In den feuchteren Halbwüsten gedeihen hingegen mehrere speziell an die Trockenzeit angepasste Pflanzenarten.

Warum reflektieren manche Pflanzen das Sonnenlicht?

Dabei handelt es sich um eine Strategie, die Wasserabgabe zu verringern.

Die Blätter der Salzmelde z. B. sind dicht mit feinen weißen Härchen besetzt. Sie verleihen dem Strauch einen silbrigen Glanz; gleichzeitig reflektieren sie die Sonnenstrahlen. Eine ähnliche Taktik verfolgen zahlreiche australische Eukalyptusbäume, die auf ihren Blättern eine helle Wachsschicht ablagern. Dagegen scheiden Tamarisken aus dem Boden aufgenommenes Salz auf den Blättern ab – ebenfalls ein guter Schutz gegen die gleißende Sonne.

Wohin mit dem Wasser, wenn es mal regnet?

Viele Wüstenpflanzen haben einzelne Organe zu Saftspeichern umgewandelt. Auf diese Weise steht ihnen ein großes Flüssigkeitsreservoir zur Verfügung, dessen Inhalt sie in langen Trockenzeiten für den Stoffwechsel verwenden können.

Pflanzen, die Wasser speichern können, heißen Sukkulenten. Man unterscheidet Blattsukkulenten, bei denen die dicken, fleischigen Blätter oder Blattstiele als Wasserreservoir dienen, Stammsukkulenten, bei denen sich das Wasser speichernde Gewebe in den Stämmen, Sprossen oder Stängeln befindet, sowie Wurzelsukkulenten, die das Wasser in unterirdischen Organen speichern.

Zu den bekanntesten Sukkulenten zählen die in Amerika beheimateten Kakteen und die Yuccas. Ebenso gehören die in Afrika lebenden Aloen und Eiskraut- oder Mittagsblumengewächse sowie die Wolfsmilchgewächse zu den Sukkulenten. Insgesamt kennt man ungefähr 50 Pflanzenfamilien mit sukkulenten Arten.

Warum haben viele Wüstenpflanzen kleine Blätter?

Sie sparen dadurch kostbares Wasser. Mit der oft drastisch verminderten Blattoberfläche verringern die Pflanzen die Zahl ihrer Spaltöffnungen. Über diese findet hauptsächlich der Gasaustausch mit der Luft statt, und dabei geht immer auch Wasser verloren. Wegen der kleinen Blattoberfläche müssen allerdings die Stängel, auf deren Oberfläche nur wenige Spaltöffnungen vorhanden sind, einen Teil der Photosynthese übernehmen. Sie sind deshalb mit Chlorophyll angereichert und erscheinen von außen grün.

Übrigens: Einige Wüstenpflanzen haben überhaupt keine Blätter mehr, sondern überlassen den Stämmen, Trieben oder Sprossen die gesamte Photosynthese. Das gilt z. B. für die große Mehrzahl der Kakteen.

Wer hält extreme Hitze aus?

Besonders hohe Temperaturen, kurzfristig bis über 70 °C, ertragen nur Organismen in entwässertem Zustand. Viele Moose, Flechten und manche Farne, aber auch einige Blütenpflanzen können dann teilweise über Jahre im Zustand »latenten Lebens« überdauern und sichern sich auf diese Art und Weise ihr Überleben.

Auch im Tierreich gibt es solche Überlebenskünstler, etwa bei den Bärtierchen und Rädertierchen. Ihre Eiweiße sind in Abwesenheit von Wasser quasi erstarrt. Im feuchten Zustand sind sie dagegen hitzeempfindlich. Schnecken, Gliederfüßer – zu denen Insekten, Spinnen und Krebstiere gehören – sowie Echsen und Schlangen sind ebenfalls auf hervorragende Weise an die heißen Temperaturen angepasst.

Wie trotzen die Tiere den lebensfeindlichen Bedingungen?

Manche Tiere müssen sich in den kühleren Boden zurückziehen, um nicht in Hitze und Trockenheit zu verenden. Viele Reptilien haben ihre oberirdischen Aktivitäten in die kühleren Tageszeiten verlegt und manche Säugetiere gehen nur nachts auf die Jagd. Andere Tiere wiederum konzentrieren ihren Urin möglichst stark, um nur wenig Flüssigkeit abgeben zu müssen.

Einige Tiere ziehen von Wasserloch zu Wasserloch oder folgen den Regenzeiten. Manche Fleischfresser dagegen haben sich von solchen Wanderungen unabhängig gemacht, indem sie Feuchtigkeit ausschließlich aus ihrer Beute beziehen. Ameisen und Nagetiere ernähren sich überwiegend von Pflanzensamen. Von ihnen leben wiederum Eidechsen, Schlangen und Schakale. Auf diese Weise wird das kostbare, von den Wüstenpflanzen gesammelte und gespeicherte Wasser von Organismus zu Organismus weitergegeben.

Wie halten Wüstentiere Wasserverluste gering?

Zu diesem Zweck haben viele Wüstentiere ein helles Gefieder oder Fell, um die Sonnenstrahlen möglichst gut zu reflektieren. Außerdem besitzen zahlreiche Wüstentiere keine Schweißdrüsen, damit die wertvolle Flüssigkeit nicht durch Schwitzen verloren geht.

Manche Tiere wie der Fennek, ein in Afrika heimischer Wüstenfuchs, und der nordamerikanische Antilopenhase besitzen sehr große, gut durchblutete Ohren, über die überschüssige Wärme an die Umgebung abgegeben wird. Viele Tiere nehmen die benötigte Flüssigkeit ausnahmslos mit ihrer Nahrung auf. Das gilt z. B. für die Kängururatte, die sich hauptsächlich von trockenen Samen ernährt, denen sie aber dennoch ausreichend Wasser zum Leben entziehen kann. Andere Wüstentiere haben auch effektiv arbeitende Nieren, die ganz auf das Einsparen von Wasser eingerichtet sind.

Warum kann Hitze tödlich sein?

Hitze schränkt die chemisch-physikalische Natur von Eiweißen ein, und das kann tödlich für Tiere und Pflanzen enden. Die Eiweißmoleküle, die als Enzyme in allen Zellen für einen funktionierenden Stoffwechsel sorgen, sind nicht hitzestabil. Oberhalb einer spezifischen Temperatur verändern die Eiweiße ihre Struktur. Dadurch können die biochemischen Umsetzungen, für die die Enzyme zuständig sind, nicht mehr ablaufen. Für die meisten höheren Pflanzen liegt diese tödliche Temperatur bei 40–55 °C, bei vielen Landwirbeltieren liegt der Wert bei 35–45 °C.

Wussten Sie, dass …

Wüsten und Halbwüsten etwa ein Drittel der festen Erdoberfläche bedecken?

in Wüsten jedes Jahr 1000–4000 mm Wasser verdunsten kann? Die Verdunstung erfolgt sowohl durch direkte Sonneneinstrahlung als auch durch die Wasserabgabe der Pflanzen.

die Samen einjähriger Wüstenpflanzen oft mehrere Jahre ruhen, um erst nach ausgiebigen Regenfällen auszukeimen? Innerhalb weniger Wochen wachsen sie zu vollständigen Pflanzen heran, beginnen zu blühen und bilden wieder Samen, die bis zur nächsten Regenzeit ruhen.

Kandelaberkakteen, die eine Höhe von bis zu 15 m erreichen, bei starken Regenfällen an einem einzigen Tag bis zu 1 t Flüssigkeit aufsaugen können?

Was sind »Lebende Steine«?

Pflanzen, die jedes Jahr nur ein einziges Paar sukkulenter Blätter bilden, die bis auf einen Spalt an der Spitze weitgehend miteinander verwachsen sind, werden auch als »Lebende Steine« bezeichnet. Der Name geht darauf zurück, dass die Sukkulenten häufig zwischen Kieseln wachsen, denen sie an Größe und Farbe zumeist so sehr ähneln, dass sie kaum zu erkennen und dadurch gut vor hungrigen Tieren geschützt sind.

Warum hecheln Tiere bei Hitze?

Hecheln ist ein sehr schnelles, flaches Atmen, das die Verdunstung aus dem oberen Atmungstrakt erhöht. Manche Tiere wie der Chuckwalla, ein nordamerikanischer Wüstenleguan, können durch Hecheln die Temperatur ihres Gehirns auf fast 3 °C unterhalb der Umgebungstemperatur abkühlen. Der Vorteil des Hechelns gegenüber dem Schwitzen ist, dass das Tier hierdurch keine Salze verliert. Schweiß enthält hingegen sehr viel Salz und der durch Schwitzen hervorgerufene Salzmangel muss über die Nahrung wieder ausgeglichen werden. Schafe, Ziegen und viele kleine Gazellen sowie die meisten Fleischfresser und sogar viele Vögel hecheln.

Kühlgemäßigte Breiten: Heimat der sommergrünen Laubwälder

Wo auf der Erde ist es kühlgemäßigt?

Die gemäßigten Breiten erstrecken sich sowohl auf der Nord- als auch auf der Südhalbkugel zwischen dem 45. Breitengrad und den Polarkreisen auf 66,5 º. Dort herrscht ein stark jahreszeitlich geprägtes Klima, das durch Sonnenhöhe und Tageslänge bestimmt wird. Die Sommer sind warm und hell, die Winter dagegen kalt und dunkel. Regen kann zu allen Jahreszeiten fallen.

Die kühlgemäßigte Zone mit vorherrschenden sommergrünen Laubwäldern bedeckt in Nordamerika einen breiten Streifen, der sich zwischen Nordkalifornien und der kanadischen Provinz British-Columbia bis zur Ostküste erstreckt. In Europa zieht sie sich als breites Band über West- und Mitteleuropa und den Süden Nordeuropas quer durch Eurasien bis nach Ostasien. Auf der Südhalbkugel zählen das südliche Chile, Südostaustralien mit Tasmanien sowie die Südinsel Neuseelands zu den kühlgemäßigten Breiten.

Übrigens: Obwohl auch in Nordamerika und Ostasien in der Eiszeit zahlreiche Arten in wärmere, südliche Gefilde verdrängt wurden, ist die Flora in diesen beiden Arealen weitaus artenreicher als in Europa. Dies ist auf den günstigen Gebirgsverlauf der Appalachen und des Südchinesischen Berglandes zurückzuführen, die sich in Nord-Süd-Richtung erstrecken, während der West-Ost-Verlauf der Alpen eine Barriere für die von Süden zurückwandernden Arten darstellte.

Was unterscheidet das Westseiten- vom Ostseiten-Klima?

An den Westseiten der Kontinente bringen Tiefdruckgebiete, die über den weiten Wasserflächen der Ozeane entstehen, das ganze Jahr über Regen. Die Temperaturen im Sommer und im Winter sind gemäßigt. Im Innern der Kontinente herrscht dagegen ein kontinentales kühlgemäßigtes Klima. Während im Winter Tiefdruckausläufer wenig Regen mit sich bringen, fällt der Sommerregen aus Gewitterwolken, die sich durch die starke Hitze über dem Land bilden.

Das außertropische Ostseitenklima wird das ganze Jahr über durch Kaltlufteinbrüche bestimmt. Im Winter kommt die Kaltluft aus dem Innern der Kontinente, im Sommer stammt sie aus den polaren Breiten. Die Niederschläge erreichen im Sommer ihr Maximum.

Die Jahresmitteltemperaturen der kühlgemäßigten Breiten betragen 8–12 °C. Die Mittel der wärmsten Monate erreichen einheitlich 15 °C bis etwas über 20 °C.

Warum fühlen sich Laubbäume in der gemäßigten Zone wohl?

Mit ihrem herbstlichen Blattabwurf passen sich die Laubbäume der kühlgemäßigten Breiten der kalten Jahreszeit an, denn bei den hier herrschenden tiefen Temperaturen würden die Blätter erfrieren. In den langen Sommern wachsen die Bäume und legen Stoffreserven an, mit deren Hilfe sie nach dem Winter austreiben und fruchten können. Sie benötigen eine Vegetationszeit von mindestens 120 Tagen, also Tage, an denen die Tagesmitteltemperatur über 10 °C liegt. In den ozeanisch geprägten Regionen sind sommergrüne Laubwälder aus Eichen, Buchen, Hainbuchen, Birken und Eschen weit verbreitet.

Unter den Bäumen liegt eine dichte, Schatten liebende Kraut-Gras-Schicht. Nach Osten hin werden die Laubbäume immer weniger. Zunächst verschwindet die Buche, deren östliche Verbreitungsgrenze dem Verlauf der Flüsse Dnjestr und Weichsel entspricht. Die Hainbuche schafft es noch über den Dnjepr hinaus, die Gemeine Esche bis in das Wolgagebiet. Eichen treten bis zum Ural auf. Noch weiter nach Osten reichen Birke und Eberesche. Wird es noch trockener, breiten sich in weiten Steppengebieten üppige, krautreiche, aber baumlose Grasländer aus.

Wo grünt es auch im Winter?

Immergrüne Wälder in den gemäßigten Breiten findet man vor allem in den südlichen, schon subtropischen Zonen.

Viele dieser Wälder wurden schon frühzeitig gerodet, zahlreiche Hartlaubwälder im Mittelmeerraum z. B. bereits in der Antike. Mit kleinen, lederartigen Blättern schützen sich dort die Bäume, vor allem Stein- und Korkeichen, vor dem Vertrocknen im heißen Sommer. An vielen Orten sind die natürlichen Hartlaubwälder Ersatzgesellschaften wie der Macchie, einer dichten Buschvegetation, oder der Garigue gewichen, die nur noch aus niedrigen dornigen Sträuchern oder duftenden Kräutern besteht.

Übrigens: Auf den Kanarischen Inseln und auf Madeira, vor allem aber in Ostasien sind Lorbeerwälder beheimatet. Sie benötigen ein schwüles, nicht aber unbedingt heißes Klima und können leichten Frost vertragen. Die kleinen Bestände auf La Gomera oder La Palma stehen unter strengem Naturschutz.

Ist der Wald auf dem Rückzug?

In den gemäßigten Breiten schon seit langem, denn für Siedlungen und die Landwirtschaft wurden die meisten Wälder seit dem Mittelalter gerodet.

Einst bedeckten die sommergrünen Laubwälder als natürliche Vegetationsform weite zusammenhängende Flächen. So schrieb der römische Historiker Tacitus wenige Jahrzehnte nach der Zeitenwende noch von Germanien als einem Land, das ihn durch »abstoßende Wälder, entstellt von Sümpfen« beeindruckt hat. Doch gerade diese Regionen wurden wegen ihres gemäßigten Klimas vom Menschen besonders dicht besiedelt; der einst fast urwaldähnlich anmutende Laubwald musste im Laufe der Zeit wirtschaftlichen Interessen weichen.

Heute sind meist nur noch mosaikartig eingestreute Restbestände innerhalb einer Kulturlandschaft erhalten. An die ehemaligen vielschichtigen Naturwälder mit reichem Krautwuchs erinnern noch am ehesten die wenigen erhaltenen Auenwälder, an trockenen Standorten die Restbestände von Eichen-Birken-Wäldern oder die unter Schutz gestellten Relikte.

Wie viele Tiere leben in unseren Wäldern?

Nach Schätzungen bevölkern etwa 500 Mio. Lebewesen einen Hektar Waldboden. Und die Zahl der Bakterien auf der gleichen Fläche lässt sich in Zahlen gar nicht mehr ausdrücken. Letztlich befinden sich in einer Handvoll guten Waldbodens mehr Organismen als es insgesamt Menschen auf der Erde gibt.

Zu jeder Jahreszeit verbirgt sich im sommergrünen Laubwald der gemäßigten Breiten ein überaus vielfältiges Tierleben, von dessen Zusammenleben oder gegenseitiger Konkurrenz der Waldspaziergänger kaum etwas ahnt. Allein die Jahr für Jahr neu sprießenden Blätter der Laubwälder bieten verschiedenen Lebewesen nahrhaftes Futter. In dieser grünen Speisekammer finden unzählige Pflanzenfresser – von der Schmetterlingsraupe bis zum Hirsch – reichlich Nahrung. Von den zahllosen Insekten und Wirbellosen leben wiederum Insekten fressende Vögel, Reptilien und Säugetiere. Sie stellen das Beutespektrum der Räuber dar, z. B. der Greifvögel aus der Luft und der großen Raubsäuger am Boden.

Insgesamt zeigt die Tierwelt der gemäßigten Wälder Eurasiens und Nordamerikas aufgrund der gleichen erdgeschichtlichen Ausgangslage große Übereinstimmungen.

Haben die Tiere noch genug Platz?

Mit dem Zurückdrängen des Waldes infolge der menschlichen Nutzung wird auch der einst üppige Lebensraum der waldbewohnenden Tiere immer mehr eingeengt. So wurden allein durch die Rodung von drei Vierteln der ursprünglichen sommergrünen Laubwälder im Osten Nordamerikas mehr Vogelarten unwiderruflich vernichtet als auf jedem anderen Kontinent. Aber auch durch die selektive Jagd und Hege bestimmter Waldtiere, z. B. Wildschwein, Rothirsch oder Reh, und die Bekämpfung mancher vermeintlicher Nahrungskonkurrenten wie Braunbär, Wolf, Luchs oder Uhu hat sich im Lauf der Jahrhunderte der Tierbestand in den Laubwäldern entscheidend verändert.

Wussten Sie, dass …

einst Schweine im Wald weideten? Sie wurden früher im Herbst zur sog. Eichelmast in die Eichenwälder getrieben. Das macht man heute noch in Spanien, um den beliebten Serranoschinken zu erhalten.

bevor ein Laubblatt im Herbst vom Baum abfällt, die entstehende Wunde geschlossen wird? Auf der dem Zweig zugewandten Seite bildet sich eine Schutzschicht aus Kork als »Narbe«.

nur 1 % aller Waldbrände in Mitteleuropa auf Blitzschlag zurückzuführen ist? Alle anderen werden durch menschliche Einwirkung verursacht, entweder gezielt oder durch Unachtsamkeit.

den größten Anteil an den weltweiten Waldbeständen – trotz ständiger Rodung immer hin noch etwa ein Drittel der Landfläche – die immergrünen tropischen Regenwälder sowie der kaltgemäßigte Nadelwaldgürtel haben?

Was ist eigentlich ...

eine Pflanzengalle? Eine aktiv von der Pflanze verursachte Neubildung von Blattgewebe, die von den normalen Strukturen abweicht. Ausgelöst wird sie von Bakterien, Pilzen oder Gallmücken.

eine Heidelandschaft? Die Zwergstrauchheiden in Mitteleuropa, auch die Lüneburger Heide, entstanden durch frühe Rodung von Laubwäldern. Schafe halten sie heute als »Landschaftspfleger« frei von Baumbewuchs.

der Altweibersommer? Eine in Mitteleuropa fast regelmäßig in der zweiten Septemberhälfte einsetzende Schönwetterperiode. Dann erstrahlen wie beim vergleichbaren Indian Summer in Nordamerika die bunt gefärbten Laubblätter besonders schön.

Gibt es noch Urwald in Europa?

Im Grenzgebiet zwischen Polen und Weißrussland erstreckt sich die Puszcza Białowieska, wörtlich übersetzt der »Urwald« von Białowieska. Der 981 km² große grenzüberschreitende Nationalpark, ein UNESCO-Weltnaturerbe, ist in der Tat der letzte natürliche Tieflandwald in Europa. In den Laubmischwäldern aus Hainbuchen, Stieleichen, Linden u. a. Bäumen gedeihen auch vereinzelte Fichten. Eine Sonderrolle in der reichen Fauna nehmen die erfolgreich ausgewilderten etwa 600 Wisente ein. Die Art hatte nur noch in Zoologischen Gärten überlebt – 1919 wurde das letzte frei lebende Exemplar vor Ort getötet.

Steppen: Weite Graslandschaften

Was versteht man unter einer Steppe?

Steppen sind – vereinfacht gesagt – die Grasländer der gemäßigten Breiten. Es gibt sie auf allen Kontinenten mit Ausnahme der Antarktis, vor allem im Inneren von Eurasien und Nordamerika. Auf der Südhalbkugel kommen Steppen nur in geringer Ausdehnung vor, bekannt ist etwa die Pampa in Argentinien. Ihr Erscheinungsbild reicht von fast wüstenartigen unfruchtbaren und trockenen Steppen bis zu mit Wäldern vermischten Grasfluren.

Welches Klima herrscht in der Steppe?

In der nordamerikanischen Prärie und mehr noch in den weiten Steppengebieten Innerasiens herrscht ein zum Teil extrem kontinentales Klima mit trockenen, heißen Sommern und strengen Wintern. Extreme Temperaturen und Trockenheit sind der Grund dafür, dass in natürlichen Steppenlandschaften Bäume meist völlig fehlen.

Die großen Unterschiede zwischen den Jahreszeiten geben den Lebensrhythmus in der Steppe vor. Oft wehen heftige Winde, die, je nach Jahreszeit, Staub oder Schnee vor sich hertreiben. Nur im Frühjahr nach der Schneeschmelze steht reichlich Wasser zur Verfügung. Gräser und Kräuter wachsen und blühen, farbenfrohe Blütenteppiche bedecken die Steppenflur. Für Pflanzen- und Fleischfresser ist nun der Tisch reich gedeckt. Je nach Wasserangebot dauert diese bunte Phase bis in die ersten Sommermonate an. Dann trocknet die Steppe zunehmend aus.

Wie haben sich die Pflanzen angepasst?

Etwa die Hälfte aller Steppenpflanzen haben oberirdische Sprosse, die im Winter ganz absterben. Unmittelbar an der Erdoberfläche bleiben jedoch lebende Knospen erhalten, die im nächsten Jahr wieder austreiben. Bei anderen sterben alle oberirdischen Organe ab, die überwinternden Knospen liegen tief im Boden. Häufig treten hier Wurzel- oder Stängelknollen oder auch Zwiebeln als Speicherorgane auf.

Die Pflanzen müssen sich aber auch der Bedingungen im heißen und trockenen Sommer erwehren. Je trockener die Steppe, desto kleiner und dicker sind die Blätter. Gräser haben auch eine harte Außenhaut als Verdunstungsschutz. Als Anpassung an die schwierige Wasserversorgung ist zudem das bei den Gräsern außerordentlich fein verzweigte Wurzelsystem zu verstehen, das auch noch den kleinsten Bodenporen Wasser entziehen kann.

Welche Tiere leben in Pampa und Prärie?

Die Steppe ist ein Reich der großen Pflanzenfresser. Im Unterschied zu den Savannen leben hier nur wenige große Raubtiere.

Zu den großen, meist in Herden lebenden Säugetieren zählen die schnellen Antilopen, etwa die Saiga in Zentralasien oder der Niederkalifornische Gabelbock, große, kräftige Rinder wie der Amerikanische Bison oder der Europäische Wisent sowie Wildpferde, die, wie der Tarpan in Osteuropa, größtenteils ausgerottet wurden.

Ein Großteil der Steppenbewohner sind in Höhlen lebende Nagetiere. Diese tragen durch das Anlegen ihrer Baue auch zur guten Durchmischung und Durchlüftung von Humus und mineralischem Boden bei. Hier sind z. B. die früher viele Millionen zählenden Präriehunde zu nennen. Deren eurasisches Gegenstück ist das Steppenmurmeltier, kleiner sind Ziesel und Steppenlemminge sowie Feldhamster und Wühlmäuse. In Südamerika findet man verschiedene Meerschweinchenarten.

Nager stehen auf dem Speiseplan der Raubtiere ganz oben. An der Spitze der Nahrungspyramide steht im Steppengürtel der Wolf. In Eurasien nimmt diesen Lebensraum eine Unterart des europäischen Wolfs ein, in Nordamerika der etwas kleinere Präriewolf oder Kojote, in Südamerika der größere und langbeinigere Pampa- oder Mähnenwolf. In Nord- und Südamerika tritt mit dem Puma auch eine Raubkatze auf.

Gibt es noch natürliche Steppen?

Nur noch in Schutzgebieten. Fast alle Steppengebiete werden durch Ackerbau und Viehzucht genutzt.

Die Steppenzone beherbergt einige der wichtigsten Regionen für Viehhaltung und Getreideanbau. Zwar leben dort mit etwa 130 Mio. Menschen nur 2 % der Weltbevölkerung, diese aber produzieren über 50 % der Weltweizenernte, denn die Böden, etwa die Schwarzerde, sind sehr fruchtbar und das ebene Gelände denkbar günstig für den Einsatz von Maschinen. Besonders in Nordamerika wurden die großen Präriegebiete vom Menschen weitgehend umgestaltet.

Wussten Sie, dass …

das Rötliche Bartgras Stängel von 2–3 m Länge bildet? Die Grasart wächst in der Hochgrasprärie Nordamerikas.

vor der Ankunft der Europäer rd. 75 Mio. Bisons in den nordamerikanischen Prärien grasten? 1889 wurden nur noch 8000 Überlebende gezählt. Heute gibt es dort noch rd. 350 000 Exemplare.

die Saiga, eine in Zentralasien lebende Antilope, vor der Ausrottung steht? In der traditionellen chinesischen Medizin gelten die Hörner der männlichen Tiere als begehrtes Heilmittel.

Was sind Steppenroller?

Spät fruchtende Kräuter, bei denen der versteifte Stängel mit den trockenen Fruchtständen als ein kugeliges Gebilde erhalten bleibt. Am Wurzelhals gibt es eine schwache Stelle, an der bei starkem Wind der Stängel abbricht, so dass die Pflanze über die Steppe gerollt wird. Oft verhaken sich die Fruchtstände und bilden zusammen metergroße Ballen, die in hohen Sprüngen mit großer Geschwindigkeit über die Steppe geweht werden. Dabei werden beständig Samen aus den Kapseln gestreut.

Kaltgemäßigte Breiten: Nadelwälder und Moore

Wo wachsen viele Nadelbäume?

Der von Nadelhölzern dominierte Waldgürtel, der als Taiga oder borealer Nadelwald bezeichnet wird, erstreckt sich nur auf der nördlichen Halbkugel etwa zwischen dem 50. und dem 70. Breitengrad quer durch die Kontinente Eurasien und Nordamerika. Jenseits der polaren Waldgrenze geht die Taiga allmählich in eine ebenfalls auf die Nordhalbkugel beschränkte baumlose Kältesteppe, die Tundra, über.

In Eurasien zieht sich der Nadelwaldgürtel von Skandinavien über das Uralgebiet bis nach Ostasien. In Nordamerika zählen große Teile Alaskas sowie fast ganz Kanada zu den kaltgemäßigten Breiten. Im Westen Nordamerikas erreicht diese Zone eine Breite von über 3000 km, im Osten sind es etwas mehr als 1600 km. Sie ist die größte zusammenhängende Waldfläche der Erde und ein wertvoller Kohlenstoffspeicher. Nur an wenigen Stellen mischen sich Laubbäume wie Birken oder Pappeln unter die vorherrschenden Nadelhölzer. Bei ausgeprägtem Wasserüberschuss bilden sich ausgedehnte Moorflächen.

Wie kalt kann es werden?

In den auch als boreale Zone bezeichneten kaltgemäßigten Breiten liegt das Mittel des kältesten Monats unter –3 °C, in den kältesten Bereichen unter –25 °C. Nordwinde bringen noch extremere Temperaturen. Das sibirische Werchojansk auf dem 67. Breitengrad hält mit –67 °C den Kälterekord auf der Nordhalbkugel. Das Mittel des wärmsten Monats geht immer über 10 °C hinaus und erreicht mitunter sogar 20 °C. Reichlich Niederschlag fällt das ganze Jahr über, im Sommer als Regen, im Winter als Schnee. Man bezeichnet diese Klimazone auch als Schneewaldklimat.

Taiga, Tundra und die Polargebiete sind Lebensräume, deren hervorstechendes Merkmal die winterliche Kälte ist. Sie werden beherrscht von einem ausgeprägten Jahreszeitenklima, bei dem im extremsten Fall – am Nordpol und am Südpol – Polarnacht und Polartag jeweils ein halbes Jahr dauern. Die Lebensbedingungen sind entsprechend hart und verlangen den in diesen Zonen lebenden Pflanzen und Tieren spezielle Formen der Kälteanpassung ab.

Übrigens: Das Wort boreal stammt vom griechischen »boréas« für Nordwind oder Norden und bezeichnet die nördlichen Klimazonen Eurasiens und Nordamerikas. »Boreas«, der kalte Nordwind, wurde in der Antike als Gott verehrt. An der Nordseite des Turms der Winde, eines achteckigen Marmorbaus am Rand der Agora in Athen, bläst dieser Gott kräftig in eine Muschel.

Warum haben Buche und Eiche keine Chance?

Weil Laubhölzern die durch die niedrigen Temperaturen auf weniger als 120 Tage pro Jahr reduzierte Vegetationszeit nicht ausreicht. Nadelhölzer hingegen kommen nicht nur mit den kalten Temperaturen und den relativ niedrigen Niederschlägen besser zurecht, sie vertragen auch eine lange Zersetzungsdauer der Biomasse und geringwertige Böden, die z. T. dauerhaft gefroren sind (Permafrost).

Die Taiga besteht in ihrem westlichen, ozeanisch geprägten Abschnitt überwiegend aus Fichten und Waldkiefern. Unter der Baumschicht liegt eine Krautschicht, in der Zwergsträucher wie Heidelbeere, Preiselbeere und Heidekraut dominieren. Kräuter und Kleinsträucher werden durch die isolierende winterliche Schneedecke gut vor Frostschäden geschützt.

Im Innern der Kontinente werden die Nadelwälder von Holzarten bestimmt, die an die noch extremeren Klimabedingungen angepasst sind. So wachsen in Eurasien jenseits des Ural die Sibirische Fichte, die Sibirische Kiefer und die Sibirische Tanne. Auch die Sibirische Lärche, die ihre Nadeln im Winter abwirft, ist dort verbreitet. In den borealen Wäldern Nordamerikas wachsen verwandte Nadelbaumarten bzw. Koniferen. Häufige Vertreter sind die Weißfichte, die Bankskiefer, die schlanke Balsamtanne und die Amerikanische Lärche.

Gibt es Ausnahmen von der Regel?

Ja. Auch einige wenige kleinblättrige Laubbäume haben das Terrain erobert. Am bekanntesten von ihnen ist die Birke.

Laubbäume findet man in der Taiga fast nur an feuchten Standorten. Neben Birken sind es Pappel-, Erlen- und Weidenarten. Nach Waldbränden, die im Nadelwald häufig vorkommen, entwickeln sich besonders in der europäischen Taiga zuerst oft Birken und Pappeln, die nach und nach von Kiefern und zuletzt von Fichten verdrängt werden. Ein Beispiel für die amerikanischen Vertreter ist die Papierbirke. Aus ihrer dünnen, aber strapazierfähigen Rinde bauten die Waldindianer einst Kanus und Zelte.

Auf welche Weise hilft Zucker gegen Frost?

Ein höherer Zuckergehalt im Zellsaft ist eine von verschiedenen Frostschutzmaßnahmen, die Koniferen gegen strenge Kälte entwickelt haben.

Tiefe Temperaturen zerstören bei einigen Pflanzen unwiderruflich die Struktur des Zellplasmas, was den Stoffwechsel schon nach kurzer Zeit zum Erliegen bringt. Außerdem entzieht das zu Eis gewordene Wasser alle verfügbare Flüssigkeit, was einer Austrocknung gleichkommt. Um Kälteschäden zu vermeiden, haben die Nadelbäume verschiedene Überlebensstrategien entwickelt. Einige Arten reichern den Zuckergehalt des Zellsafts an und senken dadurch ganz erheblich den Gefrierpunkt. Andere bauen Fettsäuren in ihre Zellmenbranen ein oder sie bilden Eiweißmoleküle, die dafür sorgen, dass die Eiskristalle keine Schäden in den Nadeln anrichten. Viele Nadelblätter besitzen zusätzliche Zellschichten, um das Innere vor Kälte zu schützen. Nadelbäume verdunsten auch bei strahlendem Sonnenschein viel weniger Wasser als Laubbäume und bewahren sich damit vor der Frosttrocknis.

Warum finden Moore in der Taiga ideale Bedingungen?

Moore können sich in den Lücken zwischen den Wäldern aus mehreren Gründen besonders gut entwickeln: Die dort verbreiteten Podsolböden besitzen eine durch Eisen- und Humusanreicherungen stark verfestigte Schicht. Dieser sog. Ortstein lässt kaum Wasser durch, so dass sich die Niederschläge aufstauen. Wasser kann auch schlecht versickern, weil die Böden lange Zeit gefroren sind. Dazu kommt, dass es in der Taiga viel flaches Gelände mit einem hohen Grundwasserspiegel gibt, was die Moorbildung begünstigt.

Auch viele kleine und große Seen lockern das Bild auf. In Finnland sowie in weiten Teilen Kanadas bilden Wälder, Seen und Feuchtgebiete regelrechte Flickenteppiche. Jenseits des Uralgebirges ist die boreale Nadelwaldzone im Westsibirischen Tiefland von zahlreichen Sümpfen durchzogen. Teils sind es große Überschwemmungsflächen der Ströme Ob und Irtysch.

Welche Tiere durchstreifen die Wälder?

Nicht nur große Elche und Bären sind zwischen den Bäumen unterwegs, sondern auch viele kleine Säugetiere. Reptilien und Amphibien findet man selten, dafür sind die Gewässer sehr fischreich. Wegen des immensen Insektenreichtums der Region verbringen auch viele Zugvögel den Sommer in den borealen Nadelwäldern.

Die Tierwelt der Taiga in Eurasien und Nordamerika zeigt eine große Übereinstimmung. Die großen Säuger – Elch, Rentier, Braunbär, Wolf und Vielfraß – trifft man ebenso in Sibirien wie in Kanada an. Pflanzenfresser wie Elche, Hirsche und Hasen, die im Sommer Gras und Laub fressen, stellen ihre Nahrung im Winter auf die oberhalb des Schnees erreichbaren Ressourcen um: Sie begnügen sich nun mit der Rinde sowie den Zweigen von Bäumen und Sträuchern. Hörnchen, aber auch Vögel wie der Tannenhäher haben sich in der nahrungsreichen Zeit einen Wintervorrat angelegt.

Kleinere Säuger wie Biber, Nerz, Hermelin oder Zobel, die zum Schutz gegen die Kälte ein dichtes Fell tragen, waren und sind die Beute von Pelztierjägern und Fallenstellern. Heute kommen die meisten Pelze allerdings aus Pelztierfarmen. Bären, Streifenhörnchen und Murmeltiere entgehen dem strengen Nordwinter, indem sie sich für mehrere Monate zur Winterruhe oder zum Winterschlaf an einen geschützten Ort zurückziehen.

Ist die Taiga wirklich in Gefahr?

Ja. Forstwirtschaft, Bergbau und die Erschließung neuer Erdöl- und Erdgasfelder bedrohen besonders die sibirischen Wälder. Im europäischen Teil Russlands sind sogar nur noch 14 % der Taiga unberührter und intakter Urwald.

Schon seit Jahrhunderten rodet der Mensch den borealen Nadelwald. Pelzhandel und später der Bergbau waren die Motoren bei der Erschließung der riesigen Wälder. Eine rasche Besiedlung ermöglichte ab 1916 die Transsibirische Eisenbahn in Sibirien und in Kanada die Canadian Pacific Railway Ende des 19. Jahrhunderts. Obwohl sich heute viele Holz und Papier verarbeitende Unternehmen den Umweltschutz auf ihre Fahnen geschrieben haben, schreitet der Kahlschlag in den Wäldern unaufhaltsam voran. Moderne Holzerntemaschinen können mit nur zwei Mann täglich bis zu 800 Bäume »ernten«.

Unter den Wäldern liegen auch zahlreiche Bodenschätze verborgen. 1858 kam es im westkanadischen Küstengebirge zum ersten Goldrausch in der Taiga. Besonders stark wütete das Goldfieber am Klondike River in Alaska. Gold gibt es auch in Jakutien in Ostsibirien, einer wahren Schatzkammer. Dort werden im Dauerfrostboden neben Gold auch Diamanten und Kohle gefördert – im Sommer wie im Winter bei eisigen Temperaturen.

Besonders große Umweltschäden verursacht die Ausbeutung der Erdöl- und Erdgasreserven in Westsibirien. Die ökologischen Folgen der ohne Nachsorge vorangetriebenen Erschließung sind unübersehbar: Ausgelaufenes Erdöl hat schon mehr als 8000 km² Nadelwald und Rentierweiden zerstört sowie Seen, Flüsse und Sümpfe verseucht. Außerdem zog die ungehemmte Ausbeutung die Wirtschafts- und Lebensweise der ansässigen Taigabevölkerung empfindlich in Mitleidenschaft.

Wussten Sie, dass …

es blutroten Schnee gibt? Auch einige niedrige Organismen haben sich gut an die Schneemassen im Norden angepasst. Bestimmte Schneealgen bilden Sporen aus, die zum Schutz vor UV-Strahlung rot gefärbt sind.

man aus Nadeln Bier brauen kann? Für ein »Fichtenbier« werden in Neufundland die Nadeln der hier wachsenden Schwarzfichte verwendet.

viele Taigatiere besonders breite Füße haben? Sie schützen vor tieferem Einsinken in den Schnee. Wie auf Schneeschuhen verteilen die Tiere dadurch gleichmäßig ihr Körpergewicht.

in Alaska mehr Menschen durch Angriffe von Elchen als von Bären ums Leben gekommen sind? In der Brunftzeit sollte man den schweren Kolossen besser aus dem Weg gehen.

Was ist eigentlich ...

ein Frostkeimer? Eine Pflanze, bei der die Samen nur dann auskeimen, wenn sie eine Zeitlang niedrigen Temperaturen ausgesetzt waren. Ohne Frost könnten die Pflanzen nicht überleben.

eine Karnivore? Eine Fleisch fressende Pflanze, die in den Taigamooren häufig vorkommt. Schlauchpflanzen und Sonnentau decken durch verschiedene Fangmethoden ihren Bedarf an Stickstoff.

weiches Gold? So bezeichnete man früher in Sibirien die Pelze. Erst nach der Ankunft der Europäer wurde die Pelztierjagd eine Hauptbeschäftigung vieler Taigavölker.

Polare Breiten: Karge, baumlose Tundra

Wie viel Tundra gibt es auf der Erde?

Tundrenvegetation bedeckt nur knapp 4 % der gesamten Festlandfläche. Im Eiszeitalter lagen weite Teile dieses Gebietes unter einer dicken Eisschicht – die Tundra ist also eine relativ junge Landschaft.

Die Tundra liegt in den Subpolar- und Polarzonen mit kalten Sommern und eisigen Wintern auf der Nord- und der Südhalbkugel. Das Klima dort ist generell geprägt von der Lage hoch im Norden, in der Tageslicht und Sonnenenergie auf einen kurzen Sommer begrenzt sind. Nördlich des Polarkreises beginnt die winterliche Polarnacht.

Die subpolare Klimazone erstreckt sich im nördlichen Nordamerika als etwa 2000 km breiter Streifen quer über den Norden des Kontinents. In Eurasien zieht sie sich als 100 bis 1000 km breiter Gürtel über den Nordrand der Landmasse. Subpolares Klima ozeanischen Typs herrscht auch auf Island, dem Alëuten-Bogen zwischen Asien und Amerika sowie auf der Südhalbkugel auf den Falkland- und Kergueleninseln.

Fällt in der Tundra viel Schnee?

Nein. Bei einer mittleren Temperatur im Winter von weniger als –8 °C ist es zwar sehr kalt, doch da bei dieser Kälte nur wenig Wasser verdunsten kann, fällt auch wenig Schnee.

In den ozeanisch geprägten Bereichen liegen die kältesten Monatsmitteltemperaturen bei –8 °C bis +2 °C, die wärmsten bei 5–12 °C. Im Innern der Kontinente sind die Sommer noch kühler – das wärmste Monatsmittel beträgt hier 6–10 °C. In den Regionen mit polarem Eisklima, der Antarktis und Grönland, ist es noch kälter; hier fallen alle Niederschläge als Schnee.

Wo wachsen auch Bäume?

In der Waldtundra, der »Kampfzone« zwischen Tundra und der südlich anschließenden Taiga, dem Reich der dunklen Nadelbäume. Wie in einem Mosaik wechseln hier Waldflecken mit baumlosen Inseln ab. Allerdings ist das Pflanzenwachstum in den kalten subpolaren Zonen sehr eingeschränkt, da Bäume eine Vegetationszeit von mindestens 30 Tagen brauchen.

Bei der eigentlichen Tundra lässt sich von Süden nach Norden grob eine Zonierung in die Strauchtundra, die Grastundra und die Moos- und Flechtentundra erkennen. In der Strauchtundra wachsen vor allem Zwergsträucher wie Preiselbeeren oder Heidekrautgewächse. Man findet auch Zwergbäume, die sich nur kriechend an der windgeschützten Bodenschicht halten können. Zwergbirken und Krautweiden werden etwa 50 cm hoch – so hoch liegt im Winter auch der Schnee – und wachsen extrem langsam. Weiter nördlich werden die winzigen Sträucher von büschelartig wachsenden Gräsern verdrängt.

Welche sind die Charakterpflanzen der arktischen Tundra?

In der arktischen Tundra gedeihen fast nur noch Moose und Flechten, die die frostharten Böden und Felsen überziehen.

Dichte Moospolster breiten sich auf den kargen, im Sommer feuchten Böden aus. Von Flechten dominierte Tundra gibt es besonders dort, wo Trockenheit die meisten Blütenpflanzen scheitern lässt. Flechten sind Doppelorganismen aus einem Pilz und einer oder zwei Arten von Algen. Manche Flechten können sogar auf blankem Fels wachsen. Besonders artenreich ist die Gattung der Rentierflechten (Cladonia). Die graugrünen bis fahlgelben Gewächse sind im Winter eine wichtige Nahrung für Rentiere.

Übrigens: Als »arktische Wüste« bezeichnet man die nördlichsten Regionen der Tundrazone und die Inseln des Arktischen Ozeans mit extremer Kälte und Trockenheit.

Ist Leben nur im Sommer möglich?

Große Kälte, Trockenheit und ein Winter, der mehr als sechs Monate dauert und noch dazu dunkel ist, machen die Tundra zu einem unwirtlichen Lebensraum. Aber im kurzen Sommer sprießen Gräser und krautige Binsengewächse, treiben Zwergsträucher aus.

Karibu- und Rentierherden, die in südlicheren Regionen überwintert haben, finden jetzt reichlich Futter. Der Dauerfrostboden taut oberflächlich auf und aus den entstehenden Wasserläufen, Tümpeln und Pfützen schlüpfen zahllose Insekten. Sie bilden die Nahrungsgrundlage für die aus ihren Winterquartieren zurückkehrenden Zugvögel. Reptilien und Amphibien fehlen, da ihr Stoffwechsel in der Kälte zum Erliegen kommt. Viele Vögel wie das Moorschneehuhn und Säugetiere wie der Polarfuchs verfärben sich zu Beginn des Winters weiß und legen sich im Sommer eine braune Schutzfärbung an.

Wussten Sie, dass …

die beliebte Steingartenpflanze Silberwurz die Landschaftsblume von Lappland ist? Das immergrüne Rosengewächs wächst häufig in der Tundra und war während des Eiszeitalters auch in Mitteleuropa weit verbreitet.

die Küstenseeschwalbe den Streckenrekord bei Zugvögeln hält? Im Sommer lebt sie in der arktischen Tundra, im Winter hält sie sich in der Nähe der Antarktis auf. Jährlich bewältigt sie eine Strecke von 40 000 km.

der Massenselbstmord der Lemminge eine Legende ist? Bei ihren durch Nahrungsknappheit ausgelösten Wanderungen sterben zwar viele Tiere, aber im Disney-Film »Abenteuer in der weißen Wildnis« mussten sie auf Regieanweisung von der Klippe springen.

Wie kam die Tundra zu ihrem Namen?

Der Name »Tundra« für die nördliche Kältesteppe, die sich als relativ schmaler Saum rings um das Nordpolarmeer zieht, stammt aus dem Finnischen und bedeutet »hoch gelegener, trockener Ort«. In Lappland bezeichnen die Samen damit die baumlosen Hügel und Hochebenen oberhalb der Nadelwälder. Der Begriff wurde für alle Regionen übernommen, die auf der Nordhalbkugel nördlich der Waldgrenze und südlich der Zone des ewigen Eises liegen.

Höhenstufen der Vegetation: Vom Tal zum Gipfel

Wie verändert sich die Vegetation mit der Höhe?

Dichte Wälder werden von einzelnen Bäumen abgelöst, die noch weiter oben Wiesen und Zwergsträuchern Platz machen. In der spärlich bewachsenen Fels- und Schuttlandschaft kurz unterhalb der Schneegrenze trotzen nur noch wenige Arten den Unbilden der Witterung, und im ewigen Eis kann fast keine Pflanze mehr gedeihen. Ursache für die zunehmend lebensfeindlichen Bedingungen ist u. a. die Temperatur, die mit wachsender Höhe abnimmt, aber auch der häufigere Niederschlag und der steigende Wind spielen eine Rolle. Ähnlich wie man die Erdkugel in Klimazonen unterteilt hat, unterscheidet man auch bei Gebirgen verschiedene Höhenzonen, die unterschiedliche Vegetation und klimatische Verhältnisse aufweisen.

Wie schnell kommt man von einer Klimazone zur anderen?

Im Gebirge werden Klimabereiche schneller durchschritten als in der Ebene; um beispielsweise eine Klimazone, die dem Temperaturbereich von 1 °C entspricht, zu durchqueren, benötigt man in Mitteleuropa fünf Tage, im Gebirge genügen 20 Minuten.

So wie die Temperaturen vom Äquator zu den Polen durch den abnehmenden Einfallswinkel der Sonnenstrahlen immer weiter abfallen, sinken die Celsiusgrade im Gebirge mit zunehmender Höhe. Die tropischen Hochgebirge umfassen mit ihren Höhenstufen fast alle Klimate der Erde, vom tropischen Klima am Fuß bis zum polaren Eisklima an den Gipfeln. In den Anden findet man alles: vom tropischen Regenwald bis zur Eiswüste.

Wie heißen die Höhenstufen der Alpen?

Die Basis der außertropischen Gebirge beginnt mit der Höhenstufe, die der herrschenden Klima- bzw. Vegetationszone entspricht – im Fall der Alpen mit den kühlgemäßigten Laubwäldern bis in 400 m Höhe. Der niedrigsten Höhenstufe, der collinen Stufe oder Hügelstufe, folgt die Bergstufe oder montane Stufe. Sie reicht bis in 1500 m Höhe und wird durch Nadelwälder geprägt. In ihrem unteren Abschnitt wächst Laub-Nadel-Mischwald. Heute dienen weite Bereiche dieses Abschnitts der Landwirtschaft, der obere Teil wird von der Forstwirtschaft genutzt.

Mit der Waldgrenze setzt in etwa 1500 m Höhe die subalpine Stufe an, in der Strauch- und Zwergstrauchgesellschaften verbreitet sind. Sie wird wie die alpine, baum- und strauchfreie Stufe oberhalb der Baumgrenze (1900–2200 m) heute meist als Almweide genutzt. In 2500–2600 m Höhe beginnt die subnivale Stufe. Hier können sich nur noch niedrige Polsterpflanzen, Moose und Flechten behaupten. Die oberste Stufe, die nivale Stufe, erstreckt sich oberhalb der Schneegrenze. Hier fällt im Jahresdurchschnitt mehr Schnee als im Sommer abtauen kann, es ist die Zone des ewigen Eises.

Wächst in den Anden auch Kakao?

Ja, aber nur in der untersten Höhenstufe, der Tierra caliente (warmes Land). Sie reicht bis 1000 m und wird vom tropischen Regenwald eingenommen. Bei Jahresdurchschnittstemperaturen von 22–28 °C werden Kakao, Bananen, Kaffee, Baumwolle, Zuckerrohr und Mais angebaut. Insgesamt umfassen die Anden fünf Höhenstufen, die sich durch dort angebaute Produkte charakterisieren lassen.

In der Tierra templada (gemäßigtes Land) herrschen Jahresdurchschnittstemperaturen von 17–23 °C. Diese Zone der tropischen Bergwälder reicht bis in 2000 m Höhe. Mit Ausnahme des kälteempfindlichen Kakaos werden dort die gleichen Kulturpflanzen wie in der Tierra caliente angebaut.

Die nächste, von 2000–3200 m reichende Höhenstufe bildet die Tierra fría (kaltes Land). In dieser Zone wächst ein immergrüner Höhen- oder Nebelwald, die Jahresdurchschnittstemperaturen liegen bei 10–17 °C. Als Feldfrüchte dominieren Weizen, Gerste und Kartoffeln. Die sich anschließende Tierra helada (eisiges Land) erstreckt sich bis in 4500 m Höhe. In ihr liegen die mittleren Jahrestemperaturen bei etwa 0–10 °C. Hier wachsen Polsterpflanzen und Gräser des sog. Páramo. Für den landwirtschaftlichen Anbau ist es nun zu kalt. Oberhalb von 4500 m erstreckt sich mit der Tierra nevada (Schneeland) die Zone ewigen Eises, die mittlere Jahrestemperatur liegt hier unter 0 °C.

Wussten Sie, dass …

Heidekraut mehrere Meter hoch werden kann? In den trockenen ostafrikanischen Gebirgen wachsen auf der subalpinen Stufe sog. Baumheiden.

in der alpinen Stufe die Pflanzen Polster bilden? Der Polsterwuchs bietet dem scharfen, kalten Wind nur eine geringe Angriffsfläche.

an den Polen die Schneegrenze auf Meereshöhe liegt? In den Alpen klettert sie auf 2600–3200 m, am Äquator auf 5000 m. Bei großer Trockenheit wie in Tibet liegt sie auf über 6000 m.

Wann ist ein Baum ein Baum?

Um eine Baumgrenze festzulegen, muss zunächst Einigkeit darüber bestehen, welche Kriterien ein Baum erfüllen muss, um als solcher zu gelten. Leider sind sich die Wissenschaftler nicht einig, deshalb gibt es eine Vielzahl von Definitionen. Bäume und Sträucher gehören zu den Gehölzpflanzen. Die Fähigkeit, an den Zweigen und am Stamm zu verholzen, verleiht ihnen die nötige Festigkeit, um eine gewisse Größe zu erreichen. Während Sträucher viele mehr oder weniger gleichstarke Äste an der Basis ausbilden und etwas kleiner bleiben, haben Bäume einen Haupttrieb, den Stamm, mit einer Krone.

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