Saatgut für Pferdeweiden und Wiesen Teil 7
Gestresste Gräser - wann wird es gefährlich?
Gehalte von Inhaltsstoffen in Gräsern variieren stark, je nach Nutzung, Pflege, Witterung. Wann sind hohe Fruktan- oder Giftgehalte zu erwarten? Warum? Was ist Widerstand und wogegen ist er gerichtet? Was ist für ein Gras „Stress“?
Der Einfluss der Witterung
Es ist etwa 400 Millionen Jahre her, dass die Pflanzen vom Wasser aus das Land eroberten. Die ersten Pflanzen waren auf die Nähe von Gewässern mit feuchten Ufern und auf warme, gleichmäßige Temperaturen angewiesen, denn ihr Körperbau war noch nicht so ausgeklügelt wie bei heutigen Gewächsen (z. B. Gabelblattgewächse: bis heute überlebt hat das GabelblattPsilotus). Je nach Pflanzenart können auch heute Witterungseinflüsse direkt das Leben von Pflanzen bedrohen.
Temperatur
Temperaturen können ungünstig sein. Hohe Temperaturen führen ebenso zu Schäden wie tiefe Temperaturen. Die Anpassung an die Veränderung der Außentemperatur benötigt Zeit. Wenn sich im Herbst die Bäume an die frostige Winterruhe mit ruhenden Knospen anpassen, dann spricht man vom „hardening“. Ohne diese „Abhärtung“ nehmen die Bäume schweren Schaden. Die Frostresistenz der Pflanzen kann durch verschiedene Maßnahmen in der Pflanze erreicht werden. Tropengewächse haben andere Anpassungen des Stoffwechsels. Sie können zwar erstaunlich viel Hitze vertragen, zeigen aber bereits unter +10 °C oft „chilling-“Effekte, also Schäden durch Unterkühlung. Die Banane, die im Kühlschrank braun wird, zeigt genau so einen Schaden.
Schnelle Wechsel sind gefährlich, weil sie die Pflanzen unvorbereitet treffen können. Eine besondere Herausforderung stellen die extremen Temperaturschwankungen im Frühjahr dar. Während es nachts Bodenfrost oder stärkeren Frost gibt, kann die Luft tagsüber bei wolkenlosem Himmel und intensiver Sonneneinstrahlung durchaus über 20 °C warm werden.
Sonneneinstrahlung
Licht ist die Energiequelle, die es den Pflanzen ermöglicht, mit Hilfe ihrer Pigmente, insbesondere des Chlorophylls, aus Wasser und Kohlendioxyd Sauerstoff und Kohlenhydrate herzustellen (Photosynthese). Doch zu viel Licht kann auch schaden, und zwar nicht nur Schattenpflanzen, die an der Sonne „verbrennen“. Pflanzen schützen sich gegen Lichtschäden mit Hilfe von Pigmenten, die ein Übermaß an Energie ableiten. Reicht das nicht mehr aus, dann kommt es zur Photoinhibition, also einer Schädigung durch zu viel Licht.
Warum ist die Situation im Frühjahr besonders gefährlich? Obwohl die Temperaturen noch relativ niedrig sind, steht die Sonne im Frühjahr schon recht hoch. Die Tag-und-Nacht-Gleiche liegt im März. Im April wird die Sonneneinstrahlung sehr intensiv, da die Sonne zunehmend höher steigt. Je höher der Sonnenstand, desto weniger Luftschichten müssen die Strahlen durchdringen, um auf die Erdoberfläche zu treffen. Am Äquator steht sie fast senkrecht und kann dort gefährliche Schäden verursachen, ebenso im Gebirge mit wenig Luftmasse nach oben. Im vom Äquator weit entfernten Flachland mag man sich sicher fühlen. Doch im Frühjahr ist die Luft besonders sauber: Schwebstäube und Pollenflug sind gering. Die Strahlung wird nicht aufgehalten, die Energie kommt besonders gut bis an den Boden. Wo im Schatten noch Bodenfrost herrscht, kurz bevor die Sonne hervortritt, werden die in ihrem Stoffwechsel eingefrorenen Pflanzen plötzlich vom vollen Licht gefordert. Sie müssen diese enorme Energie, die auf ihre lichtsammelnden Pigmente trifft, irgendwie verarbeiten oder schadfrei ableiten. Das ist Stress für eine Pflanze.
Faktor Wasser
Feuchte
Mit ihren Wurzeln steht die Pflanze stabil und fest im Boden verankert. Der Boden liefert ihr Wasser und im Wasser gelöste Nährstoffe. Die Pflanze filtert also Nährstoffe aus dem Bodenwasser. Um genug Nährstoffe aufnehmen zu können, muss sie je nach Konzentration der Bodenlösung große Mengen Wasser durch ihren Körper schleusen. Die vergleichsweise trockene Luft, die der Pflanze Wasser entzieht, befördert hauptsächlich das Wassers durch die Pflanze. Das Leitungssystem in der Pflanze besteht aus ununterbrochenen Wasserfäden – von der Wurzel bis zum obersten Blatt. Bäume können nicht beliebig hoch in den Himmel wachsen, weil der Sog der Luft an dem Wasserfaden ab einer gewissen Höhe zu schwach für den Transport von Wasser und Nährstoffen nach oben wird. Das setzt dem Wachstum die Grenze.
Auch ein Zuviel an Wasser kann für Pflanzen zum Problem werden. Wurzeln sind lebendiges Gewebe, das atmet. Nach Überflutung überstaute Wurzeln würden durch Sauerstoffmangel Schaden nehmen. Pflanzen, die im Wasser leben können, haben daher Strategien zur Belüftung ihrer Wurzeln (Aerenchym) entwickelt. Zu den Gräsern, die unter Überstauung bei Bedarf ein Belüftungsgewebe in den Wurzeln bilden, gehört der Rohrschwingel (Festuca arundinacea. Mehr zu dieser Pflanze lesen Sie in den artgerecht-Artikeln Wehrhafte Gräser, Vergiftungen von Pferden durch Gräsergifte und Giftige Gräser - Wissenschaftsgeschichte).
Trockenheit
Wenn zu wenig Niederschlag fällt, trocknet der Boden aus. Für die Wurzeln wird es zunehmend schwerer, dem Boden Wasser (und Nährstoffe) zu entziehen. In den Wurzeln werden vermehrt pflanzliche Stresshormone (Abscisinsäure) gebildet, die über das Leitungssystem im Pflanzenkörper verbreitet werden, den Stoffwechsel verändern und die regulierbaren Poren schließen (Stomata), durch die die Pflanze Gaswechsel (Wasser, Kohlendioxyd, Sauerstoff, Spurengase) mit der Umwelt betreibt. Bei vielen heimischen Pflanzen ist nach etwa drei Wochen anhaltender Dürre ein Gehalt an Abscisinsäure (ABA) erreicht, der das gesamte (Stoffwechsel-) Verhalten der Pflanze rasch und grundlegend verändert.
Sichtbar gestresste Maispflanzen während der Dürre im Sommer 1992 auf sandigem Boden am Belauer See. Der massive Wasserverlust der Pflanzen verändert die Blattfarbe optisch von „kräftig grün“ hin zu „gräulich-grün“. Die vertrocknenden Blätter rollen sich ein, um den Wasserverlust zu minimieren (verringerte Blattfläche, geschützter Luftraum umschlossen von der eingerollten Blattoberseite). Foto: R. Vanselow.
Frost entspricht weitgehend Dürre
Bei Frost friert vorhandenes Wasser aus. Damit steht es den Pflanzen nicht mehr flüssig zur Verfügung. Deshalb entspricht Frost in seiner Wirkung auf die Pflanze in weiten Teilen einer Dürre (Frosttrocknis). Hinzu kommt aber die mechanische Zerstörung, die sich bildende Eiskristalle innerhalb der Pflanze an zartem Pflanzengewebe anrichten (siehe Frostresistenz). Zudem verlangsamen und beeinflussen die tiefen Temperaturen Reaktionen des Stoffwechsels.
Pflanzliches Dilemma: Verdursten oder Verhungern?
Allgemein kann man festhalten, dass die Pflanzen ständig einen Balanceakt zwischen Verhungern und Verdursten meistern müssen: Über den Gaswechsel durch die Stomata geben sie Wasserdampf ab (Transpiration), so dass die Gefahr besteht, dass sie verdursten. Schließen sie bei Dürre diese Poren, dann wird auch der Einstrom von Kohlendioxyd gedrosselt, das bei der Photosynthese verbraucht wird – es besteht die Gefahr, zu „verhungern“, weil weniger Kohlenhydrate gebildet werden.
Photosynthese, Stress und Fruktane
Die Bildung von Kohlenhydraten wie Fruktanen während der Photosynthese hängt besonders von der Lichteinstrahlung, der Temperatur sowie pflanzlichen Hormonen und dem Gehalt grüner Farbpigmente (Chlorophyll) ab.
Lichtintensität
Abb. 1: Aufbau von Kohlenhydraten durch die Assimilation in Abhängigkeit vom Licht. Die Bildung von Kohlenhydraten steigt in heimischen Gräsern mit zunehmender Lichtintensität zuerst drastisch an, um dann bald eine Sättigung zu erfahren.
Temperatur
Abb. 2: Aufbau von Kohlenhydraten durch die Assimilation in Abhängigkeit von der Temperatur. Bei niedrigen Temperaturen werden nur wenige Kohlenhydrate gebildet. Auch sehr hohe Temperaturen verringern die Ausbeute. Hoch ist die lichtabhängige Bildung von Kohlenhydraten nur in einem kleinen, optimalen Temperaturbereich.
Eine gute Nährstoffversorgung (Düngung) kann helfen, Stress zu mindern, da weniger Wasser mit Nährstoffen aus der Bodenlösung aufgenommen werden muss, um die Versorgung mit Mineralstoffen zu sichern. Stickstoffdünger führt zu einer sparsameren Wasserabgabe der Blätter durch stärker verengte Spaltöffnungen.
Pferdehaltern fällt bei sehr starker Düngung mit Stickstoff oft die kräftig blaugrüne Färbung des Grases auf, während durch sichtbaren Stickstoff- (und Magnesium-) Mangel die gelblichen Pigmente (Carotine, Xantophylle u. a.) unter dem Chlorophyll durchschimmern.
Allerdings ist zu beachten, dass unterschiedliche Grasarten von Natur aus unterschiedliche Grünfärbungen aufweisen. Das Pigment Chlorophyll besteht wie Hämoglobin aus 4 Pyrrolringen (siehe zum Thema Pyrrol auch Pyrrolizidinalkaloide), die ihrerseits je ein Stickstoffatom enthalten. Eine optimale Pigmentausstattung führt zu einer optimalen Energieausbeute und zu einem optimalen Schutz des komplexen Pigmentsystems vor Lichtschädigung (Photoinhibition).
Das bei Dürre und Kälte gebildete Pflanzenhormon Abscisinsäure verändert den Stoffwechsel der Pflanze hin zur Minimierung der Lebensvorgänge. So können Trockenheiten und harte Winter in einem Ruhezustand überlebt werden.
Dürre und tiefe Temperaturen bzw. Frost versetzen nicht nur Pflanzen in einen Ruhezustand. Auch die für den Abbau toter organischer Substanz zuständigen Mikroorganismen des Bodens müssen pausieren. Wenn die Witterung dann wieder günstig wird, setzen sie zügig ihr Werk fort und bauen in toter Substanz festgelegte Stoffe zu pflanzenverfügbaren Nährstoffen um.
Mit anderen Worten: Im wüchsigen Frühjahr oder mit einsetzendem (Gewitter-) Regen nach langer Sommerdürre findet eine Selbstdüngung der Böden und dadurch stimuliert ein Wachstum der Pflanzen wie nach einer Düngergabe statt. Ein besonders hohes Risiko stellen dabei tief abgenagte, grüne Ausläufe („Trampelweiden“) im Sommer dar, die nichts anderes sind als extrem überweidetes, gestresstes Grasland. Wieviel Aufwuchs so ein kurzes Gras unter günstigen Verhältnissen (fruchtbarer Boden, feucht und warm) in wenigen Stunden produzieren kann, was also in den hungrig nagenden Pferdemäulern verschwunden ist, wird von den Pferdehaltern fast immer unterschätzt. Wer es wissen möchte, der zäune mal einen winzigen Bereich aus.
Bei Dunkelheit veratmet die Pflanze einen Teil der Zucker und verbraucht sie u. a. fürs Wachstum. Bei tiefen Temperaturen findet allerdings kaum Atmung oder gar Wachstum statt.
Die Vielzahl einwirkender Faktoren erklärt, warum Tageszeit oder Datum ein sehr schlechtes Maß für den Stoffwechsel und das Stressverhalten von Pflanzen sind.
Fraß – zwischen Anpassung und Ausbeutung
Gräser sind eine ideale Anpassung an Fraß. Nicht umsonst kann ein Zierrasen ständig in Bonsai-Höhe gehalten werden. Die Gräser profitieren vom Fraß, denn die meisten ihrer Konkurrenten um Licht, Wasser, Nährstoffe und Platz vertragen den ständigen Biomasseverlust schlechter und räumen das Feld. Höherwüchsige Gräser, die sogenannten Obergräser, vertragen nur wenige Schnitte pro Jahr und benötigen dazwischen Erholungsphasen. Der Verlust der oberirdischen Organe ist eben trotzdem ein massiver Stress für die Graspflanze.
Obergräser sollten etwa eine Handbreit über dem Boden geschnitten werden, um sie nicht zu sehr zu schwächen. Wollgräser und Seggen bilden bei zu häufigem Verbiß durch skandinavische Lemminge Fraßabwehrstoffe, die im Endeffekt zum Tod dieser Nagetiere führen können. Entsprechende Abwehrstrategien sind auch durch andere Gräser zu erwarten – und bekannt. Abgewehrt werden müssen ganz unterschiedliche Fraßfeinde: Große Weidetiere, die fressen und trampeln, Insekten, die mampfen und saugen, kleine Würmer (Nematoden), die an den Wurzeln fressen, Schnecken, die die Blätter wegraspeln, parasitäre Pilze (wie Rostpilze, Brandpilze), die z. B. durch offene Spaltöffnungen ins Blattinnere eindringen, und viele andere mehr. Parasitismus stellt innerhalb der Evolution einen bedeutenden Selektionsfaktor dar, auch in Bezug auf Resistenzen fördernde Endophyten in Gräsern.
Bald ziehn´ die Herbstesstürme über unser Land …
Starker Wind durchwirbelt die Luftschichten über dem Grasland. Er besorgt nicht nur die Windbestäubung der Gräserblüten. Er trägt auch die Sporen parasitärer Pilze heran, gegen die die Gräser sich wehren müssen. Wenn die Spaltöffnungen der Gräser mit der Alterung der Gräserblätter zunehmend erstarren und nicht mehr reguliert werden können, sind die Eintrittspforten geöffnet. Man beobachtet Gelbrostbefall im Spätsommer oder Herbst, der meistens von der Blattspitze beginnt und sich in Richtung Blattbasis ausbreitet. Da Grasblätter von der Basis her wachsen, sind die Blattbasen jünger als die Blattspitzen, die zuerst altern und zuerst erstarrte, offene Poren haben.
Auf abgenagten Weiden fehlt dem Boden die schützende Vegetationsschicht. Der Boden ist dann der Witterung ohne puffernde Zone ausgesetzt. Das betrifft gleißende Sonne, klare Nächte unter Sternenhimmel und Dürre ebenso wie Erosion des humosen Oberbodens bei Starkregen. Die Temperaturen schwanken ohne schützende Vegetationsdecke extrem, vor allem, wenn auch die schützende Wolkendecke fehlt. Jeder, der schon einmal gezeltet hat weiß, wie viel stärker Temperaturen unter freiem Himmel schwanken im Vergleich zu einem Standort unter Bäumen. Oberflächliche Wurzeln sind diesen Kapriolen direkt ausgesetzt und geraten unter Stress.
Verstärkt wird der Effekt noch durch den Wind, der bodennahe Luftschichten abträgt und den kaum bewachsenen Boden direkt austrocknet. Rauhe Oberflächen führen zu einer beruhigten Luftschicht über der Fläche, der sogenannten „Grenzschicht“ (boundary layer). Pflanzenbestände wie hochgewachsene Wiesen oder Wälder sind rauh und zeigen eine mehr oder weniger hohe windberuhigte Grenzschicht. Über abgenagten Grasländern ist diese Grenzschicht besonders dünn, der Wind kann fast bis direkt auf den Boden angreifen.
Überweidung, Regen nach langer Dürre („Indian Summer“, goldener Herbst) und Sturm oder Bodenfröste im Wechsel mit wolkenlosen Sonnentagen sind Zutaten, die im Herbst zur Katastrophe durch gestresste Gräser führen können.
Starker Frost friert den Stoffwechsel von Bodenorganismen und den Stoffwechsel sowie die Abwehr von Pflanzen (z. B. gegen parasitäre Pilze) komplett ein und zerstört möglicherweise auch viehtoxische Substanzen.
Die Standortfrage
Ganz entscheidend für den Stress einer Pflanze ist die Standortfrage. Pferdehaltern werden oft aus heutiger Sicht unwirtschaftliche Randstandorte angeboten – vom nicht tragfähigen Sumpf über Honiggraswiesen auf ertragsschwachen Böden bis hin zu Trockenrasen in Hanglage. Gerne werden solche Standorte von Pferdehaltern ohne landwirtschaftliche Kenntnisse übernutzt. Der Griff zu (Über-, Nach-, Reparatur-) Saatgut scheint alle Probleme zu lösen (siehe Teil 6 dieser Serie: Idiotensichere Rezepturen für intensive Grünlandwirtschaft). Doch passt das gesäte Gras überhaupt auf diesen Standort?
Pflanzen, die nicht an die Besonderheiten eines Standortes angepasst sind, können nicht einfach weglaufen. Sie gehen früher oder später ein – oder setzen sich gestresst zur Wehr.
Auf guten Böden übernehmen Pferdehalter oftmals ehemalige Rinderweiden mit „Kuhgras“, worunter Pferdehalter Weidelgräser und breitblättrige Schwingel verstehen. Sind die Gräser auf der erworbenen Fläche infiziert? Und wenn der Pferdehalter aus Angst vor Wohlstandserkrankungen die Düngung einstellt: Ist der Standort im ungedüngten (!) Zustand für diese Wirtschaftsgräser langfristig geeignet? Oder überleben dann nur die, die durch unsichtbare Helfer besonders widerstandsfähig sind?
Fazit
Es gibt keine Uhrzeit, zu der der besorgte Pferdehalter sein stoffwechselkrankes Pferd auf garantiert fruktanarmes Gras stellen könnte. Fruktangehalte an einer Uhrzeit festmachen zu wollen, ist etwa so sinnvoll, wie den Alkoholgehalt im Blut von Menschen nach Uhrzeit einzuschätzen. Kann gutgehen – oder auch nicht.
Viel entscheidender ist es, Gifte von Pferden fern zu halten, die die Rezeptoren von Bauchspeicheldrüse und Hirnanhangdrüse so verändern, dass Symptome entstehen, die sehr an EMS und ECS erinnern (siehe artgerecht-Artikel Hirsutismus). Mit giftigen Endophyten infizierte Gräser stellen zu allen Jahres- und Tageszeiten ein Risiko dar, weil Stresssituationen schwer abschätzbar sind.
Dr. Renate Vanselow, Diplom-Biologin
Dieser Artikel ist Teil 7 unserer Serie über Saatgut - lesen Sie weiter:
- Saatgut für Pferdeweiden und Wiesen Teil 1
- Saatgut für Pferdeweiden und Wiesen Teil 2: Der Königsweg
- Saatgut für Pferdeweiden und Wiesen Teil 3: Wirtschaftsgräser der Vergangenheit
- Saatgut für Pferdeweiden und Wiesen Teil 4: Traditionelle Wirtschaftsgräser
- Saatgut für Pferdeweiden und Wiesen Teil 5: Rezepturen - Versuch und Irrtum
- Saatgut für Pferdeweiden und Wiesen Teil 6: Idiotensichere Rezepturen für intensive Grünlandwirtschaft
- Saatgut für Pferdeweiden und Wiesen Teil 7: Gestresste Gräser - wann wird es gefährlich?
- Saatgut für Pferdeweiden und Wiesen Teil 8: Wann treten hohe Giftgehalte in Gräsern auf?
- Saatgut für Pferdeweiden und Wiesen Teil 9: Giftige Grasbestände - was tun?
05.09.2017
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