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Konvergenz


 

Von Konvergenz spricht man sowohl im Tier- wie auch im Pflanzenreich, wenn Organe, die in ihrer Anlage verschieden sind, durch Anpassung an gleiche Funktionen ähnlich werden.

Ein Beispiel, das zur Erläuterung des Phänomens der Konvergenz gerne herangezogen wird, ist der äußerlich beinahe zum verwechseln ähnliche Pflanzenkörper eines neotropischen Kugelkaktus (z.B. der Gattungen Gymnocalycium, Melocactus und Astrophytum) und eines paläotropischen, in Afrika beheimateten Wolfsmichsgewächses (z.B. Euphorbia meloformis oder Euphorbia obesa). oder eines Mittagsblumengewächses wie z.B. die südafrikanischen "Lebenden Steine" (Conophytum ssp.). Sie alle leben in trockenen bis extrem trockenen Regionen dieser Erde und haben sich durch die Entwicklung von wasserspeicherndem (sukkulenten) Gewebe an die Überdauerung langer Trockenphasen angepaßt. Ein Astrophytum asterias lebt in den Halbwüsten Mexikos, Euphorbia obesa und die "Lebenden Steine" in denen Südafrikas. Alle drei habe auf ähnliche klima-ökologische Verhältnisse mit der Ausbildung ähnlicher Wuchsform reagiert: Bei allen dreien hat sich die ungerippte Kugelform als Wuchsform mit maximalem Speichervolumen bei minimaler Oberfläche als die optimale Lebensform herausgebildet.

Ein Kugelkaktus und eine kugelige Euphorbiacee sehen sich so sehr ähnlich, daß man, sieht man vielleicht in einem Blumenhandel nur den Pflanzenkörper von beiden, annehmen möchte, sie seien engstens miteinander verwandt. Spätestens aber sobald die Blüten erscheinen, erkennt man, daß die beiden scheinbar so ähnlichen Pflanzen unmöglich miteinander verwandt sein können. Die Cactaceae gehören als Caryophyllidae zu einer völlig anderen systematischen Gruppe im Pflanzenreich als die Euphorbiaceae, die unter die Rosidae geordnet werden

Während bei einem Kugelkaktus der sukkulente, runde Pflanzenkörper durch den Sproß, ausgemacht wird, also den Teil, der z.B. bei einer Sonnenblume den Stengel bildet, stellen bei einem "Lebenden Stein" die Blätter der Pflanze den ähnlich aussehenden, sukkulenten und beinahe kugeligen Pflanzenkörper. Zwei in ihrer Anlage völlig verschiedene Organe erfüllen hier dieselbe Aufgabe und führen zu der äußerlichen Ähnlichkeit der Pflanzen.

 

Literatur:

Rauh, Werner (1988): Tropische Hochgebirgspflanzen: Wuchs- und Lebensformen. Springer - Berlin, Heidelberg, New York, London, Paris, Tokyo

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Konvergenzen zwischen kälteangepaßten Pflanzen der arktischen, antarktischen und Hochgebirgs-Florenbereiche

 

Bereits Alexander von Humboldt erkannte, daß die Höhenzonierung, die er in den Alpen anhand des Mt. Blanc beobachtete, sich auch in den südamerikanischen Anden (Beispiel Cimboraso) und auch in Afrika (Beispiel Mt. Kilimandjaro) wiederfinden lassen. Auf dieser Erkenntnis basiert eine Höhenstufengliederung, die modifiziert und korrigiert bis heute verwendet wird: Für die tropischen Hochgebirge werden demnach unterschieden:

 Tierra caliente  "heißes Land"

über 23°C

 Jahresmitteltemperatur

 0 - 1000 müM

 Tierra templada  "warmes Land"

17 - 23°C 

 Jahresmitteltemperatur

 1000 - 2000 müM

 Tierra fria  "kaltes Land"

10 - 17°C 

 Jahresmitteltemperatur

 2000 - 3200 müM

 Tierra helada  "gefrorenes Land"

2 - 10°C 

 Jahresmitteltemperatur

 3200 - 4500 müM

 Tierra nevada  "beschneites Land"

0 - 2°C 

 Jahresmitteltemperatur

 4500 - 5000 müM

In jeder dieser Zonen lassen sich Pflanzen mit ähnlichen Wuchsformausbildungen finden, die eine Anpassung an ähnliche Umweltbedingungen darstellen. Diese Ähnlichkeiten sind selten auf der Grundlage tatsächlicher verwandtschaftlicher Nähe entstanden, sondern beruhen fast immer auf der konvergenten Entwicklung von Anpassungen an die Umwelt.

­­> Konvergenzen-Informationen

Im Folgenden sollen einige Beispiele auf Gattungsebene für konvergente Entwicklungen in tropischen Hochgebirgen tabellarisch angeführt werden. Mit diesen kann in einer Unterrichtsreihe über das Ökosystem Arktis / Antarktis das Phänomen der Konvergenz ausgedehnt behandelt und der Blick von der Betrachtung der Pole auf die Betrachtung ähnlicher, dabei aber orographisch bedingter Ökosysteme ausgeweitet werden. Sehr gute Abbildungen zu den jeweilig angeführten Beispielen finden sich in dem Werk:

Werner Rauh (1988): Tropische Hochgebirgspflanzen. Wuchs- und Lebensformen. Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York, London, Paris Tokyo 

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 Wuchs- und Lebensform Beispiel für die neotropischen Hochgebirge Beispiele für die paläotropischen Hochgebirge Beispiele für die arktischen Zonobiome Bemerkungen
Rosettenpflanzen und (speziell) Schopfrosettenpflanzen Espeletia ssp. (Astera-ceae)
Puya (Puya raimondii) (Bromeliaceae)
Lomaria (Lomaria loxensis)
Cyathea (Cyathea atrox)
Senecio (Asteraceae)
Dendrosenecio (Asteraceae)
Lobelia (Lobeliaceae)
Aloë (Aloe capitata) (Asphodelaceae)
  Die Blätter werden schopfartig als Rosette ausgebildet, wobei die jungen Blätter jeweils im Zentrum eines schützenden Kranzes von alten Blättern liegen und die Blattbasen abgestorbener Blätter nicht abgeworfen werden, sondern als Thermoisolation den Sproß umgeben. Die Blätter sind oft filzig behaart und i.d.R zu thermo- und nyktinastischen Bewegungen fähig, so daß sie sich bei Kälte und zur Nacht gegen das Rosettenzentrum bewegen und die Rosette schließen.
cupressoide / thujoide und ericoide Wuchsformen Miconia salicifolia (Melastomataceae)
Loricaria thujoides (Asterceae)
Arrajoa cupressina
Hypericum laricifolium (Hypericaceae)
Lepidophyllum quadrangulare, L. rigidum
Parastrephia lepidophylla
Detzneria tubata (Scrophulariaceae)
Erica ssp. (Ericaceae)
Euryops dacrydioides (Asterceae)
  Kleine, schuppenartige Blätter, oft nadelförmig ausgebildet
Spaliersträucher Baccharis serpylifolia, B. alpina
Mühlenbeckia volcanica
   (sehr häufig!) Sträucher von geringer Wuchshöhe mit sich reich verzweigendem, oft wurzelndem Astsystem, das dem Boden anliegt.
Polsterpflanzen Azorella ssp., v.a A. compacta
Pycnophyllum ssp. (Caryophyllaceae)
Oxalis compacta (Oxalidaceae)
Erodium sp.
Abromeitiella brevifolia (Bromeliaceae)
 Oreobolus ssp. (Cyperaceae)
Astelia ssp. (Liliaceae)
(beide Gattg. nur fakultativ posterwüchsig)
Sagina afroalpina (Caryophyllaceae)
immer als Polster anzutreffen
 Saxifraga oppositifolia (Saxifragaceae) Oft kugeliger oder halbkugeliger Wuchs der Pflanze(ngesellschaften), deren Sprosse sich oft stark verzweigen. Unterschieden werden Hart- und Weichpolster.2/3 aller Arten mit Polsterwuchs in den Anden und in der Subantarktis, nur 12% in den Hochregionen der Holarktis
Zwergsrtäucher     Dryas integrifolia (Rosaceae)  

 

Da die Hochgebirgsvevetation der Alpen im Ursprung beinahe dieselbe ist wie die Vegetation der europäischen Arktis ist, finden wir in den alpinen und nivalen Stufen der Alpen unter den Blütenpflanzen beinahe dieselben Gattungen vorherrschend wie in der Arktis. Einige Arten sind sogar in beiden Zonobiomen vertreten.
Arktisch-alpine Florenelemente sind unter anderem:

Saxifraga oppositifolia , S. cernua, S. nivalis (Saxifragaceae), Vaccinium uliginosum (Ericaceae), Oxyria digyna (Polygonaceae), Silene acaulis (Caryophyllaceae), Festuca ovina (Poaceae), Carex rupestris (Cyperaceae).

Betrachtet man aber die mikroklimatischen Verhältnissen, besonders in dem räumlichen Ausmaß, daß für die hier lebenden Pflanzen relevant ist (Bodennähe!), kommt man zu dem Ergebnis, daß die klimatischen Verhältnisse in den Alpen weniger denen der Hocharktis entsprechen als vielmehr denen der tropischen Hochgebirge (Páramo): In der nivalen Stufe kann an der Blattoberseite die Temperatur tagsüber bis auf 15°C steigen und in der Nacht unter den Gefrierpunkt sinken. In der Hocharktis hingegen herrschen nicht zuletzt durch die nicht unter den Horizont sinkende, tiefstehende Sonne relativ gleichmäßige Temperaturen.

 

Literatur:

Rauh, Werner (1988): Tropische Hochgebirgspflanzen: Wuchs- und Lebensformen. Springer - Berlin, Heidelberg, New York, London, Paris, Tokyo

Breckle, Heinrich, S. Breckle (1986): Ökologie der Erde. Bd. 3: Spezielle Ökologie der gemäßigten und arktischen Zonen Euro-Nordasiens. Gustav Fischer Verlag Stuttgart. S. 94 - 124, 491 - 527

Breckle, Heinrich, S. Breckle (1991): Ökologie der Erde. Bd. 4: Spezielle Ökologie der gemäßigten und arktischen Zonen außerhalb Euro-Nordasiens. Gustav Fischer Verlag Stuttgart. S. 485 - 511

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