Bildung und Ausbreitung von Eis in Pflanzen visualisiert mit Infrarot - Thermografie

Wien

2006

S. 42-43

1 Abb.

Artikel aus einer ZeitschriftUnselbständiges Werk

200131960

Die Bildung von Eis in Pflanzen führt zur Freisetzung von Wärme, welche als Anstieg der Blatttemperatur, als so genannte Gefriedexotherme, gemessen werden kann. Messungen mit Thermoelementen als Temperatursensoren ermöglichen es den Zeitpunkt der Eisbildung und die Nukleationstemperatur festzustellen. Die genaue Stelle der Eisbildung und die Ausbreitung des Eises in der Pflanze kann mit einer Infrarotkamera gemessen und als Videosequenz dargestellt werden. Bei verschiedenen Pflanzen (Krautige: Senecio incanus; Holzpflanzen: Rhododendron ferrugineum, Taxus baccata, Cinnamomum camphora; Gräser: Poa annua ssp. vivipara, Juncus trifidus) wurde die Eisbildung und Eisausbreitung bei kontrollierter Abkühlung in Temperaturkammern mit der Infrarotkamera gemessen. Die initiale Eis - Nucleation findet in Zellen des Xylems im Mesophyll oder in der Sprossachse statt. Nach der initialen Eisbildung breitet sich das Eis über das Xylem im gesamten Blatt aus (Abb.). Je nach Pflanzentyp setzt sich die Eisausbreitung im gesamten Spross fort (bei Holzpflanzen, wie Rhododendron ferrugineum und Taxus baccata, meist bei Senecio incanus) ober bleibt aus das jeweilige Blatt beschränkt, was für Gräser typisch ist. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Eises unterscheidet sich gravierend in den unterschiedlichen Pflanzentypen. Sie ist sehr gering bei Holzpflanzen mit 0.4 - 1.2 cm s-1 und sehr hoch bei Gräsern mit 4.0 - 12.6 cm s-1. Die initiale Eisbildung findet immer innerhalb der Pflanze statt, einerseits, wenn diese trocken, aber auch bei einer Benetzung der Pflanze, wenn diese unverletzt ist. Anders ist die Situation im Falle einer Verletzung der Pflanze, wenn das äußere Wasser in Kontakt mit den Geweben der Pflanze ist. Findet eine Eis - Nucleation außerhalb der Pflanze statt, setzt sich die Eisbildung in der Pflanze fort. Das Potential der Pflanze zum weiteren Unterkühlen wird dadurch außer Kraft gesetzt und eine interne Eisbildung und potentielle Schädigung bei höheren Temperaturen ist möglich. Hierbei spielen INA-Bakterien (ice nucleating active), wie Pseudomonas syringae, eine große Rolle. Diese besiedeln Blattoberflächen und induzieren eine Eisbildung bereits bei hohen Temperaturen von -2.2° C.