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Wintersemester...

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Zusammenfassung Ökonzonen 1. Skript (Ökozonen 1): BITTE DRUCKEN: S. 12, 13, 16, 19, 24, 25, 28, 29, 33, 35, 36, 38, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53

Raumgliederungssysteme: Zonale Gliederung der Biosphäre • • • • • • •

Reliefzonen Bodenzonen Klimazonen Vegetationszonen, Florenreiche Tierzonen, Tierreiche Landnutzungszonen, Agrar- und Wirtschaftsräume Landschaftsgürtel, -zonen, Biomzonen, Ökozonen

Gliederung Biosphäre: 1. Geo-Biosphäre (Terrestrische Ökosysteme): Fläche ca. 29% der Erdoberfläche 2. Hydro-Biosphäre (Aquatische Ökosysteme): Fläche ca. 71% der Erdoberfläche Salzwasser: 97,4%, Eis: 2%, Süßwasser auf Festland: 0,6% Übergang 1) nach 2): Semi-aquatische Ökosysteme, z.B. Moore, Mangrove, Lagunen Geo-Biosphäre: 1. Bodennahe Schicht der Atmosphäre mit Pflanzen (max. 100m Höhe) 2. Pedosphäre , Pflanzenbestandener Bodenraum → Terrestrische Ökoysteme + Lebensräume des Menschen Ökosystem: → Begriff aus Biowissenschaften: • Offenes System aus Lebewesen in Wechselwirkung abiotischer Umwelt • Energie-, Wasser- Stoffflüsse (Ein-, Austrag, Nährstoffkreisläufe) etc. => Primäre Bausteine sind Lebensgemeinschaften in Biotopen Ökotop: → Begriff aus der Landschaftsökologie und Geographie: • Einheitlich ausgestatteter Ausschnitt eines Ökosystems • „Standort-Einheit“ und „Raumparzelle“ in einem Landschaftsraum Autochorie: → Selbstausstreuung → selbstständige, lediglich witterungsabhängige Ausbreitung von Samen oder Früchten ohne die Mithilfe anderer Lebewesen → Bsp: Löwenzahn, Pappel, Walderdbeere, Weide, Gewöhnliche Kuhschelle und die meisten Nacktsamer Allochorie: → Fremdausbreitung (NICHT Fremdverbreitung) → Ausbreitung von Früchten und Samen über deren Entstehungsort hinaus durch Kräft, die

ausserhalb der Mutterpflanze liegen (z.B. Wind, Wasser, Tiere). Areal: → Verbreitungsgebiet einer taxonomischen (z.B. Art) oder genetischen Einheit (z.B.Population) Heidekraut (Calluna vulgaris): → stark verbreitet in Nord- und Mitteleuropa Exklave: → Teil eines Verbreitungsgebietes, das vom Rest des Gebietes räumlich abgetrennt ist und deshalb nur über ein anderes Gebiet zu erreichen ist. Monitoring: → Überbegriff für alle Arten der unmittelbaren systematischen Erfassung (Protokollierung), Beobachtung oder Überwachung eines Prozesses mittels technischer Hilfsmittel (z.B. Langzeit – EKG) Taxonomie = Klassifikationsschema: → Einheitliches Verfahren oder Modell um Objekte eines gewissen Bereichs nach bestimmten Kriterien zu klassifizieren, das heisst sie in bestimmte Kategorien oder Klassen (Auch Taxa genannt) einzuordnen Modellierung: → bildet einen Teil der Realität auf ein Computer-Modell ab. Die Realität wird beschrieben durch Theorien. Genügend Theorien beilden zusammen ein theoretisches Modell. Ein theoretisches Modell kann umgesetzt werden in ein Computer-Modell. Biogeographie – Arbeitsmethoden: • Taxonomie von Pflanzen und Tieren • Kartierung von Vegetation • Fotodokumentation • Luft- und Satellitenbildauswertung • Monitoring, z.B. Long Term Ecological Research Sites = LTER • Freiland und Laborexperimente • Modellierung, z.B. Wirkung von Klima- und Umweltveränderungen • Forschungsgeschichte → Siehe Skript!!! Geologische Entwicklung → Siehe Skript!!!

2. Skript (Tropen 1) BITTE DRUCKEN: 3, 4, 5, 9, 10, 12, 13, 14, 16, 20, 22, 24, 26, 28, 29, 30, 31, 35, 36, 38, 39, 40, 42, 43

Abgrenzungskriterien: 1.

Solar-Astronomische Abgrenzung

2. 3. 4. 5. 6.

Geographische Abgrenzung Vegetationsgeographische Abgrenzung Frostgrenze, Warm- und Kalttropen Klimatische Abgrenzung Hygrische Differenzierung

1.

Solar-Astronomisch:

Erde eingeteilt in die Zonen • Nördliche Polarzone • Nördliche mittlere Breiten • Heisse oder tropische Zone • Südliche mittlere Breiten • Südliche Polarzone Tropen: Gebiet zwischen den Wendekreisen (23°29´ N und S), über dem sich die Zenitkulmination * der Sonne zweimal pro Jahr hin und her verschiebt. Zenitstände am Äquator: 21.3. und 23.9. Zenitstände an Wendekreisen 1x im Jahr zur Zeit der Wintersonnenwende: 23°5´N (21.6.), 23°5´S (21.12) *Kulmination: → Zeitpunkt, für die höchste (obere Kulmination) oder tiefste (untere Kulmination) tägliche Lage eines Astronomischen Objektes auf seiner scheinbaren Kreisbahn am Himmel. Kann auch als Begriff für beide Lagen selbst verwendet werden. 2.

Geographische Abgrenzung

Einteilung der Tropen in: • Tropen (Gebiet um Äquator bis 25°N und S) • Innertropen (Gebiet bis 20°N und S) Sommerfeuchte Tropen (Regen und Trockenzeiten im Wechsel) • Äußere Tropen • Randtropen • Wechselfeuchte Tropen 3.

Vegetationsgeographische Abgrenzung

Verbreitungsgrenze von Coffea arabica (Kaffestrauch) → folgt Verlauf der 18°C-Isotherme des kältesten Monats → In Tiefländern parallel zu den Wendekreisen → In Hochländern und Gebirgen: 2000m ü.NN. Entlang des Äquators 1000m ü.NN Entlang ca. 15°geogr. Breite 500m ü.NN Entlang der Wendekreise

4.

Frostgrenze und Warm- und Kalttropen

Einteilung der Tropen in: • Warmtropen (Tiefländer) • Kalttropen (Gebirge) → Temp.schwelle zwischen Warm- und Kalttropen ca. 15° und Fröste Problem: Eignet sich nur bedingt als Abgrenzungskriterium

5.

Klimatische Abgrenzung

Thermische Tropengrenze (Köppen): → 17°C Juli-Isotherme des kühlsten Monats → Bereich zwischen den subtropisch-randtropischen Hochdruckgürteln der Nord- und Südhalbkugel

6.

Hygrische Differenzierung (Siehe Skript!)

Gliederung der Tropen in: • Tropischer Regenwald • Feuchtsavanne • Trockensavanne • Dornsavanne • Halbwüste • Vollwüste

Allgemeine Kennzeichen 1. 2. 3. 4.

Klima Vegetation Verwitterung und Relief Hydrographie

1.

Klima

Verlagerung der ITC Randtropen: Polwärtige Differenzierung von Regen- und Trockenzeiten • Regenzeiten durch Wanderung der ITC • Trockenzeiten an Passatwindzirkulation geknüpft Urpassat: → Gürtel konstanter Ostwinde über Äquator bis 10km Höhe

Antipassate: → Westwinde mit geringer Geschwindigkeit bis 6000 bis 10.000m Höhe Passatinversion*: → Zunahme von 1°C/100Hm → Sperrschicht verhindert Aufwärtsbewegung der Luft und so Konvektionsniederschlag → Keine Wirkung nahe der ITC, weil starke Konvektion und Zwang der Luftmassen zum Aufsteigen *Inversion: → Wetterlage, die durch eine obere warme, und untere kalte Luftschicht charakterisiert ist. → Inversionswetterlage = Umkehr des vertikalen Temperaturgradienten; Obere Luftschicht ist hierbei wärmer als die unteren. Folge: Die Lufttemperatur steigt mit der öHhe an, was die Schichtungsstabilität der Troposphäre und insbesondere alle konvektiven Prozesse beeinflusst. Die untere Luftschicht wird von der oberen abgeschirmt, man spricht von einer stabilen Schichtung. Dies liegt an der höheren Dichte der kälteren luftschicht, wodurch die turbulente Vermischung mit der darüber liegenden wärmeren Luftschicht weitgehend unterdrückt wird. Bodennahe Passate: → ENE auf N-Halbkugel → ESE auf S-Halbkugel nahe ITC bis in 2500m Einteilung tropischer Klimate nach Troll/Pfaffen: 1. Immerfeuchte Regenwaldklimate → ohne ausgeprägte Trockenzeit 2. Feuchtsavannenklimate → meist winterlicher Trockenheit) (2,5-5 Monate) 3. Wechselfeuchte Trocken- und Dornsavannenklimate → meist winterliche Trockenheit (2,5-5 Monate) Einteilung tropischer Klimate nach Köppen/Geiger: A. Tropisches Regenwaldklima → alle Monatsmittel über 18° Af: Feuchtheisses Regenwaldklima → regenärmster Monat > 60mm Aw: Periodisch trockenes Savannenklima → wintertrocken

2. Vegetation Pflanzenformationen: Immerfeuchte Tropen: • Immergrüner Regenwald (Hyläa, Hyle) • Gebirgsregenwälder • Mangroven und Flussdeltavegetation • Tropische Korallenriffe Wechselfeuchte Tropen: • Feuchtsavanne • Trockensavanne • Dornstrauch und Dornstrauch-Sukkulentenformation

Campos Cerrados (=Cerrado/ Cerrados): → Savannen Zentral-Brasiliens → Fläche: 2 Millionen qkm (ca Größe von Alaska)

3. Verwitterung und Relief 1. 2. 3. 4.

Präkambrische Schilde Karbonatserien Junge Alluvionen Tropische Vulkanlandschaften • Hochgebirge • Fruchtbare Hochländer

→ Phytovarianz (Art und Dichte der Pflanzenbedeckung) dominiert Petrovarianz (Unterschiede im schichtigen Aufbau von Sedimentgesteinen) Immerfeuchte Tropen: • Intensive chemische und biologische Verwitterung (Verdoppelung chem. Reaktionen bei Temperatur-Anstieg von 10°C) • Intensive Substratverwitterung, Nährstoffverluste (schneller Mineralabbau) • Dominanz fluvialer Morphodynamik* → Innertropische Zone der Talbildung und partieller Flächenbildung *Morphodynamik: → Erfindungsreichtum der Natur Wechselfeuchte Tropen: Sehr gute Bodenverwitterung, weniger Nährstoffverluste → Randtropische Zone exzessiver Flächenbildung Desilifizierung: → extrem hohe Auswaschung aller leichtölslichen Basen (Ca, Na, K, Mg, Si) Ferralisierung: → Residualanreicherung von schwerölslichen Sesquioxiden* (AI2O3; Fe2O3) *Sesquioxide: → Chemische Verbindungen, die ein Verhältnis des Metalls zu zu Sauerstoff von 1:1,5 aufweisen (sesqui = „eineinhalbfach“) Laterit: → „later“ = Ziegel → Residualsubstrat aus Al, Fe und vom Ausgangsgestein stammenden Quarzan sowie aus sekundären Tonmineralen wie Gibbsit, Kaolinit, Hämatit und Geothit Bauxit: → Al-reiches Residuum aus Gibbsit, öBhmsit, Diaspor oder auch Geothit, Hämatit und Kaolinit

Hydrolyse: → Teilprozess der chemischen Verwitterung und bedeutet durch Wasser bewirkte Zersetzung. Protolyse: → intensiver chemischer Teilprozess der Verwitterung. Chemisch gesehen ist die Protolyse eine Säzre-Base-Reaktion, bzw. die Umbildung oder Auflösung der Mineralien durch Säuren. Lösungsverwitterung: → Als Lösung versteht man den Übergang eines Minerals in die wässrige Verwitterungslösung, wobei keine chemische Reaktion stattfindet. Da Lösung traditionell zur Chemie zählt, ordnet man die Lösungsverwitterung der chemischen Verwitterung zu. Da sie aber reversibel ist und die chemische Zusammensetzung des Gesteins nicht verändert wird, sondern lediglich die Kritallstruktur zerstört wird, ist die Lösungsverwitterung eigentlich eine physikalische Verwitterungsart, wobei die Moleküle in ihre Anionen und Kationen zerlegt werden. Jedes Ion wird dabei von Wassermolekülen umgeben. Die Lösungsverwitterung wird von Temperatur, pH-Wert und Klimafaktoren beeinflusst. Sie bewirkt die Lösung (Korrosion) leicht löslicher Mineralien (Salze), darunter Chloride der Alkalimetalle wie Halit und Sylvin, aber auch Calcit (Kalkstein).Im einfachsten Fall werden Salze im Boden durch einsickerndes Wasser gelöst, wodurch Hohlräume entstehen können. In Karbonatgesteinen kann dieser Prozess zur Bildung von Karst und Höhlen führen. Nicht selten entstehen wabenartige Hohlräume. Hier spricht man von alveolischen Verwitterungsformen. Kohlensäureverwitterung: → Art der chemischen Verwitterung, bei der Lösung von Karonatgesteinen (Kalkstein, Marmor, und Dolomit) durch Kohlensäure entsteht. Kalkstein besteht hauptsächlich aus dem schwer wasserlöslichen Calcit; Kohlensäure löst Calcit und es entsteht Calciumhydrogencarbonat, das sich sehr gut im Wasser löst. Die Kohlensäureverwitterung ist die Grundlage für die Entstehung von Karst. Karst: • Hydrolytische Verwitterung → Silikatkarst • Chemische Verwitterung (biologisch intensiviert) → Tropischer Kegel- und Turmkarst Silikatgesteine: → häufigste Gesteine der Erdkruste. Bestehen überwiegend aus harten Silikaten wie Feldspaten, Quarzen, Amphibol, Pyroxen, Olivin oder Foiden. Im Gegensatz nzu Silikatgesteinen stehen die Karbonatgesteine. Karbonatgesteine: → meist durch Ablagerungen entstandene Gesteinsgruppe, welche +berwiegend aus Karbonatmaterialien aufgebaut wird. Zu den Karbonatgesteinen gehören Kalke, Dolomite, Manesite u.a. Silikatkarst: → In silikatischen Gesteinenkönnen Hohlräume in freistehenden Felsen durch Brandung, Verwitterung (Tafoni) und Bergzerreißungen (Spalthöhen) entstehen. Im tieferen Untergrund kann silikatisches Gestein unter dem Einfluss von Thermalwasser sowie unter langanhaltenden tropischen Klimabedingungen karstähnlich verwittern.

Polje: → Karstverebnung, die an bestimmte geologisch-tektonische Voraussetzungen gebunden überwiegend in subtropischen und tropischen Karstgebirgen auftritt. Können eine Fläche von wenigen Quadratkilometern bis mehrere hundert Quadratkilometer einnehmen. Sie stellen im karsthydrologischen System bedeutende hydrologische Knoten. Doline: → schlot-, trichter- oder schüsselförmige Senke von meist rundem oder elliptischen Grundriss in Karstgebieten. Ihr Durchmesser schwankt meist zwischen zwei und 200 Metern, kann bei wannenartigen Subrosionssenken aber auch mehrere Kilometer betragen. Ihre Tiefe reicht von zwei bis zu mehr als 300 Metern. Die größten sind in Venezuela und Mexiko vorzufinden. Entstehung: Lösungsvorgänge an der Oberfläche (Im Gegensatz zum Erdfall, der eine Lösungserscheinung bezeichnet, die durch Vorgänge im Erdinneren ausgelöst wurde). Sie bildet sich bevorzugt in subtropischen Klimazonen, jedoch nicht in trockenen Wüsten- und Wüstensteppengebieten. Mogotes: → tropischer Kegelkarst. Durch Subrosion* durch unterirdische Fliessgewässer entstehen gewaltige Höheln. Nach dem Einsturz der Höhlendecken und fortschreitender Verwitterung sind die heute sichtbaren charakteristischen Kegelkarst-Felsen (Turmkarst),welche als Mogotes bezeichnet werden, entstanden. *Subrosion: → Unterirdische Ablaugung oder Auslaugung und die Abtragung von Gesteinen durch Wasserzufluss, was zur Bildung von Hohlräumen führt. Subrosion kann chemisch oder mechanisch (suffosion) erfolgen.

4.

Hydrographie

Einteilungskriterin der Flusseinzugsgebiete: 1. Trübungsgrad (Sedimentführung Tone, Schluffe, Feinsande) 2. Farbtongebung (Gehalt an gelösten oder kolloidalen Humusstoffen) 3 verschiedene Flusstypen: • Weißwasserflüsse (agua branca) → Lehm- und Humusfracht (gelb, braun; durch Reflexion von Schrägsicht weiß) Bsp: Rio Madeira • Klarwasserflüsse → Hohe Quarzsand- und geringe Humusfracht (gelb bis dunkel oliv) Einzugsgebiete: alte Rumpfflächengebiete der wechselfeuchten Tropen: => Mittelgebirgslandschaften Zentralbrasilien, Guayanas Bsp: Rio Tapajos, Xigu • Schwarzwasserflüsse → Sedimentklares Wasser, große Humusfracht (oliv, dunkelbraun) Quellgebiete in Überschwemungs- und Sumpflandgebieten Bsp: Rio Negro Flussbifurkation (=Gabelung): → Kann von einem fliessenden Gewässer gebildet werden, wenn es in ein flaches Gebiet einer

Wasserscheide* gelangt und sich dabei in die Einzugsgebiete zweier benachbarter Flussysteme verzweigt. Das Wasser erreicht somit über zwei verschiedene Ströme das Meer. → Flussgabelungen als Verbindungen von Strömen, die in unterschiedliche Richtungen entwässern → Oft fehlende Wasserscheiden *Wasserscheide: = Wasserscheidelinie: Der Grenzverlauf zwischen zwei benachbarten Flusssystemen. Sie entspricht also der Grenze zwischen dem Einzugsgebieten des abfliessenden Niederschlagswasser von zwei Flüssen. Endorheisch: → Einzugsgebiete ohne Abluss. Der Gegenbegriff ist exorheisch. Endorheisches Becken: → Gebiete der Erde, die nicht in die Ozeane entwässern sondern eigenständige Gewässersysteme ausbilden. Das Kaspische Meer zum Beispiel ist das letzte Sammelbassin für ein gropßes, von der Wolga als Drainage durchflossenes Becken. Merkmale tropischer Tieflandflüsse: Aufschüttungs- oder Schwemmlandebenen: • Geröllarmut, Feinsediment, geringe Schüttungsneigung von Deltas • periodische Hochwasserflutung, allmähliche Erhöhung des Flussbettes • Ablagerung von Grobfracht in Ufernähe => Dammuferflüsse Sudd: → „Barriere“, „Staudamm“ → ein vom Nil erschaffenes Sumpf- und Überschwemmungsgebiet im Südsudan Mangroven: → verholzene Salzpflanzen (Halophyten) unterschiedlicher botanischer Zugehörigkeit. Gemeinsames Merkmal ist, dass sie sich an das Leben im Gezeitenbereich tropischer Küstenregionen angepasst haben und nur dort bestandsbildend sind. → Ideale Verbreitung: um den Äquator; Indonesien, Neu-Guinea, Philippinen Edaphische* Sonderstandorte: → Ganzjährige Vernässung → Kümmerwälder, heath forests ( Pneumatophoren** *Edaphisch: → bodenbedingt; den Boden betreffend; auf den Boden und seine ökologischen Funktionen bezogen **Pneumatophoren: → Strukturen, die vom unterirdischen Wurzelsystem einiger Sumpf- oder Mangrovenbäume ausgebildet werden. Durch negativ-geotropes (der Schwerkraft entgegengerichtes) Wachstum durchbrechen sie die Bodenoberfläche. Bäume mit Pneumatopohoren wachsen in wassergesättigten, sauerstoffarmen Böden. In

diesen Böden aknn der Sauerstoff-Bedarf des Wurzelgewebes nicht allein durch Diffusion aus der Umgebung der Wurzeln gedeckt werden. Die Pneumatophore dienen den Pflanzen als Atemwurzlen.

3. Skript (Tropen 2): BITTE DRUCKEN: S. 5, 9, 16, 18, 19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 33, 34, 35, 37, 49, 51, 52, 53, 54,

Immerfeuchte Tropen Kennzeichen: • Tropische Schwüle • Hohe Bewölkungsgrade (>60%) • Evapotranspiration* (> 1000mm p.a.) • Hochintensive Gewitterscchauer • Tagessummen oft >50mm • 4/5 erreichen Waldboden (Interzeption**) *Evapotranspiration: → Summe aus Transpiration und Evaporation → Verdunstung von Wasser durch Tier- und Pflanzenwelt, sowie der Bodenoberfläche **Interzeption: → Abfangen bzw Zurückhalten von Niederschlägen auf der „Oberfläche“ der Vegetation, die üblicherweise als Regen oder auch Schnee niedergehen. In Pflanzenbeständen gelangen die interzeptierten Niederschläge entweder als Stammabfluss oder mit dem Kronendurchlass auf den Boden oder sie verdunsten. Da das verdunstete Wasser nicht mehr für die Grundwasserneubildung oder das Pflanzenwachstum zur Verfügung steht, hat sich dafür die Bezeichnung Interzeptionsverlust eingebürgert. Mykorrhiza: → Form der Symbiose von Pilzen und Pflanzen, bei der ein Pilz mit dem Feinwurzelsystem einer Pflanze in Kontakt ist. Die Mykorrhizapilze liefern der Pflanze Nährsalze und Wasser und erhalten ihrerseits einen Teil der durch die Photosynthese der grünen Pflanzen erzeugten Assimilate. Die Pilze sind ein wesentlicher Bestandteil des Ökosystems des tropischen Regenwalds. Ektomykorrhiza: → Wachstum zwischen den Zellen der Wurzelrinde → am häufigsten vorkommende Wurzelsymbiose in mitteleuropäischen Wäldern. Sie bilden einen dichten Mantel um die jungen, unverkorkten Wurzelenden. Als Reaktion schwellen die Wurzelenden keulig an und entwickeln keine Wurzelhaare mehr. Die Pilzhyphen wachsen auch in die Wurzelrinde hinein, dringen aber nicht in die Wurzelzellen ein, sondern bilden in den Extrazellularräumen ein Netzwerk, das den Nährstoffaustausch zwischen Pilz und Pflanze erleichtert. Die Hyphen des Pilzes übernehmen die Aufgabe der fehlenden Wurzelhaare. Sie reichen bis weit in die Bodenmatrix hinein, sodass eine gute und umfangreiche Nährstoff- und Wasseraufnahme sichergestellt ist. Zudem:

Schutz vor Infektionen durch das Eindringen anderer Bakterien oder Pilze. Endomykorrhiza: → Eindringen der Hyphen in die Rindenzellen und Wachstum → Teil der Hyphen des Pilzes dringen in die Zellen der Wurzelrinde des Pflanzenpartners ein. Das Hyphennetz, das bei der Ektomykorrhiza die Wurzel umgibt, fehlt hier. Arbuskuläre Mykorrhiza (= vesikulär* -arbusculäre** Mykorrhiza) → Häufigste Art von Mykorrhiza → Bildung von Arbuskeln *Vesikulär → Bläschenform; mit Bläschenbildung einhergehend **Arbuskel (=„Bäumchen“): → verzweigte, zarte Hyphen in Bäumchenform innerhalb der Wurzelzellen. → Pilzstrukturen innerhalb pflanzlicher Wurzelzellen, die dem Austausch von Nährstoffen dienen. Myzel (Mycel): → Gesamtheit aller Hyphen* *Hyphen: → Fadenförmige Zellen der Pilze und Streptomyzeten. Aus ihnen besteht der gesamte Pilz. Sie sind durch Trennwände, die die Hyphen quer durchziehen, in Abschnitte geteilt. Diese Wände werden als Septen bezeichnet. Phanerophyt: → Mehrjährige Pflanze (Baum oder Strauch), die durch Erneuerungsknospen überwintert und deren Überdauerungsknospen mind. 30Cm über dem Erdboden liegen. Die Knospen befinden sich damit über dem Laubstreu oder der Schneedecke und sind somit der winterlichen Kälte ohne jeden Schutz ausgesetzt. Häufig finden sich daher spezielle Anpassungen an die Winterkälte wie Laubfall oder Nadelblätter Hygrophyt:...