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Fleischfressende Pflanzen unter dem Mikroskop

Unser Untersuchungsmaterial: verschiedene carnivore Pflanzen
Bonn, den 20.11.2014

Zu unserem Novembertreffen hatten wir Herrn Dr. Manfred Weidner zu Gast, der uns einen Vortrag mit Übungen rund um das sehr inter- essante Thema fleischfres- sende Pflanzen mitgebracht hatte. Der bestens besuchte Vortrag befasste sich zunächst mit den Hinter- gründen für die Entwicklung pflanzlicher Fallen, um dann auf die Anatomie und die Funktion der unterschiedlichen Fangapparate von der allseits bekannten Venusfliegenfalle (Dionaea muscipula) über Kannenpflanze (Nepenthes sp.) und Sonnentau (Drosera sp.) bis zum Wasserschlauch (Utricularia sp.) ein zu gehen.
Im Anschluss daran konnten wir anhand der mitgebrachten Proben der verschiedenen Pflanzen das Gehörte gleich in der Praxis erproben.     
Die Venusfliegenfalle (Dionaea muscipula)
Was treibt nun Pflanzen, die in der Regel alles was Sie zum Aufbau Ihres Körpers und zur Entfaltung ihrer Lebensfunktionen brauchen aus dem Boden bzw. über die Photosynthese gewinnen können, dazu, aktiv Jagt auf Tiere zu machen? Der Schlüssel zu diesem Rätsel liegt in den Standorten, an denen sich weltweit Pflanzen finden, die auf ein tierisches Zubrot angewiesen sind. Ob es sich dabei um Wasserpflanzen wie den Wasserschlauch oder Sumpfpflanzen wie die Venusfliegenfalle oder eben epiphytisch lebende tropische Kannenpflanzen handelt: in ihren Lebensräumen herrscht üblicherweise ein Mangel an verfügbarem Stickstoff, Phosphor und zum Teil auch Schwefel - sei es durch saures Wasser oder saure Böden oder durch fehlenden Humus aufgrund des schnellen Stoffumsatzes in tropischen Wäldern.
An solchen Standorten haben Individuen einen Vorteil, die sich andere Stickstoff- und Phosphorquellen erschließen können: die Stunde der carnivoren Pflanzen schlägt. Denn die Fähigkeit, geeignete Tiere fest zu setzen, deren Körpersubstanz aufzuschließen und aufzunehmen (zu verdauen) verschafft den Pflanzen Zugang zu den ansonsten nur unzureichend vorhandenen Stoffen und ermöglicht ihnen, an Orten zu gedeihen, die anderen Pflanzenarten nicht oder nur eingeschränkt zugänglich sind. 
Fangblätter einer Schlauchpflanze (Sarracenia sp.)
Dabei kommen die unter- schiedlichsten Techniken zum Einsatz, die sich im Laufe der Evolution parallel entwickelt haben. Neben einfachen Klebefallen auf der Oberseite der zu einer grundständigen Rosette an- geordneten Blätter bei den alpinen Fettkräutern (Pingui- cula sp.) gibt es viele aufwendigere Fallen wie die Unterdruckfallen des Was- serschlauchs, mit denen der unter der Wasseroberfläche kleine Krebschen fängt oder die beweglichen Leimruten auf den Fangblättern der Sonnentau-Arten.
Besonders aufwändig sind die zu wassergefüllten Kannen umgebauten Fangblätter der Kannenpflanzen und Schlauchpflanzen (Sarracenia sp.). Hier wird die Beute mit passenden Düften und optischen Reizen angelockt, die sich dann auf der Suche nach Nektar nicht auf dem glatten, gewachsten Kannenrand halten kann und so in die Kanne fällt. Das Wasser in der Kanne enthält auch von speziellen Drüsen abgesonderten Verdauungssekreten und ein Entkommen ist wegen der an der Kanneninnenwand stehenden, nach unten gerichteten Borstenhaare nicht mehr möglich.
Die komplexeste Falle finden wir jedoch bei Dionaea muscipula: deren Fangblätter locken Insekten mit ihrer rötlichen Färbung und spüren deren Anwesenheit auf dem Blatt mittels sechs Tastborsten. Werden mindestens zwei der Borsten in einem Zeitraum von etwa 30 Sekunden (oder eine mehrmals) gereizt, schlägt das Fangblatt zu und wir beobachten die schnellste Bewegung im gesamten Reich der Pflanzen. Wie dabei das "Zeitgedächtnis" der Fangblätter genau funktioniert, ist auch heute noch nicht in Gänze verstanden [2].
Ist die Beute gefangen, wird sie durch in speziellen Drüsenhaaren gebildetes Verdauungssekret zersetzt und die benötigten Stoffe werden über die Epidermis aufgenommen. Eine Ausnahme bilden die Schlauchpflanzen: in deren Fangblätter erledigen symbiontisch lebende Bakterien den Aufschluss des tierischen Materials, das dann von der Pflanze nur noch aufgenommen werden muss.  
Verschiedene carnivore Pflanzen
  • Der Gemeine Wasserschlauch (Utricularia vulgaris), Aufnahme von Walter Nänny
  • Pinguicula vulgaris 190507 Wikipedia CC BY-SA 3 0 Bernd Haynold
  • Ein Sonnentau (Drosera sp.) aus dem Botanischen Garten Bonn
  • Ein Sonnentau (Drosera sp.), Aufnahme am Ufer eines Feuerlöschteichs auf der Insel Römö (Dänemark)
  • Ein Sonnentau (Drosera sp.) mit Blütenknospen, Aufnahme am Ufer eines Feuerlöschteichs auf der Insel Römö (Dänemark)
  • Eine Schlauchpflanze (Sarracenia sp.) aus dem Botanischen Garten Bonn
  • Hier beispielhaft für die aussergewöhnliche Blütenform der Schauchpflanzen eine Blüte der Roten Schlauchpflanze (Sarracenia prupurea), zur Verfügung gestellt von Walter Nänny
  • Eine Kanne der Kannenpflanze Nepenthes macrophylla, Wikipedia, User hirosi_SBM, gemeinfrei
  • Eine Kanne der Kannenpflanze Nepenthes cincta, Wikipedia, User Rbtjong, gemeinfrei
  • Eine Venusfliegenfalle (Dionaea muscipula) aus dem Botanischen Garten Bonn
  • Fangblatt einer Venusfliegenfalle (Dionaea muscipula) aus dem Botanischen Garten Bonn
Nach dem Vortrag folgte die Praxis! Die Teilnehmer konnten sich an den von unserem Referenten mitgebrachten Probepflanzen frei bedienen und diese nach der nötigen Präparation unter den eigenen oder von unserem Gastgeber, dem Steinmann-Institut der Universität Bonn gestellten Mikroskopen, untersuchen. Hier einige Ergebnisse in Bildern von Herr Dr. Weidner und den Teilnehmern. Die Aufnahmen sind teilweise mit dem Smartphone freihand durch das Okular fotografiert.
Carnivore Pflanzen unter dem Mikroskop
  • Fangblase eines Wasserschlachs (Utricularis sp.)
  • Fangblase eines Wasserschlachs (Utricularis sp.)
  • Fangblase eines Wasserschlachs (Utricularis sp.)
  • Sonnentau (Drosera spec.) Fangtentakel
  • Sonnentau (Drosera spec.) Fangtentakel
  • Sonnentau (Drosera spec.) Fangtentakel
  • Sonnentau (Drosera spec.) Fangtentakel
  • Kannenrand einer Kannenpflanze (Nepenthes sp.)
  • Kannenrand einer Kannenpflanze (Nepenthes sp.)
  • Kannenrand einer Kannenpflanze (Nepenthes sp.)
  • Kannenpflanze (Nepenthes sp.), Verdauungsdrüsen im Flächenschnitt
  • Schlauchpflanze (Sarracenia spec.), “Palisadenhaaare”, schräg abwärts gerichtet - verhindern das Entkommen der Beutetiere
  • Schlauchpflanze (Sarracenia spec.), “Palisadenhaaare”, schräg abwärts gerichtet - verhindern das Entkommen der Beutetiere
  • Venusfliegenfalle (Dionaea muscipuls), Fühlborste
  • Venusfliegenfalle (Dionaea muscipuls), Fühlborste mit Erläuterungen
  • Venusfliegenfalle (Dionaea muscipuls), Basis einer Fühlborste
  • Venusfliegenfalle (Dionaea muscipula), Drüsenhaare
  • Venusfliegenfalle (Dionaea muscipula), Drüsenhaare
Zum Abschluss noch ein Paar Bilder aus dem Vortragssaal. Neben dem Vortrag und der praktischen Arbeit blieb auch genügend Raum für fachliche Dis- kussionen über das Gesehene.
Impressionen aus dem Vortragssaal
  • Letzte Vorbereitungen: Herr und Frau Weidner
  • Gleich kann es los gehen!
  • Angeregte Diskussion
  • Wir sind ausgebucht ... :)
  • Arbeit an den Mikroskopen
  • Arbeit an den Mikroskopen
  • Arbeit an den Mikroskopen

Dank

Wir danken Herrn Dr. Weidner für seinen interessanten und unterhaltsamen Vortrag und die Möglichkeit, das Gehörte im Anschluss gleich in der Praxis erproben zu können. 

Literatur und Links

[1]    Script zu Dr. Weidners Vortrag
        Dr. Manfred Weidner, 2014
   
[2]    
Die verborgenen Geheimnisse der Venusfliegenfalle
        Dr. Manfred Weidner
        unter Mitarbeit von Gabriele Patten & Arne Molis
        Botanisches Institut der Universität Köln
        Flora Colonia 9/10 (2001 - 2006); S. 143 - 157
Text:
Jörg Weiß
Bilder:
Miriam Schenck
Thilo Bauer
Rolf-Dieter Müller
Dr. Manfred Weidner
Jörg Weiß

Diverse Autoren siehe Bildunterschriften
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Glockentierchen (Vorticellidae) im differenziellen Interferenzkontrast. Aufnahme von Frank Fox.
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Die Radiolarie Hexacontium papillosum aus einem Präparat von Albert Elger. Aufnahme von Päule Heck.
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Bild 2
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Präparat von Jörg Weiß, Aufnahme von Joachim Schwanbeck.
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Nadelquerschnitt der Schlangenhaut-Kiefer (Pinus heldreichii). Aufnahme und Präparation von Rolf-Dieter Müller, Stitch aus ca. 70 Einzelbilder. Schnittdicke 25 µm, Färbung Wacker W3A (Acridinrot, Acriflavin, Astrablau).
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Achtung, großes Bild!
Eidechsenschwanz (Houttuynia cordata), Leitbündel. Aufnahme von Prof. Holger Adelmann, Präparat von Jörg Weiß.
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