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Die Suche nach dem neuen Kernschwarz

Dr. Horst Wörmann, vom 28.12.2020

1. Zielsetzung

Die Kernschwarz-Färbung ist eine über 130 Jahre alte Methode, die wegen der schwierigen Beschaffung des Farbstoffes und dessen rätselhafter Zusammensetzung in Vergessenheit geraten ist. Wegen der als hervorragend geltenden Färbeergebnisse wollen wir das Verfahren wiederbeleben.
Das gewünschte Resultat der Kernschwarz-Färbung hat Thaler 1931 gut beschrieben:
„Die Färbung ist sehr scharf und betrifft nur die unverholzten Zellwände, die auch bei intensiver Beleuchtung sich wie mit Tusche gezeichnet abheben. Der Farbstoff vergreift sich also nicht, wie andere, auch an den schwachverholzten Membranen.“ (1)
Als Gegenfärbung der verholzten Teile eignen sich viele Farbstoffe, Thaler empfiehlt Chrysoidin: „ Es entsteht so ein außerordentlich schöner Kontrast von Tiefschwarz gegen ein leuchtendes Goldgelb.“
Für den praktischen Gebrauch sollten zur Herstellung gut erhältliche, reine Chemikalien verwendet werden. Die Methode muss gut reproduzierbar sein und stabile, dauerhafte Färbungen liefern, die idealerweise auch haltbare Dauerpräparate ergeben.
Bild 1: Ambrosia, Chroma-Kernschwarz-Färbung, Gegenfärbung Safranin/Chrysoidin. Präparat und Foto Rolf-Dieter Müller
Bild 1: Ambrosia, Chroma-Kernschwarz-Färbung, Gegenfärbung Safranin/Chrysoidin. Präparat und Foto Rolf-Dieter Müller

2. Kernschwarz - Geschichte

Kernschwarz wurde erstmals 1887 von Gustav Platner vorgestellt. Von ihm stammt auch der Name „Kernschwarz“ (2), wegen der Verwendung zur Kernfärbung. Er beschreibt es als schwarzen, in gelöster Form in den Handel kommender Farbstoff, der aus Russland von der Leipziger Firma Dr. Grübler importiert wird. Der Farbstoff sei nach Grüblers Angabe eine Metallbase, gebunden an eine Säure organischer Natur. Wie spätere Autoren nutzt Platner den Farbstoff zur Kernfärbung in histologischen Präparaten; er hebt besonders hervor, daß er sich „für solche Präparate sehr eignet, die später photographirt werden sollen“.

Pfeiffer von Wellheim hat wohl 1896 als erster das Kernschwarz für botanische Zwecke verwendet (3).
Im Strasburger von 1902 (4) erscheint dann Kernschwarz schon im Lehrbuch, empfohlen für botanische Färbungen, für Kern- und Membranfärbungen (Methodenregister, S. 692).

Im Jahre 1909 veröffentlichte  P. Mayer eine Untersuchung „Zur Färbung des Glykogens“ (5), in dem er den Farbstoff zur Kernfärbung für gänzlich unbrauchbar hielt. Mayer suchte schon damals nach einem Ersatz für Kernschwarz. Er fand in einer 1908 von Silbermann und Ozorovitz (6) veröffentlichte Methode zur „Gewinnung des ammoniumoxyferri-gallusauren Ammoniums“ einen nach Modifikationen brauchbaren Stoff. Grübler & Hollborn haben nach seinem Rezept den Farbstoff als Pulver hergestellt und vertrieben, Herstellungsvorschrift siehe Abschnitt 6. Mayer beschreibt ausschließlich die Glykogenfärbung, mit gutem Erfolg auch an aufgeklebten Paraffinschnitten.

Kisser berichtet 1926 über  „Kernschwarz und seine Anwendungsmöglichkeiten für botanische Zwecke“ (7) und im selben Band über „ein neues Kernschwarz-Präparat und die Multikolor-Solution von Hollborn“ (8). Über die chemische Natur dieses Farbstoffes rätselt auch er. Hollborn selbst hat unter Bezug auf (8) für sein „Kernschwarz „H“ sicc.“ 1935 nur ein Färberezept für botanische und histologische Präparate angegeben, aber die Zusammensetzung bleibt geheim (9). Über dieses Produkt schreibt auch H. Thaler im Mikrokosmos 1931 in den Kurzmitteilungen (1), daß die Firma Hollborn in Leipzig eine neue Kernschwarz-Sorte unter dem Namen Kernschwarz H in den Handel gebracht habe. Er hält den Farbstoff für hervorragend geeignet zur Färbung unverholzter Zellwände. Die Zusammensetzung ist weiterhin unbekannt.

Schömmer gibt in seinem „Kryptogamen-Praktikum“ (10) in § 197 eine Vorschrift zur Färbung unverholzter Zellwände und Kernen an, die sich schwarz bis blau färben lassen, mit Kernschwarz als „Eisentinte von nicht näher bekanntgegebener Zusammensetzung“. In § 177 beschreibt Schömmer die Färbung nach Pfeiffer v. Wellheim, eine zweistufige Färbung mit vorheriger Eisenbeizung und anschließender Gallussäure-Behandlung, in §198 desgl. mit Tannin statt Gallussäure.
Bild 2: Rolf-Dieter Müller und Dr. Horst Wörmann machen sich gemeinsam auf die Suche
Bild 2: Rolf-Dieter Müller und Dr. Horst Wörmann machen sich gemeinsam auf die Suche

3. Kernschwarz - die unbekannte Zusammensetzung

Kernschwarz wurde erstmals 1887 von Gustav Platner vorgestellt. Von ihm stammt auch der Name „Kernschwarz“ (2), wegen der Verwendung zur Kernfärbung. Er beschreibt es als schwarzen, in gelöster Form in den Handel kommender Farbstoff, der aus Russland von der Leipziger Firma Dr. Grübler importiert wird. Der Farbstoff sei nach Grüblers Angabe eine Metallbase, gebunden an eine Säure organischer Natur. Wie spätere Autoren nutzt Platner den Farbstoff zur Kernfärbung in histologischen Präparaten; er hebt besonders hervor, daß er sich „für solche Präparate sehr eignet, die später photographirt werden sollen“.

Pfeiffer von Wellheim hat wohl 1896 als erster das Kernschwarz für botanische Zwecke verwendet (3).
Im Strasburger von 1902 (4) erscheint dann Kernschwarz schon im Lehrbuch, empfohlen für botanische Färbungen, für Kern- und Membranfärbungen (Methodenregister, S. 692).

Im Jahre 1909 veröffentlichte  P. Mayer eine Untersuchung „Zur Färbung des Glykogens“ (5), in dem er den Farbstoff zur Kernfärbung für gänzlich unbrauchbar hielt. Mayer suchte schon damals nach einem Ersatz für Kernschwarz. Er fand in einer 1908 von Silbermann und Ozorovitz (6) veröffentlichte Methode zur „Gewinnung des ammoniumoxyferri-gallusauren Ammoniums“ einen nach Modifikationen brauchbaren Stoff. Grübler & Hollborn haben nach seinem Rezept den Farbstoff als Pulver hergestellt und vertrieben, Herstellungsvorschrift siehe Abschnitt 6. Mayer beschreibt ausschließlich die Glykogenfärbung, mit gutem Erfolg auch an aufgeklebten Paraffinschnitten.

Kisser berichtet 1926 über  „Kernschwarz und seine Anwendungsmöglichkeiten für botanische Zwecke“ (7) und im selben Band über „ein neues Kernschwarz-Präparat und die Multikolor-Solution von Hollborn“ (8). Über die chemische Natur dieses Farbstoffes rätselt auch er. Hollborn selbst hat unter Bezug auf (8) für sein „Kernschwarz „H“ sicc.“ 1935 nur ein Färberezept für botanische und histologische Präparate angegeben, aber die Zusammensetzung bleibt geheim (9). Über dieses Produkt schreibt auch H. Thaler im Mikrokosmos 1931 in den Kurzmitteilungen (1), daß die Firma Hollborn in Leipzig eine neue Kernschwarz-Sorte unter dem Namen Kernschwarz H in den Handel gebracht habe. Er hält den Farbstoff für hervorragend geeignet zur Färbung unverholzter Zellwände. Die Zusammensetzung ist weiterhin unbekannt.

Schömmer gibt in seinem „Kryptogamen-Praktikum“ (10) in § 197 eine Vorschrift zur Färbung unverholzter Zellwände und Kernen an, die sich schwarz bis blau färben lassen, mit Kernschwarz als „Eisentinte von nicht näher bekanntgegebener Zusammensetzung“. In § 177 beschreibt Schömmer die Färbung nach Pfeiffer v. Wellheim, eine zweistufige Färbung mit vorheriger Eisenbeizung und anschließender Gallussäure-Behandlung, in §198 desgl. mit Tannin statt Gallussäure.
Bild 3: Auf ins Labor!
Bild 3: Auf ins Labor!

4. Eisengallustinten

Tinten auf der Basis von Eisensalzen und Gallussäure oder Tannin sind seit der Antike nachweisbar. Im frühen Mittelalter haben sich diese Tinten gegenüber den Rußtinten durchgesetzt. Sie bekamen im 19. Jahrhundert Konkurrenz durch Farbstofftinten, sind aber bis heute im Gebrauch. Sie zeichnen sich durch tiefschwarze Färbung und Dokumentenechtheit aus (11).

Wegen des Gehaltes an Säure (Salzsäure, Schwefelsäure oder Essigsäure) oder einem Überschuss an Eisensalzen in den alten Tinten neigen sie zum Tintenfraß unter Zerstörung von Tinte und Papier; aufgrund der enormen Bedeutung für die Konservierung alter Schriften ist deshalb die Chemie der Gallustinten gut untersucht, aber bis heute Objekt weiterer Forschung  (12), (13), (14).

Tintenrezepte:
Galläpfeltinte (13)
8 Galläpfelpulver, 4 Kampeschholzspäne mit 200 Wasser, eine Stunde gekocht, filtriert, in der Flüssigkeit mit 4 Eisenvitriol, 1 Kupfervitriol, 3 arabischem Gummi, 1 Zucker gelöst.
„Eisenvitriol“ ist im wesentlichen Eisen(II)sulfat; das arabische Gummi (bzw. Harze, Polysaccharide in anderen Rezepturen) dient als Bindemittel, als Stabilisator der Pigmentdispersion (11) und zur Einstellung der Viskosität. Kampescheholz (Blauholz) macht als Primärfarbstoff  die Schrift sichtbar, bis sich der schwarze Eisenkomplex gebildet hat. Oft wird auch Salz- oder Essigsäure zugesetzt.
Weitere Rezepturen siehe Rouchon 2011 (14).

Tinten dieser Art sind grundsätzlich unbrauchbar für die Mikroskopie. Der (meist unbekannte) Primärfarbstoff  färbt das Präparat in unerwünschter Weise. Gummi arabicum und andere Zusätze stören, ganz zu schweigen von der unbekannten Zusammensetzung, die sich im Laufe der Zeit auch noch ändern kann (vgl. Wikipedia-Artikel Eisengallustinte). 

5. Chemie der Gallussäure/Eisen-Verbindungen

In den 1920er Jahren haben Zetsche et al. wesentliche Arbeiten zur Aufklärung des Reaktionsmechanismus geleistet (15), (16). Die Kristallstruktur des eigentlichen Farbstoffs wurde 1990 im Bonner Institut für Anorganische Chemie von Wunderlich, Weber und Bergerhoff röntgenographisch bestimmt - was das Mikroskopische Kollegium Bonn natürlich besonders freut! (14):
Bild 4: Die Kristallstruktur des eigentlichen Farbstoffs nach Wunderlich, Weber und Bergerhoff
Bild 4: Die Kristallstruktur des eigentlichen Farbstoffs nach Wunderlich, Weber und Bergerhoff
Eine neuere Arbeit von Krekel 1999 (15) schlug folgenden Mechanismus vor: aus Eisen(II)-ionen mit Gallussäure entsteht in einem zweistufigen Prozeß zunächst ein farbloser Eisen(II)-Gallat-Komplex (I), aus dem sich durch Oxidation des Eisen(II) mit Luftsauerstoff zu Eisen(III) der schwarze Komplex(II) bildet: 
Bild 5: Reaktionsmechanismus nach Krekel 1999 (entnommen aus Klöckl, S. 573 (11))
Bild 5: Reaktionsmechanismus nach Krekel 1999 (entnommen aus Klöckl, S. 573 (11))
Die Struktur von (II) wurde durch Wunderlich widerlegt, s.o. - worüber in der Literatur allerdings noch gestritten wird.

Daraus folgt, daß stöchiometrische Mengen an Eisen und Gallussäure eingesetzt werden müssen.   
Wunderlich hat den Komplex (II) auch direkt aus Eisen(III)-Lösungen erhalten. Wenn ursprünglich Eisen(II)salze verwendet wurden, ist das möglicherweise historisch bedingt:  es gab im Mittelalter keine andere Eisenquelle als das „Vitriol“, ein Eisen(II)sulfat mit allerlei Verunreinigungen.
Der Säurezusatz zur Tinte verhindert die vorzeitige Bildung des Schwarzpigmentes während Zubereitung und Aufbewahrung. Die Umwandlung von Eisen(II)- in Eisen(III)-Ionen wird durch Säure blockiert und findet erst durch den Luftsauerstoff statt (11).
Oberhalb pH 7 wird die Gallussäure offensichtlich durch Bildung eines polymeren, unlöslichen Eisenkomplexes stabilisiert (14). Wenn nicht schon von Anfang an eine kolloidale Lösung entsteht, so fällt in solchen Lösungen nach einiger Zeit ein schwarzer Niederschlag aus, der sich bei mikroskopischen Färbungen als sehr störend erwiesen hat.
 
Außerdem finden an der Luft Abbaureaktionen der Gallussäure (Decarboxylierung) statt, so dass der gesamte Mechanismus der Farbstoffbildung recht unübersichtlich ist. 

6. Mögliche Lösungsansätze

Vier Ansätze wurden entwickelt:
  • Kernschwarz wird als fertige Lösung von der Firma Chroma-Waldeck vertrieben. Die Ergebnisse sind recht gut, wie Rolf-Dieter Müllers Bilder zeigen (vgl. z.B. Bild 1, Kernschwarz in Kombination mit Chrysoidin). Wir wissen jedoch, dass das Chroma-Produkt nicht auf der originalen Kernschwarz-Rezeptur beruht; die Lösung erhält zusätzlich einen organischen Farbstoff (11). Außerdem liefert Chroma nicht an Privatpersonen.
  • Der alkalische Ansatz nach Mayers vereinfachtem Verfahren.
  • Saurer Ansatz mit Essigsäure (wurde noch nicht verfolgt). Säure ist nach obigen Ausführungen auch nicht zwingend erforderlich.
  • Farbbildung mit Gallussäure oder Tannin nach vorheriger Beizung mit Eisen(III)-Lösung.
6.1 Die Grundstoffe Gallussäure, Tannin und Eisensalze
Vier Ansätze wurden verfolgt:
Kernschwarz wird als fertige Lösung von der Firma Chroma-Waldeck vertrieben. Die Ergebnisse sind recht gut, wie Rolf-Dieter Müllers Bilder zeigen (vgl. z.B. Bild 3 auf der MKB-Webseite, Kernschwarz in Kombination mit Chrysoidin). Wir wissen jedoch, daß das Chroma-Produkt nicht auf der originalen Kernschwarz-Rezeptur beruht; die Lösung erhält zusätzlich einen organischen Farbstoff (11). Außerdem liefert Chroma nicht an Privatpersonen.
Der alkalische Ansatz nach Mayers vereinfachtem Verfahren.
Saurer Ansatz mit Essigsäure (wurde noch nicht verfolgt). Säure ist nach obigen Ausführungen auch nicht zwingend erforderlich.
Farbbildung mit Gallussäure oder Tannin nach vorheriger Beizung mit Eisen(III)-Lösung.
Bild 6: 3,4,5-Trihydroxybenzoesäure
Bild 6: 3,4,5-Trihydroxybenzoesäure
Eigenschaften (aus Römpp):
C7H6O5, Mr 170,12, Nadeln mit 1 Mol Kristallwasser, Schmp. 253 °C (Zers.), lichtempfindlich, wenig lösl. in kaltem, leicht lösl. in warmem Wasser, Alkohol, Aceton und Glycerol, prakt. unlösl. in Benzol, Chloroform und Petrolether. G. bildet blauschwarze Niederschläge mit Eisen-Salzen (Eisengallustinten). Alkalisalze von G. werden leicht von Sauerstoff unter Braunfärbung oxidiert. (16)
Löslichkeit in Wasser: 11,9 g/l bei 20 °C (16)
Tannin:
Das sogenannte Tannin (Gallusgerbsäure, Gerbsäure, Tanninsäure) bildet ein amorphes Pulver oder glänzende, kaum gefärbte, lockere Massen (Dichte 1,35) von schwachem, eigenartigem Geruch und zusammenziehendem Geschmack (vergleiche Adstringenzien), das in 1 Teil Wasser (kolloidale Lösung, saure Reaktion) oder 2 Teilen Alkohol und in Glycerol leicht löslich, in Benzol, Chloroform und Ether unlöslich ist. Beim Erhitzen tritt Bräunung, bei ca. 210 °C Zersetzung in Pyrogallol und Kohlendioxid ein. Fehlingsche Lösung und ammoniakalische Silbersalz-Lösung werden reduziert. Wässrige Tannin-Lösungen geben mit Eisenchlorid-Lösungen blauschwarze, tintenartige Niederschläge (vergleiche Eisengallustinte), die bei Zusatz von verdünnter Schwefelsäure gelbbraun werden. Auch andere Schwermetalle werden als unlösliche Chelate gefällt. (18)
Tannin als Alternative zu Gallussäure hat R.D. Müller ausprobiert, Ergebnis noch offen.
6.2 Literaturvorschriften und eigene Versuche
6.2.1 Mayers Vorschrift (5) sei hier im Original zitiert: „7,5 g kristallisiertes Eisenchlorid und 7,0 g kristallisierte Gallussäure werden unter Erhitzen in 100 ml Wasser gelöst und nach dem Erkalten 15 ml konz. Ammoniaklösung („Ammoniakwasser“, Salmiakgeist, konz., 25-32 % Ammoniak - nicht die Plörre aus dem Baumarkt mit <9%!) hinzugegeben. Hierbei fällt zunächst die neue Verbindung ganz aus, löst sich aber im Überschuß des Ammoniaks wieder auf. Man filtriert, setzt 140 ml 90-%igen Alkohol zu, filtriert den Niederschlag und wäscht diesen erst mit ca. 50%igem, zuletzt mit 90% Alkohol aus und trocknet. Das Pulver ist in kaltem Wasser leicht löslich, in 50% Alkohol zu weniger als 2%“. Mayer empfiehlt, 1 g der festen Substanz zunächst in Wasser zu lösen, dann 30 ml 90% Alkohol zuzufügen und nach längerem Stehenlassen entweder zu filtrieren oder vom Bodensatz abzugießen. Dieses Pulver wurde wie in Abschnitt 2 erwähnt von Grübler & Hollborn vertrieben.
6.2.2 Mayer schlägt zur Selbstherstellung ein vereinfachtes Verfahren vor: „0,7 g Gallussäure werden in 5 ml Wasser gelöst, dazu setzt man erst 1,5 g Liquor ferri sesquichlorati  (48,4 g Eisen(III)chlorid in 100 ml Wasser) oder gleich 0,7 g festes Eisenchlorid, dann nach sorgfältigem Mischen 1 ml Ammoniak zu und füllt zuletzt mit 50-prozentigem Alkohol bis auf 100 ml auf.“ Ammoniak muß im Überschuß vorhanden sein (Prüfung mit feuchtem Indikatorpapier über der Lösung).  Filtration sei unnötig, abgießen vom Bodensatz reiche aus.
Im Versuch zeigte sich, daß dieses Rezept nicht funktioniert. Die Gallussäure löst sich schwer in kaltem Wasser, die Mischung muß auf etwa 70 °C erhitzt werden. Nach Zugabe von Ammoniumhydroxydlösung entsteht sofort der dunkelblaue Farbkomplex, allerdings bildet sich etwas Bodensatz. Die Lösung ist in der verschlossenen Flasche stabil, hat in großer Verdünnung den Farbton „Pflaume“ und zeigt ein Absorptionsspektrum wie erwartet, mit einem Absorptionsmaximum bei 530 nm und zum Roten hin höhere Transmission:
Bild 7: Absorptionsspektrum 390 bis 890 nm
Bild 7: Absorptionsspektrum 390 bis 890 nm
Leider ist es mir nicht gelungen, damit Pflanzenschnitte anzufärben. Bei längerer Färbedauer (24h) bildet sich ein störender Niederschlag aus kleinen schwarzen Kügelchen, es gelingt aber nicht, irgendwelche Strukturen anzufärben. Auch Papierfasern nehmen die Farbe nicht an.

Auffallend an Mayers Vorschrift ist, dass im Alkalischen gearbeitet wird; dem widersprechen Beobachtungen von Kisser (7), der Schwefelsäure bzw. Sulfat nachgewiesen hat sowie der deutliche Geruch nach Säure - speziell Holzessig - an Präparaten von Chroma, die Rolf-Dieter Müller (pers. Mitt.) wahrgenommen hat.
6.3 Zweistufiges Verfahren mit Eisenbeize
Weil alle Versuche mit „Eisengallus-Tinte“ als Farbstoff fehlgeschlagen sind, haben wir das zweistufige Beizenverfahren ausprobiert. Die Vorschriften für die Beizenverfahren sind zahlreich, beruhen aber immer auf demselben Prinzip: Durchtränkung des Präparates mit Gallussäure oder Tannin, anschließend Bildung des Farbkomplexes mit Eisen(III)-Lösung. Auch die umgekehrte Reihenfolge ist möglich.

Schömmer  hat im „Kryptogamenpraktikum“ § 177 die Eisenbeizefärbungen nach Pfeiffer v. Wellheim beschrieben, ursprünglich für Algen vorgesehen:
„Zuerst wird mit einer Eisenlösung (Eisen(III)chlorid in 96% Alkohol, bei Raumtemperatur gesättigt), Dauer 24 Stunden. Anschließend mit 96% Alkohol auswaschen, bis die gelbe Färbung verschwunden ist (4-8 Wechsel).
Anschließend wird mit Gallussäure (konz. Lösung in 96% Alkohol) gefärbt“.

Für meristematische Gewebe empfiehlt Gerlach (24) die folgende Methode:
Lösung A: 1 g Gerbsäure (Tannin) wird in 100 ml Wasser mit etwas Thymol (zur Konservierung) gelöst.
Lösung B: 3 g Eisen(III)chlorid in 100 ml Wasser.
Schnitte aus dest. Wasser für 10 min in Lösung A übertragen, dann gründlich mit Leitungswasser spülen und für 3 bis 5 min in Lösung B, bis die meristematischen Zellwände tief blauschwarz erscheinen. Bei zu schwacher Färbung werden Schritte 1 und 2 wiederholt.

Die letzte mir bekannte Veröffentlichung über die Eisen/Tannin-Methode stammt von H. Clémencon, der 2019 über Färbungen für gelatinöse Pilzgeflechte berichtete (25).

Bei einem Handschnitt (Querschnitt durch einen Ausläufer von Ranunculus repens) wurde nach einem Fehlschlag mit obiger Methode in umgekehrter Reihenfolge vorgegangen, also zuerst Beize in Eisen(III)-Lösung, dann Reaktion mit gesättigter Gallussäure-Lösung in Wasser. Das Ergebnis zeigt Bild 8; die Zellwände sind kräftig gefärbt, verholzte Teile sind blasser. Nach Entwässern wurde in Euparal eingedeckt. Die Zellwände sehen danach etwas heller aus, wie schon Gerlach bemerkt hat. Die Intensität der Färbung lässt sich durch die Verweildauer in der Eisenlösung steuern. Die nötigen Chemikalien Eisen(III)chlorid und Gallussäure bzw. Tannin sind gut erhältlich und als natürlich vorkommende Stoffe harmlos. Die Entsorgung alter Lösungen kann deshalb über die Abwasserleitung erfolgen.
Leider blieben auch Fehlschläge nicht aus, ein Paraffinschnitt ließ sich überhaupt nicht anfärben.
Bild 8: Handschnitt durch einen Ausläufer von Ranunculus repens nach Eisenbeize und Gallussäure-Färbung, ohne Gegenfärbung; in Wasser
Bild 8: Handschnitt durch einen Ausläufer von Ranunculus repens nach Eisenbeize und Gallussäure-Färbung, ohne Gegenfärbung; in Wasser
Bild 9: Galle auf Lorbeer, Querschnitt, Paraffin 15 µm, Färbung wie Bild 8
Bild 9: Galle auf Lorbeer, Querschnitt, Paraffin 15 µm, Färbung wie Bild 8
Bild 10: Lorbeer aus Bild 9, Blattquerschnitt, Paraffin, 15 µm, Färbung wie Bild 8, in Wasser
Bild 10: Lorbeer aus Bild 9, Blattquerschnitt, Paraffin, 15 µm, Färbung wie Bild 8, in Wasser

7. Stabilität der Färbungen

Die hier beschriebenen Arbeiten wurden Anfang 2019 durchgeführt. Dabei hat Rolf-Dieter Müller auch einige Dauerpräparate zu den jeweiligen Färbungen erstellt. Von zwei nun annähernd zwei Jahre alten Präparaten nun je eine Aufnahme zur Stabilität der Färbung. 
Bild 11: Beifussblättriges Traubenkraut (Ambrosia artemisiifolia), Leitbündelquerschnitt aus dem Spross, Färbung Kernschwarz (Chroma), Safranin, Chrysoidin. Dauerpräparat aus dem Januar 2019 in Euparal. Präparation Rolf-Dieter Müller, Foto Jörg Weiß.
Bild 11: Beifussblättriges Traubenkraut (Ambrosia artemisiifolia), Leitbündelquerschnitt aus dem Spross, Färbung Kernschwarz (Chroma), Safranin, Chrysoidin. Dauerpräparat aus dem Januar 2019 in Euparal. Präparation Rolf-Dieter Müller, Foto Jörg Weiß.
Bild 12: Beifussblättriges Traubenkraut (Ambrosia artemisiifolia), Leitbündelquerschnitt aus dem Spross, Färbung Eisen (III), Gallussäure, Safranin, Chrysoidin. Dauerpräparat aus dem März 2019 in Euparal. Präparation Rolf-Dieter Müller, Foto Jörg Weiß.
Bild 12: Beifussblättriges Traubenkraut (Ambrosia artemisiifolia), Leitbündelquerschnitt aus dem Spross, Färbung Eisen (III), Gallussäure, Safranin, Chrysoidin. Dauerpräparat aus dem März 2019 in Euparal. Präparation Rolf-Dieter Müller, Foto Jörg Weiß.
Während die Gegenfärbung aus Safranin und Chrysoidin in beiden Präparaten ein wenig verblasst ist, steht die schwarze Farbe der Kernschwarz- (Bild 11) und  Eisen (III) Gallussäurefärbung (Bild 12) wie eine Eins. Die flockenartigen Artefakte in Bild 12 ließen sich mit den bisher versuchten Rezepturen nicht ganz vermeiden. 

8. Zusammenfassung

Von Anfang an war die Zusammensetzung des Kernschwarz unbekannt und Versuche diese zu ergründen begannen schon in den 1920er Jahren - jedoch ohne Ergebnis.
Damals vorgeschlagenen Ersatzmethoden erwiesen sich bei uns als nicht reproduzierbar bzw. brachten unbefriedigende Ergebnisse.
Vom zur Zeit käuflichen Kernschwarz wissen wir, dass es nicht der ursprünglichen Zusammensetzung entspricht und ein Ersatzprodukt mit ähnlichen - aber sehr brauchbaren - Eigenschaften ist.
Als gut anwendbar hat sich nur das zweistufigen Beizverfahren erwiesen, wobei mit Eisen(III)lösungen vorbehandelt und anschließend mit Gallussäure- oder Tanninlösungen gefärbt wird (bzw. in umgekehrter Reihenfolge).
Somit bleiben wie in all den Jahren zuvor viele Fragen offen und es ist Raum für weitere Ideen und Arbeiten.

9. Literatur

1. Thaler, Helmut. Kernschwarz H. Mikrokosmos. 1931/1932, Bde. 25, Seite 88.
2. Platner, Gustav. Mittheilungen zur histologischen Technik; A) Ein neues Färbungsmittel. Zeitschr. f. wiss. Mikroskopie. 1887, Bde. Band IV, 1887, S. 349-351.
3. Pfeiffer von Wellheim, F. Weitere Mitteilungen über Thorea ramosissima BORY. Österr. Botan. Zeitschr. 1896, Bd. 46, S. 315. zitiert nach Kisser 1926.
4. Strasburger, E. Das Botanische Praktikum. Jena : Gustav Fischer , 1902.
5. Mayer, P. Zur Färbung des Glykogens. Zeitschr. f. wiss. Mikroskopie. 1909, Bde. XXVI, Heft 4, S. 518 ff.
6. Silbermann, T. und Ozorovitz, N. Bull. Soc. Sc. Bucarest . 1908, Bde. XVII, p. 43-57, (zitiert nach P. Mayer (3)).
7. Kisser, Josef. Über Kernschwarz und seine Anwendungsmöglichkeiten für botanische Zwecke. Zeitschr. f. wiss. Mikroskopie. 1926, Bd. 43, S. 116-117.
8. —. Über ein neues Kernschwarz-Präparat und die Multikolor-Solution von Hollborn. Zeitschr. f. wiss. Mikroskopie. 1926, Bde. 43, s. 502-504.
9. Hollborn, K. Kleine Originalmitt., ohne Titel. Zeitschr. für wiss. Mikroskopie. 1935, Bd. 52, S. 213.
10. Schömmer, Franz. Kryptogamen-Praktikum. Stuttgart : Kosmos Franckh'sche Verlagshandlung, 1949.
11. Klöckl, Ingo. Chemie der Farbmittel. 2. In der Malerei. s.l. : De Gruyter, 2015. S. 549-620.
12. Maitland, Crystal. Where Art and Fine Art Conservation Meet: Applying Iron Gall Ink Antioxidant and Deacidification Treatments to Corrosive Coppe Water Colors. The Book and Paper Group Annual. 2009, Bd. 37, S. 37ff.
13. Ponce, A. et al. Elucidation of the Fe(III) Gallate Structure in Historical Iron Gall Ink. Analytical Chemistry. 2016, Bd. 88, S. 5152-5158.
14. Rouchon, Veronique et al. Room-Temperature Study of Iron Gall Ink Impregnated Paper. Analytical Chemistry. 2011, Bd. 83, S. 2589-2597.
15. Bersch, Josef. Stichwort Galläpfeltinte. Chemisch-technisches Lexikon. Wien und Leipzig : s.n., 1908, S. 234.
16. Zetsche, F., et al., et al. Liebigs Ann. Chem. 1924, Bd. 435, S. 233.
17. Zetsche, F. und Loosli, A. Liebigs Ann. Chem. 1926, Bd. 445, S. 283.
18. Wunderlich, C.H., Weber, R. und Bergerhoff, G. Über Eisengallustinte. Z.anorg. allg. Chem. 1991, S. 371-376.
19. Krekel, C. Chmeistry of historical gall inks: understanding the chemistry of writing inks used to prepare historical documents. Internat. J. of Forensic Document Examiners. 1999, Bd. 5, S. 54-58. Quelle z.Zt. unzugänglich.Zitiert nach Klöckl und Maitland.
20. pers. Mitt. Fa. Chroma 14.12.2020.
21. https://roempp.thieme.de/lexicon/RD-07-00113. [Online] [Zitat vom: 14. 12 2020.]
22. https://chem.nlm.nih.gov/chemidplus/rn/149-91-7. [Online] [Zitat vom: 14. 12 2020.]
23. https://roempp.thieme.de/lexicon/RD-20-00202?searchterm=tannin. [Online] [Zitat vom: 14. 12 2020.]
24. Gerlach, D. Botanische Mikrotechnik. Stuttgart : Georg Thieme Verlag, 1969. S. 247-250.
25. Clémencon, H. Färbungen für gelatinöse Pilzgeflechte - 1. Die Tannin-Eisen-Rektion und davon abgeleitete Methoden. Mikroskopie-Journal. 3, 2019, Bd. 6, S. 136-141.
26. Sannes, P.L., Katsuyama, T. und Spicer, S.S. Tannic acid-metal salt sequences for light and electron microscopic localization of complex carbohydrates. Histochem. Cytochem. 1978, Bd. 26, 1, S. 55-61.

Fast alle Literaturstellen sind in elektronischer Form vom Autor erhältlich.

Weitere Bilder zu Kernschwarz-Färbungen von Rolf-Dieter Müller finden Sie hier auf unserer Webseite.

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Querschnitt durch das Rhyzom des Süßholzes (Glycyrrhiza glabra) gefärbt mit W-Asim III nach Rolf-Dieter Müller. Aufnahme von Jörg Weiß
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Januar 2020
Micro- und Macronuclei von Gastrostyla mystacea in der Fluoreszenz. Aufnahme von Thilo Bauer
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Dezember 2019
Primärfluoreszenz einer quer geschnittenen Schwarzkiefernnadel von Rolf-Dieter Müller
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November 2019
Hibiskuspollen im UV Licht, Aufnahme von Frank Fox
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Oktober 2019
Leitbündel im Blatt von Ceratozamia robusta (Polarisationskontrast), Aufnahme von Jörg Weiß
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September 2019
Staubblatt mit Pollen einer gelben Hibiskusblüte von Horst-Dieter Döricht
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August 2019
Hinterleib einer Büschelmückenlarve (Chaoborus sp.) von Frank Fox
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Juli 2019
Die Diatomee Diploneis notabilis von Päule Heck
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Juni 2019
Die Zieralge Micrasterias denticulata von Jörg Weiß
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Mai 2019
Die Grünalge Scenedesmus quadricauda von Frank Fox
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April 2019
Blütenstand einer Schneeheide (Erica carnea) im Detail von Horst-Dieter Döricht
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März 2019
Sprossquerschnitt vom Beifußblättrigen Traubenkraut (Ambrosia artemisiifolia) in Kernschwarz/Solidgrün-Färbung von Rolf-Dieter Müller
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Februar 2019
Sandkörner und Schwammnadeln aus einem Elefantenohrschwamm im polarisierten Licht von Jörg Weiß
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Januar 2019
Blattstiel des Roten Eukalyptus (Eucalyptus camaldulensis) von Jörg Weiß
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Dezember 2018
Ein blaues Trompetentierchen (Stentor coeruleus) von Frank Fox
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November 2018
Leere Anthere des Beifußblättrige Traubenkrauts (Ambrosia artemisiifolia) von Maria Beier
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Oktober 2018
Ein Katzenfloh (Ctenocephalides felis) im Fluoreszenzkontrast von Frank Fox
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September 2018
Sternhaare auf der Blattunterseite einer Deutzie (Deutzia spec.) im Durchlicht von Dr. Horst Wörmann
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August 2018
Die Europäische Schwarze Witwe (Latrodectus tredecimguttatus). Von Horst Dieter Döricht.
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Juni 2018
Hypocotyl der Welwitschie (Wewitschia mirabilis, Jungpflanze). Von Jörg Weiß.
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Mai 2018
Autofluoreszenz beim Spross der Stechpalme (Ilex aquifolium).Von Rolf-Dieter Müller.
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April 2018
Eine Gruppe Glockentierchen der Art Carchesium polypinum mit Fluoreszenzbeleuchtung, Fokus auf das Zellinnere. Von Thilo Bauer.
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März 2018
Radiolarie in Rheinbergbeleuchtung von Frank Fox
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Februar 2018
Querschnitt durch den Spross des Roten Hartriegels (Cornus sanguinea) in W3Asim II Färbung von Jörg Weiß
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Januar 2018
Schuppenhaar der Silber-Ölweide (Elaeagnus commutata) im Hellfeld von Jörg Weiß
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Dezember 2017
Stempel, Narbe und Staubblätter des Hibiskus im UV-Licht. Aufnahme von Frank Fox
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November 2017
Eine Diatomee im Interphaco aus einem Präparat von Anne Gleich. Aufnahme von Frank Fox.
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Oktober 2017
Cilien auf der Oberfläche des Wimberntiers Spirostomum ambiguum im Fluoreszenzkontrast von Thilo Bauer.
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September 2017
Deckel der Sporenkapsel des Drehmooses (Funaria hygrometrica) im Auflicht von Horst-Dieter Döricht
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August 2017
Sporangien des Wurmfarns (Dryopteris spec.) in der Fluoreszenz von Frank Fox
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Juli 2017
Die Diatomee Aulacodiscus decorans (Schmidt) von Päule Heck
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Juni 2017
Mikroskopische Krokoitstufe von Horst-Dieter Döricht
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Mai 2017
Silikonschaum im Auflicht von Horst-Dieter Döricht
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April 2017
Zentralzylinder einer Wurzel der Weißen Fledermausblume (Tacca integrifolia) im Fluoreszenzkontrast von Dr. Horst Wörmann
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März 2017
Ausschnitt von einem Flügel der Großen Hausmücke (Culiseta annulata) von Frank Fox
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Februar 2017
Azurit aus Tsumeb 8Namibia) von Horst-Dieter Döricht
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Januar 2017
Ein Süßwasserpolyp (Hydra spec.) von Frank Fox
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Dezember 2016
Farbpigmente der Smaragdzahl parallel zur Oberfläche auf der neuen 5-Euro-Note von Dr. Horst Wörmann
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November 2016
Spross der Eibe (Taxus spec.), Querschnitt in W3Asim II Färbung von Rolf-Dieter Müller
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Oktober 2016
Detail der neuen Fünfeuronote mit Mikroschrift im Stern, Aufnahme von Dr. Horst Wörmann
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September 2016
Die Walnuss-Fruchtfliege (Rhagoletis suavis), Aufnahme von Horst-Dieter Döricht.
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August 2016
Methylsulfonal-Kristalle, Aufnahme von Frank Fox.
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Juli 2016
Das Säulenglöckchen (Epistylis sp.) in seiner vollen Pracht. Aufnahme von Frank Fox.
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Juni 2016
Wasserspeicherzelle im Mesophyll des Zylindrischen Bogenhanfs (Sansevieria cylindrica), frischer Querschnitt gefärbt mit Toluidinblau. Aufnahme von Jörg Weiß.
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Mai 2016
Einaugen-Muschelkrebs (Cypria opthalmica) von Horst-Dieter Döricht
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April 2016
Fuß des Rüsselkäfers Eupholus linnei, Aufnahme von Frank Fox.
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März 2016
Frischer Schnitt eines Fiederdorns der Zwerg-Dattelpalme in der Primärfluoreszenz bei 365 nm Anregungswellenlänge, Aufnahme von Dr. Horst Wörmann.
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Februar 2016
SEM-Aufnahme eines Bärtierchens von Horst-Dieter Döricht
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Januar 2016
Elektrische Schaltkreise auf einem Chip im Auflicht DIC von Frank Fox
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Dezember 2015
Dunkelfeldaufnahme vom Grünen Trompetentierchen (Stentor polyxmorphus); Aufnahme von Frank Fox
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November 2015
Querschnitt durch das Blatt einer Welwitschie (Welwitschia mirabilis), Färbung W3Asim II; Aufnahme von Jörg Weiß
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Oktober 2015
Kopf einer Stechmückenlarve (Culex spec.) von Frank Fox
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September 2015
Das Lilienhähnchen (Liliceris lilli) von Horst-Dieter Döricht
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August 2015
Leitgewebe und Endodermis in der Wurzel des Muriel-Bambus (Fargesia murieliae). Foto von Jörg Weiß.
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Juli 2015
Schuppenhaare des Silbernen Grünrüsslers (Phyllobius argentatum). Foto von Horst-Dieter Döricht.
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Juni 2015
Wachstumskegel an der Sprossspitze der Weinrebe (Vitis vinifera) im Präparat von Bodo Braunstorfinger. Foto von Jörg Weiß.
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Mai 2015
Ein Reusen-Rädertier von Frank Fox
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April 2015
Die Diatomee Triceratium broeckii (Oamaru) in einer Aufnahme von Päule Heck
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März 2015
Uroleptopsis roscoviana, ein roter Cilliat, Aufnahme von Frank Fox
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Februar 2015
Drei Konidien des Echten Mehltaus auf einem Weizenblatt mit Keimschläuchen und Appressorien, Aufnahme von Jörg Weiß
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Januar 2015
Sklerenchymband im Spross der Kiwi (Actinidia deliciosa), Aufnahme von Jörg Weiß
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Dezember 2014
Die Diatomee Auliscus convolutus (Alen's Farm, Oamaru), Aufnahme von Päule Heck
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November 2014
Schale einer Diatomee im Interferenz-Phasenkontrast. Aufnahme von Frank Fox.
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Oktober 2014
Haare auf dem Brustpanzer einer Goldfliege (Lucilia sericata). Aufnahme von Horst-Dieter Döricht.
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September 2014
Stomagruben an der Blattunterseite eines frischen, unfixierten Schnittes des Oleanders (Nerium oleander) bei einer Vergrößerung von 200x. Aufnahme von Jörg Weiß.
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August 2014
Augen am Kopf einer Sprigspinne. Die Reflexe stammen von der Beleuchtung mit einem LED-Ringlicht. Aufnahme von Frank Fox.
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Juli 2014
Die Zieralge Micrasterias radians bei der Teilung. Aufnahme von Frank Fox.
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Juni 2014
Querschnitt durch einen siebenjährigen Spross des Chinesischen Blauregens (Wisteria sinensis, Durchmesser 21 mm) von Bodo Braunstorfinger. Aufnahme von Jörg Weiß
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Mai 2014
Männlicher Eibenzapfen (Taxus baccata) mit Pollen von Horst-Dieter Döricht
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April 2014
Spross des Efeus (Hedera helix) in W3Asim II - Färbung. Aufnahme mit einer Smartphone Kamera freihändig durch das Okular von einer Teilnehmerin der Lehrerfortbildung am Grotenbach Gymnasium Gummersbach.
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März 2014
Maritimer Fadenwurm im Polarisationskontrast von Frank Fox
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Februar 2014
Ungefärbter Querschnitt durch das Blatt des Pampasgrases (Cortaderia selloana) von Jörg Weiß
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Januar 2014
Parietin-Sublimation im freien Raum an Stahlwolle von Heike Buchmann
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Dezember 2013
Die Diatomee Hemiaulus proteus im Hellfeld von Päule Heck
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November 2013
Die Wimpernkugel Volvox aureus im Interphako von Frank Fox
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Oktober 2013
Zwei Algen der Art Micrasterias rotata, Aufnahme von Rudolf Krönung.
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September 2013
Rückenschild und Flügelansätze der Grünen Futterwanze, Aufnahme von Horst-Dieter Döricht
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August 2013
Mit W3Asim II gefärbter Querschnitt durch den Thallus eines Blasentangs (Fucus vesiculosus), Aufnahme von Jörg Weiß.
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Juli 2013
Gelbe Blattwespe (Nematus tibialis), Aufnahme von Horst-Dieter Döricht.
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Juni 2013
Gold in der lamellaren Verwachsung von Kupferkies (gelb) und Bornit (rotbraun). Grube Hohlestein an der Eisernhardt, Siegen. Aufnahme Prof. Holger Adelmann.
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Mai 2013
Spinnenfaden bei 1000-facher Vergrößerung im DIC. Präparation und Schwarzweiß-Aufnahme von Anton Berg.
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April 2013
Papyrus (Cyperus papyrus) ungefärbt in der Primärfluoreszenz. Präparation und Aufnahme von Rolf-Dieter Müller.
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März 2013
Diatomee im Interferenz-Phasenkontrast. Präparation und Aufnahme von Frank Fox.
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Februar 2013
Ungefärbter Querschnitt durch das Blatt einer Kamelie. Präparation und Aufnahme von Jörg Weiß.
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Januar 2013
Leitbündel aus dem Mittelstrang der Frucht eines Zitronenbaums (Citrus x limon). Das filigrane Präparat ist nur 7 µm dick und wurde von Anton Berg erstellt. Zum Vergleich: die meisten hier gezeigten botanischen Schnitte haben eine Dicke von ca. 50 µm. Aufnahme von Jörg Weiß.
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Dezember 2012
Anschliff einer Kohle aus der Grube Fürst Leopold in der Auflichtfluoreszenz; Anregung mit einer Wellenlänge von 470 nm. Aufnahme von Dr. Horst Wörmann.
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November 2012
Schwimmhaare auf der Blattoberseite eines tropischen Schwimmfarns aus der Familie Salvinia. Aufnahme von Frank Fox.
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Oktober 2012
Rezente Diatomee Bacteriastrum furcatum Shadbolt aus dem Golf von Thailand. Aufnahme von Päule Heck.
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September 2012
Die hier gezeigte Spaltöffnung aus Rhynie Chert Material ist 400 Millionen Jahre alt. Aufnahme von Holger Adelmann.
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August 2012
Eier einer Zuckmückenart (Chironomidae) im Phasenkontrast, Aufnahme von Frank Fox.
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Juli 2012
Porträt einer Frühen Adonislibelle (Pyrrhosoma nymphula), Aufnahme von Frank Fox.
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Juni 2012
Dünnschliff eines Quarzitschiefers aus den Italienischen Alpen, Dicke ca. 25 µm. Aufnahme von Holger Adelmann.
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Mai 2012
Tracheen im Xylem des Korallenbaums, Spross, Färbung W3Asim II, Vergrößerung 200x. Aufnahme von Jörg Weiß.
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April 2012
Porträt einer zwei Tage alten Fliegen. Aufnahme von Horst-Dieter Döricht.
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März 2012
Aus der Schmelze kristallisiertes Methylsulfonal im polarisierten Licht. Aufnahme von Frank Fox
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Februar 2012
Die Kieselalge Achnantes longipes. Aufnahme von Frank Fox
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Januar 2012
Primäres Xylem und Markparenchym aus dem Spross der Gewöhnlichen Jungfernrebe. Ungefärbtes Präparat, Aufnahme von Jörg Weiß.
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Dezember 2011
Flügelschuppen eines Großen Fuchses (Nymphalis polychloros) im Auflicht. Aufnahme Frank Fox.
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November 2011
'Dazu muss ich sagen, dass es mir nicht um irgendeine Form wissenschaftlicher Fotografie ging. Ich habe wilde Gemische hergestellt und dann nachgesehen, wie das Produkt aus sah. ... Genieß' das Spiel der Farben und Formen.' Aufnahme von Herne.
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Oktober 2011
Glockentierchen (Vorticellidae) im differenziellen Interferenzkontrast. Aufnahme von Frank Fox.
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September 2011
Die Radiolarie Hexacontium papillosum aus einem Präparat von Albert Elger. Aufnahme von Päule Heck.
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August 2011
Querschnitt durch den Spross des Gartenbambus (Fargesia murieliae). Vergrößerung 100x, Färbung W3Asim II. Aufnahme Jörg Weiß mit Leica C-Plan 10x an Leica DME. Kamera Canon PS A520.
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Juli 2011
Micrasterias rotata aus einer Wasserprobe von der Wuppertalsperre. Aufnahme Holger Adelmann mit der Moticam 2300 am Leitz Orthoplan mit 40er Plan Fluotar und DIC.
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Juni 2011
Bild 1
Angeschliffene Foraminifere aus einem Hydrobienkalk des Untermiozän. Fundort Dexheim bei Mainz. Präparation Fa. Krantz, Aufnahme Prof. Holger Adelmann.
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Juni 2011
Bild 2
Kopf mit Mundwerkzeugen und vorderes Körperdrittel einer nicht näher bestimmten Zuckmückenlarve (Chironomus sp.). Präparation und Aufnahme von Frank Fox.
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Mai 2011
Querschnitt vom Rollblatt des Strandhafers (Ammophila arenaria), Schnittdicke ca. 50 µm, Färbung Wacker W3A. Stitch aus 240 Einzelaufnahmen mit Zeiss Standard WL, Plan Apo 25x/0.65, Kamera Canon EOS 5D MK II mit Vollformat-Chip. Stitching mit Canon Photostitch.
Präparat von Jörg Weiß, Aufnahme von Joachim Schwanbeck.
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April 2011
Eidechsenschwanz (Houttuynia cordata), Abdruck von der Blattunterseite, erstellt mit UHU Hart. Hellfeld.
Vergrößerung 200x, Länge des Bildausschnitts im Objekt ca. 0,5 mm. Aufnahme und Präparation von Jörg Weiß.
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März 2011
Auskristallisierte Mineralstoffe aus flüssigem Kunstdünger. Zeiss Jenamed mit Planapochromat 12,4x CF250, polarisiert mit Lambda-Platte, Einzelaufnahme mit Vollformat-Kamera Canon 5D Mark II.  Aufnahme und Präparation von Frank Fox.
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Februar 2011
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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Januar 2011
Achtung, großes Bild!
Eidechsenschwanz (Houttuynia cordata), Leitbündel. Aufnahme von Prof. Holger Adelmann, Präparat von Jörg Weiß.
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Dezember 2010
Metapelit, Dicke ca. 25 µm, Präparation durch Willi Tschudin, Aufnahme von Dr. Horst Wörmann.
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November 2010
Simocephalus vetulus (Anomopoda), der Plattkopf- Wasserfloh. Aufnahme von Päule Heck.
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