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Botaniker erforscht Form und Funktion von Pflanzenhärchen
Menschen haben sie, Tiere haben sie, und Pflanzen haben sie: Haare. Blumennesseln haben sogar unterschiedliche Haartypen, deren Formen und Funktionen bisher weitgehend unbekannt waren. Im Rahmen eines DFG-Projektes an der Freien Universität konnten einige Haarformen identifiziert werden: Die unterschiedlichen Haartypen dienen dem Verdunstungsschutz, der Wasseraufnahme aus der Luft, der Ausbreitung der Früchte und dem Schutz vor Fressfeinden. Je nach Lebenssituation der Pflanze und je nach Organ sind die Haare unterschiedlich ausgebildet.
Die Blumennesselgewächse bilden mit ihren rund 300 Arten eine kleine Pflanzenfamilie, die vorwiegend in Südamerika vorkommt. Sie wächst in unterschiedlichen Lebensräumen, in der extrem trockenen Atacama-Wüste in Südperu und Nordchile bis hin zu den außerordentlich feuchten Nebelwäldern Nordwestkolumbiens, der zu einem der nässesten Lebensräume zählt. Wie kleine Kunstwerke wirken die spektakulären Blüten der Blumennesselgewächse - bei genauer Betrachtung entdeckt man ein dichtes Haarfeld, das die Pflanze bedeckt.
Der Botaniker Maximilian Weigend von der Freien Universität Berlin hat nun - im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) mit 120.000 Euro geförderten Projekts "Die Evolution der Blumennesselgewächse" - die vielfältige Behaarung der Blumennesselgewächse analysiert und nach deren Funktion gefragt.
Das Haarkleid der Blumennesseln besteht aus mindestens drei unterschiedlichen Haartypen. Die auffallendsten Haare sind die Brennhaare. Wie kleine Injektionsnadeln dringen sie bei jeder Berührung tief in die Haut und führen zu einem schmerzhaften Ausschlag. Daneben treten Drüsenhaare auf. Für Botaniker am spannendsten sind jedoch die so genannten glochidiaten Haare (frei übersetzt: Hakenhaare) und die scabriden Haare (ebenfalls frei übersetzt: rauhe Haare). Beide Haartypen sind nur zwischen 0,1 und fünf Millimeter lang und erheblich kürzer als die Brennhaare. Die Hakenhaare haben lange, hakenförmige Auswüchse auf der Oberfläche, während sie bei den rauhen Haaren sehr kurz sind. Eine genaue Untersuchung der Haare ist nur unter dem Rasterelektronenmikroskop möglich. Die rauhen und Hakenhaare kommen in dieser speziellen Form nur bei den Blumenesseln und einer ihr verwandten Pflanzenfamilie, den Hartriegelgewächsen, vor.
Wie in einem Kaleidoskop variiert das Haarkleid der Blumennessel. Einzelne Arten besitzen fast nur Brenn- und Hakenhaare, andere schmücken sich mit zahlreichen Drüsenhaare. Wieder andere besitzen nahezu keine Brennhaare, dafür aber wenige und sehr kurze rauhe Haare. "Auf den ersten Blick erscheint die Verteilung der Haartypen willkürlich", sagt Maximilian Weigend. "Im Rahmen von umfangreichen Untersuchungen, insbesondere an der erst im Jahr 1997 beschriebenen Gattung Nasa, haben wir zahlreiche Beobachtungen machen können, die ein noch vorläufiges, aber dennoch recht komplexes Bild ergeben." Auf insgesamt zehn Forschungsreisen in sieben Ländern hat das FU-Team zwischen 1992 und 2003 die Pflanzen in ihrem natürlichen Lebensraum in Südamerika untersucht. "Bereits bei einem oberflächlichen Studium der Haarspektren zeigt sich, dass die Haardichte und -länge der verschiedenen Blumennesseln deutlich mit dem Lebensraum korreliert und dass unterschiedliche Organe der Pflanzen sehr unterschiedliche Haarspektren haben", erklärt der Botaniker.
So fand Weigend heraus, dass Blumennesseln aus trockenen Lebensräumen ein relativ dichtes Haarkleid haben. Pflanzen, die in feuchten Lebensräumen wachsen, neigen zu "Glatzen" und haben nur kleine und kaum ausgebildete Haare. "In trockenen Lebensräumen finden wir vorwiegend Haken- und rauhe Haare auf den Pflanzen, die zum Teil so dicht stehen, dass die ganze Pflanze weiß erscheint", erzählt Weigend. "Hierbei handelt es sich offensichtlich um einen Sonnen- und Verdunstungsschutz."
Dichte Haarpracht mit rauhen Haaren schmückt Pflanzen, die in Regionen der Küstenwüste mit häufigem Nebel wachsen. "Wir gehen davon aus, dass die Haare den Nebel aus der Luft auskämmen, der dann über die Blätter aufgenommen werden kann." Diese zusätzliche Wasserquelle in den extrem niederschlagsarmen Gebieten erlaubt den Pflanzen ein Vordringen in sonst nahezu vegetationsfreie Bereiche. Je feuchter die Lebensräume der einzelnen Arten sind, desto kürzer und spärlicher wird der Haarwuchs. Einige Arten aus sehr feuchten Bergwäldern sind auf den ersten Blick fast kahl - erst unter dem Rasterelektronenmikroskop finden sich stark zurückgebildete, kleine Härchen.
"Auffallend ist", meint Weigend, "dass selbst die Fruchtknoten von fast kahlen Pflanzenarten sehr dicht mit Haaren bedeckt sind, wobei vor allem Brennhaare auftreten, aber auch viele rauhe und Hakenhaare." Der Fruchtknoten ist der wichtigste Teil einer Pflanze. Hier werden die Samen gebildet; sie müssen vor Fressfeinden geschützt werden. "Die dichte Bedeckung der Knoten mit harten und zum Teil brennenden Haaren dient wahrscheinlich dem Schutz der sich entwickelnden Samen", schlußfolgert Weigend. Darüber hinaus bleiben bei einigen Arten die Samen zunächst in der Frucht eingeschlossen, und die Fruchtkapsel wird als ganzes ausgebreitet. "In diesen Fällen soll die Frucht an vorüber kommenden Tieren befestigt werden. Dazu muss sichergestellt werden, dass die Tiere die Fruchtknoten berühren und sie sicher im Fell oder in den Federn der Tiere haften bleiben." Das klettenhafte Prinzip erfordert eine Haarform, die es den Fruchtknoten ermöglicht, möglichst gut an Fell oder Federn zu haften. Dazu dienen Haare mit besonders ausgebildeten ankerförmigen Spitzen.
Abbildungen finden Sie im Internet unter:
http://www.fu-berlin.de/presse/fup (Pressedienst Wissenschaft 2003, Nr. 9/03)
Weitere Informationen erteilt Ihnen gern:
Dr. Maximilian Weigend, Institut für Biologie (Systematische Botanik und Pflanzengeographie) der Freien Universität Berlin, Altensteinstr. 6, 14195 Berlin, Tel.: 030 / 838-56511, E-Mail: weigend@zedat.fu-berlin.de, http://www.biologie.fu-berlin.de/sysbot/weigend/index.html
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Criteria of this press release:
Biology, Information technology, Social studies, Zoology / agricultural and forest sciences
transregional, national
Research projects, Research results
German
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