Lackabdrücke bei Pflanzen
Blattquerschnitt
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H. leucocephala Blattunterseite
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Spaltöffnung
814-22-Spaltöffnung
Stengelquerschnitt
814-33-Stengelquerschnitt
Lackabdruck Blattoberseite
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Lackabdruck Blattunterseite
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Lackabdruck Blattunterseite
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Herstellung von Lackabdrücken bei Pflanzen

Der Brasilianische Wassernabel – Hydrocotyle leuco-cephala – ist nicht nur ein interessantes Studienobjekt, sondern hat auch fotografisch einiges zu bieten.

Namensgebung und Verbreitung

Ein gemeinsames Kennzeichen der Arten innerhalb der Gattung Hydrocotyle ist der Habitus der Blattspreite. Der deutsche Name ist eine Übersetzung des griechischen Gattungsnamen (hydro = “Wasser“, kotyle = “Nabel“). Der Artname leucocephala bezieht sich auf die Farbe der Blüten und bedeutet „weißköpfig“. Eine Vertiefung am Stängelansatz erinnert mit etwas Phantasie an einen menschlichen Bauchnabel. Etwas irreführend ist die deutsche Bezeichnung Brasilianischer Wassernabel, da H. leucocephala nicht nur in Brasilien beheimatet ist, wie Mitte der 1960er Jahre berichtet wurde, sondern sich das Verbreitungsgebiet vom südlichen Mexiko bis hin nach Nordargentinien erstreckt. Natürliche Habitate sind Trocken- und Feuchtgebiete, sowie Uferzonen langsam fließender Gewässer.

Habitus von H. leucocephala

H. leucocephala wächst amphibisch, d.h. emers kriechend oder flutend auf der Wasseroberfläche, wo er bei genügend Nährstoffen schnell ein dichtes Pflanzennetz bildest. Submers wächst H. leucocephala aufrecht mit an allen Knoten wurzelnden Sprossen. Die Blätter sind wechselständig, der Blattstiel ist kahl, 12-16 cm lang und nur am oberen Teil behaart. Charakteristisch sind die nierenförmigen Blattspreiten, die untergetaucht auf Grund der geringeren Beleuchtung mit Ausmaßen von 2-6 cm Durchmesser meist etwas kleiner ausfallen als bei emers flutenden Sprossen, wo Spreitendurchmesser von 8-10 cm keine Seltenheit sind. Je nach Größe der Blattspreite sind bis zu 10 Nerven ausgeprägt. Darüber hinaus verfügt die Blattspreite über einen tiefen Einschnitt, der bis zur Blattmitte – dem Nabel – reicht. Auffallend ist auch eine leichte unregelmäßige Kerbung, die den Blattrand umgibt. Die Blattunterseite ist weißlich grün, die Oberseite hellgrün. Wie weiter ausgeführt, besteht der Blütenstand aus einer 15-30 blütigen Dolde.

Spaltöffnungen – Pforten für den Gasaustausch

Die äußerste Schicht eines Blattes bezeichnet man als Epidermis. Diese ist eine einlagige Schicht aus chlorophyllfreien Zellen, die nach außen hin von einer wasserundurchlässigen Wachsschicht aus Cutin überzogen ist. Das zwischen den Epidermisschichten liegende Blattgewebe, das Mesophyll, besteht aus dem Palisadengewebe, in dem hauptsächlich die Photo-synthese stattfindet, dem Schwammgewebe, das vorwiegend der Gas- und Wasserspeicherung dient, sowie den Blattadern, in denen Assimilate und Wasser transportiert werden. Zwischen den Zellen des Schwammgewebes befinden sich Interzellularräume, auch Atemhöhlen genannt, die den Zellen zum Gasaustausch dienen. Sie münden meist am unteren Blattrand und führen zu den Spaltöffnungen, die von den Botanikern Stomata (griechisch stoma = Mund) genannt werden. Die Pflanze verdunstet allein über die Fläche der Stomata, die nur 1-2 % der gesamten Blattoberfläche beträgt, bis zu 2/3 der Evaporation, (darunter versteht man die widerstandslose Verdunstung einer gleichgroßen Wasserfläche). Untersuchungen haben gezeigt, dass viele kleine Öffnungen bei gleicher Oberfläche viel stärker Wasser verdunsten. Der Grund dafür ist der so genannte „Randeffekt“, d.h., dass die Wassermoleküle am Rand eines Stomatas auch zur Seite hin diffundieren können, während die in der Mitte sich gegenseitig behindern. Der Anteil der cuticulären Transpiration ist im Vergleich dazu sehr gering. Bei Hygrophyten (Pflanzen in feuchten Gebieten) mit zarten Blättern beträgt die Verdunstung weniger als 10% der Evaporation einer freien Wasserfläche, bei Bäumen weniger als 0,5 % und bei Kakteen sogar nur 0,05 %.

Ausflug in die Technik: Herstellung von Lackabdrücken bei Pflanzen

Die Mikrofotos zu den Spaltöffnungen von H. leucocephala sind zum Teil mit der Technik des Lackabdruckes gewonnen worden. Man wendet dieses Verfahren bei Objekten an, die auf Grund ihrer Dicken nicht durchleuchtet werden können. Der transparente und invertierte Abdruck zeigt dann im Gegensatz zum undurchsichtigen „Original“ die räumlichen Verhältnisse in beeindruckender Weise. Die Technik zur Erzeugung eines Lackabdruckes ist im Grunde sehr einfach. Man verwendet beispielsweise einen farblosen Nagellack, mit dem man einen Objektträger dünn bestreicht. Dann wartet man ca. 4-6 Minuten, bis der Lack „anzieht“. Man muss den Punkt finden, wo der Lack bereits angetrocknet ist, aber noch viskos genug ist, damit sich die feinen Strukturen der Blattoberfläche noch einprägen können. Nun legt man das Blatt auf den beschichteten Objektträger und drückt es mit dem Daumen ohne Scherbewegungen für 1-2 Sekunden an. Das Blatt muss sich ohne anzukleben wieder abziehen lassen. Nach dem Aushärten des Lackes besitzt man ein Dauerpräparat, in dem die Blattoberfläche völlig plan abgebildet ist.

Der Lackabdruck eignet sich in hervorragender Weise auch zum genauen Auszählen von Spaltöffnungen oder anderen Charakteristika des Pflanzenblattes (z.B. Drüsenhaare, Dornen etc.). Der in den Fotos zu sehende Reliefeffekt ist durch den so genannten Differentiellen Interferenz Kontrast (DIK) entstanden, einem speziellen Kontrast steigernden Verfahren in der Mikroskopie. Da es sich um ein interferometrisches Verfahren handelt, können alle Farben auf diese Weise generiert werden. Wesentlich einfacher und mit ähnlichen  Resultate kann man einen Reliefeffekt aber auch mit der „schiefen Beleuchtung“ erzielen oder der so genannten Rheinberg-Beleuchtung, welche auch eine farbliche Kontrastierung erlaubt. Diese Techniken sind in einschlägigen Büchern zur Mikroskopie erläutert. Von außen (oben) nach innen sind folgende Strukturen erkennbar: Kutikula, einschichtige Epidermis, Eckenkollenchym als Festigungsgewebe, bei dem die Verdickungen der Zellwand auf die Ecken, bzw. bei räumlicher Betrachtung auf die Kanten beschränkt sind. Die Verdickungen bestehen aus abwechselnden Lagen von Cellulose und pektinhaltigen Stoffen und sind unverholzt, polygonale Parenchymzellen, Stärkekörner, Inter-zellularräume (Zwischenzellräume). Letztgenannte können durch ein starkes, meist lokal begrenztes Flächen-wachstum der Zellwände, bisweilen unter völliger Trennung benachbarter Zellen, auch zu großen Interzellularräumen bzw. -gängen erweitert werden, die den Gasaustausch sehr erleichtern. Man bezeichnet Gewebe, die derartige Luftkanäle führen auch als Durchlüftungsgewebe oder Aerenchym. Diese finden sich vor allem bei Wasser- und Sumpfpflanzen, d.h. in pflanzlichen Organen, bei denen der Gasaustausch mit der Umgebung erschwert ist.

Mein besonderer Dank gilt Dr. Martin Kreutz, von dem sämtliche hier gezeigten Mikrofotos stammen.

Publikation:

Ise, W. (2004) Der Brasilianische Wassernabel. Das Aquarium 38 (6); 62-67