Biologie

Ausdauernde Pflanzen / Stauden

Ausdauernde Pflanzen, auch Stauden genannt leben über viele Jahre ohne dabei Samen zu machen und dann abzusterben. Entweder haben sie den Winter überdauernde Stiele, Stämme oder Zweige, die sich ihrer Blätter entledigen oder nicht, oder sie treiben jedes Jahr wieder neu aus ihrem Wurzelstock aus.

Auch ausdauernde Pflanzen bilden Samen und können sich auch über sie vermehren.

Auswuchs

Auswuchs bedeutet ein Keimen der Samen noch auf der Mutterpflanze. Dies kann logischerweise nur bei Samen ohne Dormanz geschehen. Dieses Phänomen tritt z.B. in feuchten Sommern auf, in denen die Samen nicht schnell genug ausreifen und geerntet werden.

Normalerweise wird der Begriff des Auswuches bei Getreide benutzt; es kann aber auch bei Gemüse zu Auswuchs kommen. So können z.B. in seltenen Fällen Tomatensamen schon in der Frucht keimen, wenn diese überreif geworden ist und die keimhemmenden Substanzen im Fruchtwasser schon abgebaut worden sind.

Befruchtung

Nachdem ein auf die Narbe gelangtes männliches Pollenkorn einen Pollenschlauch ausgebildet und damit den Griffel des weiblichen Stempels durchwachsen hat, befruchtet es die sich in der Samenanlage des Stempels befindliche Eizelle. Bei der Befruchtung kommt es zur Verschmelzung der väterlichen und der mütterlichen Erbanlagen (Bei Selbstbefruchtern kommen diese von derselben Pflanze, bei Fremdbefruchtern von verschiedenen Pflanzen.).

Bestäubung

Bei der Bestäubung gelangt der männliche Pollen von den männlichen Staubbeuteln (Antheren) durch Wind oder Insekten auf die Narbe des weiblichen Stempels einer Pflanze.

Bestäuberinsekten

Als Bestäuberinsekten bezeichnet man landläufig fliegende Insekten, wie Bienen, Hummeln, Fliegen, Schmetterlinge u.a., die Blüten zur Nahrungsaufnahme anfliegen und dabei gleichzeitig den Akt der Bestäubung vollziehen.

Botanische Nomenklatur

Die moderne botanische Nomenklatur, die auf den schwedischen Naturforscher Carl von Linné zurückgeht, dient einerseits der Kategorisierung von Pflanzen und andererseits der Schaffung einer international homologen Namensbezeichnung.

So wird eine Pflanze in eine hierarchische Rangfolge eingegliedert und erhält dabei auch einen individuellen Namen gemäß einer international gültigen binären Nomenklatur („zweiteilige Namensgebung“), die ihre Gattung und ihre Art bezeichnet.

Beispiel: Tomate (Solanum lycopersicum)

Die botanischen Namen werden dabei in der Regel kursiv geschrieben und entspringen teils der lateinischen, teils der klassisch-griechischen Sprache.

Der landläufige Artname (z.B. Tomate, Weizen, Apfel) ist ein Praxisname, der gemäß der jeweiligen Landessprache wechselt. Er entspricht nicht dem botanischen Artnamen, der eine nähere Bezeichnung der Gattung darstellt.

Darüber hinaus existieren übergeordnete Kategorien in den Gattungen mit ähnlichen Blüten und Fruchtmerkmalen zusammengefasst werden. So gehört die Tomate (Gattung Solanum) zusammen mit zahlreichen anderen verwandten Gattungen wie Paprika (Capsicum), Andenbeere (Physalis),… u.a. zur großen Familie der Nachtschattengewächse (Solanaceae). Diese gemeinsame Familienzugehörigkeit ist auch für den praktischen Samenbauer interessant, weil Gattungen einer Familie häufig sehr viele ähnliche Merkmale und Eigenschaften aufweisen (Früchte, Blüten, Bestäubungsverhälltnisse, Lebensformen,… usw.).

Darüber hinausgehende botanische Kategorien, die ggf. mehrere Familien zu höheren Einheiten zusammenfassen (Ordnung, Klasse, Abteilung) sind hingegen für den praktischen Samenbau eher von untergeordneter Bedeutung.

Wichtig sind hingegen Unterteilungen, die unterhalb des Artniveaus liegen. So gehören etwa Mangold und Rote Beete ebenso wie die ursprüngliche Wildform des See-Mangolds botanisch betrachtet zu ein und derselben Art, ja sogar zur gleichen Kleinart (Beta vulgaris subsp. vulgaris). Die züchterische Arbeit hat hier über Generationen unterschiedliche Zuchtziele verfolgt und dazu geführt, dass man die beiden Kulturarten unterschiedlichen Gruppen innerhalb der Kleinart zuordnet. So gehört Mangold zur Gruppe cicla (Blatt- und Beißmangold) oder zur Gruppe flavescens (Stielmangold), während die Rote Beete zur conditiva-Gruppe gestellt wird.

Obwohl die gemeinsame Herrkunft und Zugehörigkeit nicht mehr auf den ersten Blick zu erkennen ist, so ist sie für den Samenbau von entscheidender Bedeutung. Denn Sorten, Kleinarten oder Gruppen ein und derselben botanischen Art können sich untereinander kreuzen.

Im normalen Arbeitsbereich eines Samenbauers sind nur die Familienzugehörigkeit, der Praxisname sowie der zweiteilige botanische Art-Name von Interesse. Im Einzelfall kann aber auch eine Zugehörigkeit zu Kleinarten oder Gruppen von Belang sein.

Weiter führender Link: www.bgbm.org/iapt/nomenclature/code/Tokyo-d/DEUCODE2.pdf

Dormanz

Die Dormanz beschreibt eine Keimhemmung, die verhindert, dass fertig ausgebildete reife Samen, die im Herbst von der Pflanze fallen, sofort wieder keimen. Die Dormanz wird dabei von chemischen Substanzen gewährleistet, die allmählich im Samen abgebaut werden.

Bei den Gemüsen gibt es nur wenige Pflanzenarten mit Dormanz (z.B. Feldsalat). Die meisten Gemüsesamen können direkt nach der Trennung von der Mutterpflanze keimen.

Bei Fruchtgemüsen wie Tomate und Gurke, deren Fruchtfleisch viel Wasser enthält, erfolgt die Keimhemmung durch eine gallertartige Umhüllung der Samen, die erst nach der Überreife bzw. dem Faulen der Früchte durch enzymatische Prozesse abgebaut wird.

Bei Lauch und Speisezwiebel kann die Dormanz der Samen durch einen Kältereiz gebrochen werden. Nach der Samenernte und vor der nächsten Aussaat können sie dafür zum Beispiel dem winterlichen Frost ausgesetzt oder ein paar Tage in die Gefriertruhe gelegt werden. (siehe auch Vernalisation)

Eingeschlechtliche Blüten

Eingeschlechtliche Blüten sind entweder männlich oder weiblich; sie tragen entweder Pollen oder Eizelle. Pflanzen mit eingeschlechtlichen Blüten können sich also nicht wie autogame Zwitterblüten selbst bestäuben bzw. befruchten, sondern brauchen dafür andere, gegengeschlechtliche Blüten. Diese befinden sich entweder auf der selben Pflanze (einhäusige Pflanzen) wie bei den Kürbisgewächsen (Kürbis, Gurke, Zucchini, Melone) oder auf verschiedenen Pflanzen (zweihäusige Pflanzen) wie beim Spinat.

Einhäusige Pflanzen

Der Begriff der einhäusigen Pflanzen umfasst alle Pflanzen, die entweder Zwitterblüten oder eingeschlechtliche Blüten auf derselben Pflanze tragen und bei denen somit „Männer und Frauen im selben Haus wohnen“.

 

Einjährige Pflanzen

Einjährige Pflanzen nennt man solche, die ihren Lebenszyklus innerhalb eines Jahres oder einer Saison beenden. Sie vollenden den Kreislauf von der Aussaat bis zur Samenreife innerhalb einer Anbauperiode. Anders gesagt liefern einjährige Pflanzen im selben Jahr ihrer Aussaat auch wieder neues Saatgut.

Beispiele beim Gemüse sind z.B. Tomate, Gurke, Kürbis, Zucchini, Bohne, Erbse, Radies, Spinat, Blumenkohl, Brokkoli und Kopfsalat.

Auslöser für die Frucht- bzw. Samenbildung (Umschwung vom vegetativen zum generativen Wachstum) können zum Beispiel der Entwicklungsstand der Pflanze oder die Tageslänge sein. So bilden Fruchtgemüse im Allgemeinen nur dann Früchte aus, wenn die Mutterpflanze ausreichend gut entwickelt ist. Die Langtagspflanzen (Radies, Spinat, Salat u.a.) reagieren dagegen auf lange, lichtintensive Sommertage mit der Ausbildung von Blütenständen.

Eizelle und Embryo

Die Eizelle stellt den weiblichen Gameten (Geschlechts- oder Keimzelle) dar, die die weiblichen Erbinformationen trägt. Aus der Eizelle entsteht nach der Befruchtung durch die Verschmelzung der männlichen und der weiblichen Gameten ein Embryo, aus dem sich nach der Keimung des Samenkorns eine erwachsene Pflanze entwickeln wird.

 

Fremdbestäuber / allogame Pflanzen

Bei den allogamen Pflanzen gelangt der Pollen einer Pflanze durch Wind oder Insekten zur Befruchtung auf die Blüte einer anderen Pflanze. Es kommt somit zu einer Verteilung von Pollen unter den Pflanzen einer Art, was auf einen Austausch von Erbinformationen hinausläuft. Von Natur aus allogame Pflanzen können  sich unter Stress (wie z.B. Schlechtwetterperioden, in denen keine Bestäuberinsekten fliegen) bisweilen auch „selbsten“, das heißt eine Selbstbestäubung vornehmen.

Fruchtknoten (Ovar) und Samenanlage

Im Fruchtknoten, der die verbreiterte Basis des Stempels bildet, befindet sich die Samenanlage, in der die Eizelle eingebettet ist. Aus dem Fruchtknoten entwickelt sich später (bei den Früchte tragenden Pflanzen) die Frucht, aus der Samenanlage das den Pflanzenembryo enthaltende Samenkorn.

 

Griffel und Pollenschlauch

Nach der Bestäubung keimt der Pollen auf der Narbe und entwickelt dabei einen Pollenschlauch, mit dem er den Griffel bis zum Fruchtknoten durchwachsen muss, bevor er die Eizelle befruchten kann. Der Griffel stellt also eine Art Hals zwischen Narbe und Fruchtknoten dar, durch den das Aussehen des Griffels insgesamt an das einer Blumenvase erinnert.

 

Generative Vermehrung

Unter generativer Vermehrung versteht man die geschlechtliche Vermehrung von Pflanzen über die Befruchtung der weibliche Eizelle durch den männlichen Pollen mit anschließender Ausbildung von neuen Samen, aus denen eine neue Pflanzengeneration erwachsen kann.

Im Gegensatz zur vegetativen Vermehrung, bei der nur das Erbgut der Ausgangspflanze vermehrt wird, kommt es bei der generativen Vermehrung bei der Befruchtung zur Verschmelzung des Erbgutes von Vater- und Mutterlinie und somit zu einer Rekombination von Erbgut. Die Nachkommen werden also Vater und Mutter genetisch zwar noch ähneln aber nicht mehr gleichen.

Durch Neuvermischung von Erbgut werden evolutive Prozesse der Weiterentwicklung bei der generativen Vermehrung ungleich mehr gefördert als bei der vegetativen.

In diesem Sinne entsteht bei der generativen Vermehrung eine neue von den Eltern genetisch verschiedene Pflanzengeneration, während bei vegetativ vermehrten Pflanzen eigentlich kein Generationswechsel erfolgt, da die vermehrten Pflanzen ja nur identische Kopien (Klone) der Mutter sind. (siehe auch vegetative Vermehrung).

Gameten

Gameten sind die sexuell differenzierten Geschlechtszellen von Lebewesen. Es gibt somit die männlichen Samenzellen und die weiblichen Eizellen. Die Gameten verschmelzen bei der Befruchtung zu einer Zelle, aus der allmählich der Embryo eines neuen Lebewesens erwächst.

Generatives Wachstum

Das generative Wachstum umfasst alle Vorgänge in einer Pflanze, die der Ausbildung von Samen und damit ihrer Fortpflanzung in die nächste Generation dienen.

Bei vielen Pflanzen wird der Übergang vom vegetativen zum generativen Wachstum von einer Verkleinerung der Stängelabschnitte (Internodien) und der Blätter begleitet. Daran wird deutlich, dass sich die Pflanze fortan nicht mehr auf die Ausbildung von Wurzeln und Blättern konzentriert sondern auf die Blüten- und Samenbildung.

Der Übergang vom vegetativen zum generativen Wachstum wird durch verschiedene Faktoren ausgelöst. Zunächst ist das Alter bzw. der Entwicklungsstand einer Pflanze ausschlaggebend. Nur eine kräftige, gut entwickelte Pflanze wird Blüten bzw. Früchte und Samen ausbilden. In Zeiten, in denen die Wachstumsbedingungen nicht optimal sind, kann allerdings auch eine kleine, schwächliche Pflanze zu blühen anfangen. Eine Pflanze, die unter Stress steht, kommt dann zur so genannten Notblüte.

Bei den einjährigen Pflanzen spielt für den Beginn des generativen Wachstums noch die Tageslänge eine Rolle. Bei den so genannten Langtagspflanzen bringen die heißen, langen Sommertage die Pflanze in Blühstimmung, bei den so genannten Kurztagspflanzen sind es die kürzer werdenden Tage des heran nahenden Herbstes, die die Pflanze an ihren Nachwuchs denken lassen.

Bei den zweijährigen Pflanzen braucht es zumeist einen Kälteimpuls im Winter, damit die Pflanze im Frühling mit dem Blühen beginnen kann.

 

Insekten bestäubte / entomophile Pflanzen

Entomophile Pflanzen benötigen zu ihrer Bestäubung bzw. Befruchtung Insekten, mit denen sie in Symbiose leben: Die Pflanzen gewähren den Insekten Pollen und Nektar für ihre Ernährung; die Insekten leisten dafür die Bestäubungsarbeit, indem sie bei ihren Blütenbesuchen Pollen auf den Stempel gelangen lassen. Bei Selbstbefruchtern geschieht die Bestäubung in derselben Blüte; bei Fremdbefruchtern wird der Pollen zwischen den Blüten verschiedener Pflanzen hin und her getragen.

Entomophile Pflanzen benutzen farbige Blütenblätter, aber auch Düfte und bestimmte Blütenformen um Insekten anzulocken.

Kurztagspflanzen

Kurztagspflanzen werden diejenigen einjährigen Pflanzen genannt, die unter dem Impuls von kürzer werdenden Tagen zum Sommerende blühen und Samen ausbilden. (Obwohl man z.B. bei der Salat-Gurke beobachten kann, dass ihre späten Früchte sich krümmen und deren unteres Ende dabei dick wird als Zeichen dafür, dass sich in der Frucht die Samenkammern füllen, zählen Gurken nicht zu den Kurztagspflanzen. Ihre Blütenbildung hängt nämlich nicht von der Tageslänge ab sondern vom Entwicklungsstand der Pflanze; somit bilden sie wie etwa auch Tomaten und Kürbisse auch an den langen Tagen Blüten, Früchte und Samen.)

Langtagspflanzen

Langtagspflanzen werden diejenigen einjährigen Pflanzen genannt, die unter dem Impuls von länger werdenden Frühsommertagen zur Blütenbildung stimuliert werden. Hierbei ist einerseits die Tageslänge ausschlaggebend aber auch die Temperatur (Sommerhitze). Der Samenbildung geht bei den Langtagspflanzen das „Schießen“  voraus, bei dem die Pflanze steil in die Höhe wächst, bevor sie mit der Blütenbildung beginnt. Dies ist gut bei folgenden Gemüsearten zu beobachten: Kopfsalat, Spinat, Radieschen, Knollenfenchel u.a..

Narbe / Stigma

Die Narbe (auch Stigma genannt) empfängt den Pollen beim Bestäubungsprozess. Sie verfügt je nach Pflanzen- und Bestäubungsart entweder über kleine Haare oder über Klebstoffe, die den durch Wind oder Insekten herangetragenen Pollen einfangen bzw. festhalten. Auf der Narbe wird „entschieden“, welcher Pollen bis zum Fruchtknoten vordringen darf, um dort die Befruchtung zu vollziehen. Bei allogamen Pflanzen z.B. wird eigener Pollen durch chemische Substanzen abgetötet, um eine Selbstbefruchtung zu verhindern.

Nektar

Nektar ist eine zucker- und mineralstoffhaltige Flüssigkeit, die Blütenpflanzen produzieren, um Bestäuberinsekten anzulocken. Aus dem Zucker des Nektars gewinnen die Insekten für die zum Fliegen benötigte Energie. Bienen stellen darüber hinaus Honig aus dem Nektar her. Die Symbiose zwischen Pflanzen und Insekten besteht darin, dass die Pflanzen den Insekten Nahrung geben und die Insekten den Pollen der Pflanzen für ihre Fortpflanzung verteilen.

Pollen

Der Pollen stellt die männlichen Geschlechts- oder Keimzellen (Gameten) dar und besteht aus kleinen Körnern, die die männlichen Erbinformationen tragen. Der Pollen von windbestäubten Pflanzen ist sehr leicht („Pollenstaub“), damit er vom Wind auch über weite Entfernungen getragen werden kann; die Pollenkörner von insektenbestäubten Pflanzen weisen kleine Häckchen auf, mit denen er sich an den Insektenleibern und -beinen für den Transport zu anderen Blüten „festhaken“ können.

Für die Bienen stellt Pollen unter anderem eine Proteinquelle für die Ernährung ihrer Larven dar.

Selbstbestäuber / autogame Pflanzen

Bei den autogamen Pflanzen gelangt der Pollen von den männlichen Staubbeuteln (Antheren) auf die Narbe des weiblichen Stempels derselben Pflanze; die Bestäubung findet dabei normalerweise innerhalb derselben Blüte statt. Auch die Bestäubung zwischen verschiedenen Blüten derselben Pflanze ist eine Form der Autogamie. Pflanze, die von Natur aus autogam sind, können hin und wieder zu Fremdbestäubung neigen. Dies kann z.B. vorkommen, wenn die Pflanzen unter abiotischem Stress (ungünstige pedoklimatische Bedingungen) stehen.

Staubbeutel / Antheren

Die Staubbeutel stellen die männlichen Geschlechtsteile einer Pflanze dar. In ihnen wird der Pollen gebildet, der bei Erlangung seiner Reife freigesetzt wird und entweder durch Wind oder Insekten zur Bestäubung des weiblichen Stempels transportiert wird.

Stempel

Der Stempel stellt den weiblichen Teil der pflanzlichen Geschlechtsteile dar. Er besteht grob gesehen aus drei Teilen: der Narbe, dem Griffel und dem Fruchtknoten.

Vegetative Vermehrung

Von vegetativer Vermehrung spricht man, wenn sich Pflanzen über Blätter, Stängel, Wurzeln oder  Ausläufer, Ableger, Knollen, Zwiebeln u.a. fortpflanzen. Die Tochterpflanze entsteht sozusagen aus dem Leib der Mutterpflanze und ist somit eine genetische Kopie (Klon).

Unter den Nahrungspflanzen gibt es einige Arten, die fast ausschließlich vegetativ vermehrt werden. Hierzu gehören u.a. Kartoffeln (Knollen), Knoblauch (Zwiebeln), Schnittlauch (Teilung), Erdbeere (Ausläufer), Rhabarber (Teilung), Gewürzkräuter (Stecklinge).

Diese Pflanzen können aber ebenso über Samen vermehrt werden. Die Vermehrung über Samen ist dabei aber viel zeit- und arbeitsintensiver. (siehe auch generative Vermehrung)

Vegetatives Wachstum

Unter vegetativem Wachstum wird die Entwicklungsphase einer Pflanze von der Keimung bis zum Beginn der Ausbildung von Blüten beschrieben. Bevor eine Pflanze Blüten ausbildet und damit die Samenbildung einleitet, muss sie zunächst einmal ein genügend kräftiges Wurzel- und Blattwerk entwickeln. Nur eine Pflanze, die ausreichend Nährstoffaufnahme und Photosynthese betreiben kann, hat genug Kraft um Früchte bzw. Samen auszubilden.

Vernalisation

Als Vernalisation bezeichnet man den im Winter erfolgenden Kältereiz, der in der zweijährigen (überwinternden) Pflanze die Blütenbildung hervor ruft. (siehe auch Dormanz). Unter Vernalisation versteht man aber auch das Brechen der Keimruhe (Dormanz) bei Saatgut.

Wachstumsfaktoren

Mit Wachstumsfaktoren werden die für das Pflanzenwachstum notwendigen Faktoren beschrieben: Licht, Wärme, Wasser, Luft (Kohlendioxid und Sauerstoff) und Nährstoffe (Hauptnährstoffe: Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Phosphor, Kalium, Calcium, Magnesium, Schwefel und Nebennährstoffe: Eisen, Mangan, Kupfer, Zink, Molybdän, Bor).

Wind bestäubte / anemophile Pflanzen

Von Windbestäubung oder Anemophilie spricht man, wenn Pflanzen vom Wind bestäubt werden; das heisst, wenn der Pollen durch den Wind auf die Narbe des Stempels transportiert wird. Dies kann bei allogamen Pflanzen oder bei solchen mit getrennt-geschlechtlichen Blüten dadurch geschehen, dass der Pollen vom Wind auf die Narbe geweht wird oder bei autogamen Pflanzen, dass der Pollen innerhalb derselben Blüte durch die Windbewegung auf die Narbe geschüttelt wird.

Vom Wind bestäubte Pflanzen zeichnen sich durch unscheinbare Blüten aus. Ihnen fehlen die bunten Blütenblätter, da ja eine Signalwirkung für Bestäuberinsekten nicht notwendig ist.

Windbestäuber unter den Gemüsen sind nicht sehr zahlreich: z.B. Mais (eigentlich ein Getreide), Rote Bete, Mangold, Steckrübe, Spinat.

Zweihäusige Pflanzen

Zweihäusige Pflanzen nennt man solche, bei denen „die Männer und die Frauen in getrennten Häusern leben“. Dies bedeutet, dass es bei zweihäusigen Pflanzenarten entweder männliche Pflanzen, die nur Blüten mit männlichen Geschlechtsteilen tragen, oder weibliche Pflanzen, die nur Blüten mit weiblichen Geschlechtsteilen tragen, gibt. Bei den gängigen Gemüsearten ist nur der Spinat als zweihäusige Pflanze zu nennen. Beim Prozess der Samenbildung fallen zunächst die männlichen Pflanzen mit ihren Pollenanlagen auf. Nach der Bestäubung sterben dann die männlichen Pflanzen bald ab, während auf den weiblichen die Samen immer dicker werden. 

Zweijährige Pflanzen

Zweijährige Pflanzen sind solche, die eine Winter- / oder Ruheperiode brauchen um vom vegetativen zum generativen Wachstum zu kommen und Samen auszubilden. Bei einigen Pflanzen ist ein Kälteimpuls notwendig, um das Signal zur Samenbildung zu geben (siehe auch Vernalisation). Viele im Garten kultivierte zweijährige Arten bilden im ersten Jahr Speicherorgane wie eine Blattrosette (Endivie), einen Blattkopf (z.B. Kohl) oder Speicherwurzeln (Möhre, Pastinake, Schwarzwurzel) aus. Diese Speicherorgane stellen in der Gemüsekultur in der Regel gleichzeitig die Ernte dar. Aus der Sicht der Pflanze betrachtet stellen sie allerdings nur einen Zustand dar, um die im ersten Entwicklungsjahr gesammelten Reserven über den Winter zu bringen um im kommenden Jahr zu Blühen und zu Fruchten. Zweijährige Pflanzen schließen ihren Lebenszyklus also im zweiten Jahr nach der Aussaat ab.

Zwitterblüten

Die meisten höheren Blütenpflanzen tragen Zwitterblüten, die auch hermaphrodite  Blüten genannt werden. In diesen befinden sich sowohl männliche (Staubbeutel mit Pollen) wie auch weibliche (Stempel mit Eizelle) Geschlechtsteile. Während bei den autogamen Pflanzen die Befruchtung einfach in der selben Blüte stattfinden kann, sind die hermaphroditen Blüten der allogamen Pflanzen meistens selbststeril. Das heißt, dass sie andere Pflanzen der selben Art für die Befruchtung brauchen.

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