Die Succulentenabteilung

Montag, 1.9.2003
Kirstenbosch Botanical Garden
und Waterfront, Kapstadt
Evolutionsgeschichte und
Anpassung an aride Lebensräume
Eigentlich stand heute neben dem Kirstenbosch Botanical Garden der Tafelberg auf dem Programm. Doch
der blieb hinter grauen Schleiern verborgen, denn heute sollte der einzige Regentag unserer Reise sein.
Im botanischen Garten bekamen die beiden Gruppe getrennt eine Führung vom jeweiligen Professor durch
das überdachte Schauhaus.
Anschließend bestaunten wir das große Meeresaquarium an der Waterfront. Neben dem Pfeilschwanzkrebs
Limulus und exotischsten Fischen gab es hier einen Meerestier- Streichelzoo und sogar ein MeerestierMikroskop. Unsere Begeisterung erreichte bei der Pinguin- und Raubfischfütterung dann ihren Höhepunkt.
Einige Stunden standen uns nun zur freien Verfügung- im Einkaufszentrum Waterfront jedoch kein Problem.
In einem italienischen Restaurant ließen wir hier dann gemeinsam den Tag ausklingen.
Der Kirstenbosch National Botanic Garden wurde 1913 von Harold Pearson, dem ersten Professor für
Botanik an der heutigen Universität von Kapstadt, gegründet. Sein Nachfolger Harold Compton legte ein
Herbarium an, heute das zweitgrößte des Landes. Botanische Gärten der Umgebung wurden angegleidert,
und ein Forschungszentrum eingerichtet. Der Kirstenbosch-Garten sammelt ausschließlich einheimische,
südafrikanische Pflanzen. Der Garten erstreckt sich heute auf einer Fläche von 528 Hektar, der kultivierte
Teil nimmt davon 36 Hektar ein.
Das Glashaus des Botanischen Gartens wurde im Januar 1996 fertiggestellt und gliedert sich in eine
Hauptausstellung sowie fünf Sonderausstellungen in Nebenräumen. Diese Spezialsammlungen sind Farne,
Geophyten, afro-alpine Pflanzen, Tiefland-Fynbos sowie Steinpflanzen.
Die Sammlung Trockenpflanzen/Xerophyten im Haupthaus
Der große Innenraum des Haupthauses wird von einem Affenbrotbaum dominiert:
Adansonia digitata (Affenbrotbaum/Upside-down-tree; Bombacaceae)
Um diese Mitte sind die einzelnene Beete in einer aufsteigenden Spirale angeordnet. Hier werden Pflanzen
aus den ariden und semiariden Gebieten Südafrikas gezeigt. Folgende Regionen werden sind vertreten:
1.
Die trockene Bushveld Region (KwaZuluNatal, Mpumalanga und die Northern Province)
2.
Die Nama Karoo und die Namib-Wüste (Karoo, Bushmanland, Tanqua Karoo und Teile von Namibia)
Die Winter der Namib sind trocken und sonnig, der wenige und seltene Regen fällt hauptsächlich im
Sommer. Die Namib ist eine Nebelwüste, regelmäßige steigt Nebel aus dem kalten atlantischen Ozean
und kondensiert. Diese Feuchtigkeit kann dann von „nebeltrinkenden“ Pflanzen wie der Welwitschia
aufgenommen werden.
Welwitschia mobilis (Welwitschiaceae)
Cyphostemma uter (Vitaceae)
Familie Welwitschiaceae
- kurzer, knolliger Stamm, der aus dem Hypokotyl der Keimpflanze hervorgeht und eine Pfahlwurzel
entsendet
- dieser Hauptstamm bildet 2 breite, bandförmige, zeitlebens am Grund nachwachsende, vorne
absterbende Blätter; mittels dieser großen Fläche kann die Pflanze ausreichend Feuchtigkeit aus
Tau und Nebel aufnehmen
- die Blüten sitzen in zapfenartigen Blütenständen in der Achsel von Deckschuppen im Bereich zwischen
den 2 großen Blättern
3.
Die sukkulente Karoo (Namaqualand, Knersvlakte and Little Karoo)
Die Knersvlakte-Region liegt im nord-westlichen Teil der westlichen Kapprovinz. Das Gebiet ist hügelig
und mit Quarz-Kies bedeckt. Dieser reflektiert das Sonnenlicht und heizt sich so nur wenig auf. Das
semi-aride Klima bringt heiße, trockene Sommer und Winterregen mit sich. Die Vegetation wird von
Blatt-Sukkulenten dominiert, die kompakte Formen zeigen.
In der kleinen Karoo hingegen fällt Regen auch im Sommer. Doch auch hier dominieren Succulenten
der Familien Mesembryanthemaceae und Crassulaceae.
Das Namaqualand ist bekannt für seine spektakuläre Blüte im Frühling. Die Küste ist sandig und kühl,
doch die Gebiete im Hinterland sind im Sommer sehr heiß und trocken mit heftigen Winterregenfällen.
Die haupsächliche geologische Formation ist Granit.
Colophospermum mopane (Fabaceae)
Pelargonium (Geranie; Geraniaceae)
Allgemeine Anpassungen der Trockenpflanzen/Xerophyten
- Succulenz
Viele Xerophyten speichern während der kurzen Regenperioden Wasser in Wassergeweben. Die Organe
werden dadurch dick und fleischig - man spricht von Succulenz und unterscheidet drei Ausprägungen:
Blattsucculenz ist z.B. bei den Mesembryanthaceae und den Crassulaceae oft verwirklicht.
Stammsucculenz kommt bei mehrjährigen Pflanzen vor. Bei gleichzeitiger Blattreduktion übernehmen
die Stämme die Aufgabe der Photosynthese. Beispiel sind die Euphorbien.
Die dritte Form von Succulenz, die Wurzelsucculenz, findet sich z.B. bei den Asparagus-Gattungen.
- Reduktion der Blätter
z.B. bei den Euphorbien und Kakteeen
Kakteen kommen dabei in der Neuen Welt, Euphorbien in der Alten Welt vor. Diese Entwicklung einer ähnlichen
Funktion, aufgrund ähnlicher Umweltbedingungen, die jedoch stammesgeschichtlich unabhängig verläuft, nennt man
Konvergenz.
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Schnelle Generationsphase
Cyphostemma uter und Pelargonium beispielsweise bilden ihre Blüten kurzfristig und schnell.
Diurnaler Säurerhythmus
Die Crassulaceae bsp. haben eine zeitlich entkoppelte Variante der Photosynthese entwickelt: tagsüber
bleiben die Stomata geschlossen um die Pflanze vor übermäßiger Verdunstung zu schützen, nachts wird
CO2 aufgenommen. Dieses CO2 wird an den den Akzeptor Phosphoenolbrenztraubensre gebunden,
Äpfelsre entsteht. Der Sregehalt nimmt also nachts zu. Am Tag wird die Sre dann abgebaut und das CO2
im Calvin-Zyklus verarbeitet.
Schutz gegen Fraßfeinde
Strategien sind hier Stacheln und Dornen, Sekundärstoffe oder eine glatte, unangreifbare Oberfläche.
Meist sind mehrere Faktoren verwirklicht.
Das Farnhaus
Das Farnhaus wird konstant schattig, dabei jedoch warm und feucht gehalten. In der so geschaffenen
Waldatmosphäre werden Pflanzen der wärmeren, subtropischen Regionen Südafrikas, und insbesondere
natürlich die Farne, gezeigt.
Zantedechia aethiopica (Calla; Araceae)
Baumfarne (Dicksoniaceae und Cyatheaceae)
Palmfarne (Ordnung Cycadales)
Überblick über die Evolution der Pflanzen
400 -500 Mio.
Algen (mit Photosynthese nach Endosymbiontentheorie)
400 Mio.
erste Landpflanzen (Farnvorläufer mit Stengel ohne Leitsysteme)
350 Mio. (Karbon)
Blütezeit der Farne, gleichzeitige Entwicklung der Bärlappe und Schachtelhalme
seit 150 Mio.
Evolution der höheren Pflanzen
65 Mio.
Übergang Kreide-Tertiär/ Erdmittelalter- Erdneuzeit, Gondwana bricht auseinander
Alle Pflanzen die vor 65 Mio. Jahren bereits entwickelt waren, werden mit den auseinander driftenden
Gondwanabruchstücken verbreitet. Zu diesen „Gondwanapflanzen“ gehören also z.B. die Baumfarne.
Unter den höheren Pflanzen ist Welwitschia ursprünglicher als die Cycadeen, die wiederum vor den
Angiospermen entstanden sind.
Ordnung Cycadales
In ihrer Gestalt erinnern die Cycadeen an Palmen sowie an Farne, daher der Name.
- kräftiger Stamm trägt Schopf großer, schraubig gestellter, gefiederter, farnwedelartiger Laubblätter
- Pollensackgruppen und Samenanlagen an typischen Mikro- und Megasporophyllen
diese Staub- und Fruchtblätter bilden geclustert Blüten
Æ diözisch und ohne Perianth
- spezieller Bestäubungsmechanismus
- ca. 6 Arten in Südafrika
- der dicke Stamm dient der Speicherung von Reservekohlenhydraten
- enthalten Zycasin, ein mutagenes Alkaloid, das bei Genuß Alzheimerartige Krankheiten hervorruft
Die Abteilung afro-alpine Pflanzen
Im „Alpine House“ werden Pflanzen aus den höher gelegenen Regionen Südafrikas gezeigt. Die Abteilung
wird auf Temperatur zwischen 10 und 18°C gehalten. Während die östlichen Berggebiete
Sommerregengebiete mit Grasland sind,
zählen die südwestlichen Bergregionen zu den
Winterregengebieten, in denen der Fynbos dominiert.
Durch die kühlen Wolken, die durch den südöstlichen Wind in die westliche Region gebracht werden erhält
die Fynbosvegetation genügend Feuchtigkeit. Die Winter sind meist sehr kalt, häufig mit schweren Frost. Im
östlichen Teil kommt dazu sogar Schnee.
Allgemeine Anpassungen an Gebirgsstandorte
Auf gebirgigen Standorten kommen neben Trochenheit und Hitze noch Wind, Kälte sowie eine stärkere
Sonneneinstrahlung als Problemfaktoren hinzu. Anpassungen hier sind :
- Polsterpflanzen
- Zwergsträucher (z.B. Ericaceae mit gewölbten kleinen Blättern, Stomata auf der Unterseite und
unterseitige Behaarung)
- Tiefwurzler
- Geophytenprinzip
- Reduktion der Blattspreite (z.B. Restionaceae)
Lobelia sp. (Campanulaceae)
Die Abteilung Steinpflanzen
Im Steinpflanzen-Haus werden einige der eigentümlichsten, kleinen Succulenten der Welt gezeigt. Die
Pflanzen sind den verschiedenen Teilen und Typen der Karoo entnommen, dazu gehören die Little Karoo,
die Succulent Karoo, aber auch die Nama- und die thicket Karoo.
Lithops sp. (lebende Steine; Aizoaceae)
Der Tiefland-Fynbos
Der Tiefland-Fynbos beschränkt sich auf die tieferliegenden Gebiete der westlichen Kapprovinz.
Wegen dieser Lage ist die Verstädterung eine Bedrohung, die auch verändete Abstände der für den Fynbos
so wichtigen Brände nach sich zieht. Insgesamt ist deshalb dieser Vegetationstyp äußerst gefärdet. Das
Klima ist windig, mit Winterregen und langen, trockenen Sommern. Die Böden sind sauer, sandig und
mineralisch verarmt.
Ericaceae
Restionaceae
Protaceae
Brunicaceae
Lobeliaceae
Die Abteilung Geophyten
Geophyten haben unterirdische Speicherorgane als Anpassung an die Trockenheit entwickelt. Speicherorgane
sind Rhizome, Zwiebeln, Knollen oder Rüben. Die meiste Zeit des Jahres verbringen die Pflanzen also 30-40
cm unter der Erdoberfläche und können z.B. Feuer überleben. Unter günstigen Bedingungen findet eine
schnelle Blütenbildung und Befruchtung statt. Meist im Anschluß werden Blätter gebildet. Der Rückzug erfolgt,
sobald die verbrauchten Reserven photosynthetisch wieder aufgefüllt sind.
Die hiesige Sammlung stellt v.a. Arten aus den Familien der Iridaceae, Amaryllidaceae und Hyacinthaceae vor.
Darunter lassen sich einige unserer Gartenpflanzen und Arzneipflanzen ausmachen.
Scillia maritima (Hyacinthaceae)
Urginea maritima/ Scillia natalensis (Meerzwiebel; Hyacinthaceae)
Boophane disticha (Amaryllidaceae)
Clivia (Amaryllidaceae)
Gladiolen und Fresien (Iridaceae)
Bonatea (Orchidaceae)
Exkurs: Die enorme Artenvielfalt der Kapflora und die Entwicklung der Menschheit
Wie kommt es in Südafrika zu einer derart immensen Pflanzenvielfalt?
In Nordeuropa fanden die Eiszeiten statt, danach mußte sich die Flora im Wesentlichen neu entwickeln.
In Afrika hingegen wirkten sich diese Perioden als Trockenzeiten aus. Biotope wurden dabei von anderen
abgeschnitten, blieben jedoch erhalten! und die Restpopulationen konnten sich voneinander getrennt
entwickeln. Dieser Vorgang, der normalerweise nur auf Inseln stattfindet, wiederholte sich 10 bis 20 mal.
Daraus resultieren insbesondere die 7 endemischen Familien und die vielen Arten.
Ferner handelt es sich hier insgesamt um eine sehr kurze Entwicklung. Die Mesembryanthaceae, die Ericaceae
und die Asphodelaceae sind beispielsweise sind noch so junge Arten, das Hybridbildungen möglich sind.
Insbesondere bei den Aloen kann man das beobachten. Die Evolution ist heir also noch in vollem Schwung!
Hatten die Trockenzeiten auch Auswirkung auf die Entwicklung des Menschen?
Durch die Trockenzeiten wurden die Wälder durch Savanne verdrängt und neue Anpassungen wurden nötig.
Die in Afrika gefundene Gattung Australopithecus konnte bereits aufrecht gehen. Afrika gilt als Wiege der
Menschheit und die heutigen San als sehr ursprüngliche Menschen.