Familie – Gattung – Art – Sorte: Die Lippenblütler
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Familie – Gattung – Art – Sorte: Die Lippenblütler Entdecken Sie Merkmale einer Pflanzenfamilie. 1. Finden Sie im Wüstengarten die Minzen. Standort Wüstengarten/Minzen: Koordinaten für Google Maps 53.561050, 9.862733 Koordinaten für GPS-Geräte N53 33.663 E9 51.764 Die Minzen sind Beispiele für die Gattung Mentha aus der Familie der Lamiaceae, den Lippenblütlern. Überprüfen Sie die unten genannten und abgebildeten Merkmale. Inwieweit gelten sie für die Minzen? Merkmale eine Pflanzenfamilie: Die Lippenblütler Stängel und Blätter Charakteristikum der Lippenblütler ist ein im Querschnitt quadratischer Stängel mit kreuzgegenständiger Beblätterung: auf gleicher Höhe stehen sich jeweils zwei Blätter gegenüber. Die Blätter der Etagen stehen um 90° gegeneinander gedreht. Blütenbau Lippenblüte mit Ober- und Unterlippe, grüner Kelch mit fünf „Zacken“, die auf ursprünglich fünf Kelchblätter verweisen, die hier verwachsen sind. 4 Staubgefäße, bei Salvia reduziert auf zwei, Fruchtknoten mit vier Kammern und 4 einsamigen, nussartigen Teilfrüchten, sog. Klausen. Sie werden bemerkt haben – um die 4 Staubgefäße zu erkennen, bräuchte man eine Lupe! Düfte sind charakteristisch – die Minzen im Wüstengarten Lippenblütler werden vielfach als Heilkräuter, als Duftpflanzen und für Tees genutzt. Um Düfte zu riechen, REIBT man NICHT an den Blättern. Es ist viel besser, die Hand leicht durch die Blätter streichen zu lassen. Der Duft steigt sofort auf und setzt sich nicht an den Fingern fest. Die Blätter werden geschont. 2. Suchen Sie sich in der Fülle der Arten und Sorten angenehm duftende Minzen aus. Verpassen Sie nicht die „Schokoladen-Minze“ und treten Sie möglichst nicht auf die winzige „Korsische Minze“. Notieren Sie sich drei Beispiele: Name: botanisch und Sorten-Name deutsch (s. Kasten unten) Herkunft Alle Schilder haben den gleichen Aufbau. Oben steht die Familie. Alle Minzen gehören zu den Lippenblütlern, den Lamiaceae. Dann folgt der botanische Name, der immer aus zwei Teilen besteht. Der erste Name ist der Name der Gruppe Mentha (Gattung Minze), der zweite Name ist die Art. Dahinter stehen die Namen der Botaniker, die den Namen vergaben. L. steht für Carl von Linné. L. kommt oft vor.Linné führte diese Namensgebung ein und gab vielen Pflanzen die Namen. Ein Kreuz im Namen bedeutet, dass die Pflanze eine Kreuzung ist. Sie hat zwei verschiedene Arten als Eltern. Pfefferminze ist eine Kreuzung aus Wasserminze Mentha aquatica und Ährenminze Mentha x spicata. Und die wiederum ist eine Kreuzung aus M. rotundifolia, der Rundblättrigen Minze (synonym M. suaveolens, Apfelminze) und M. longifolia, der Pferde- oder Waldminze. Wenn die Buchstaben var. erscheinen, gibt es die Pflanze auch wild. Es ist eine Varietät. Ist es dagegen eine Sorte, die von Menschen gezüchtet wurde, steht der Name in ´Anführungszeichen´. Eine Sorte der Apfelminze heißt Ananasminze und schmeckt auch so. Eine Minze mit krausen Blättern heißt var. crispa. Sie ist also nicht so gezüchtet worden. Krause Blätter kommen in der Natur oft vor. Die Ursache sind spontane Änderungen im Genmaterial, die Mutationen. Die gezüchteten Sorten sind wie Markenprodukte geschützt. Sie dürfen z. B. nicht vermehrt und dann verkauft werden außer durch den Züchter selbst. Dann kommt der deutsche Name, darunter der englische. Es folgen Hinweise und schließlich links unten der Gartenteil (Wüs = Wüstengarten). Die Ziffern ganz rechts unten zeigen, wann die Pflanze im Garten angekommen ist. Jede Pflanze im Garten ist in einer Datenbank erfasst: www.bghamburg.de. Das charakteristische Merkmal der Gattung Salvia Für die Gattung „Salbei“ ist ein Hebelmechanismus charakteristisch. Die Zahl der Staubgefäße ist gegenüber den anderen Labiatae reduziert: Nur noch zwei Staubgefäße schlagen durch Druck gegen einen kurzen Hebelarm einem Bestäuber über einen langen Hebelarm auf den Rücken oder die „Nase“. Nach neuen molekularbiologischen Untersuchungen ist dieses Merkmal nicht nur einmal entstanden. Demzufolge wäre „Salvia“ keine einheitliche, einmal entstandene (= monophyletische) Gattung. Zunächst schauen Sie sich eine heimische Salbei-Art an, den Kleb-Salbei. Gehen Sie zum Duft- und Tastgarten. Der Kleb-Salbei blüht gelb, wird bis zu 150 cm hoch und wächst hinter der Bank unter der Zeder und unter der großen Kiefer im hinteren Beet des Fühlgartens. 3. Suchen Sie sich einen Halm oder eine Kiefernnadel und lösen Sie den Hebelmechanismus aus. Der Kleb-Salbei blüht gelb – aber in diesem Bild sieht man sehr gut, worum es geht. Sie sollen versuchen, wie die Wildbiene hier im Bild die zwei Staubgefäße in Bewegung zu bringen. Sie finden im Duft- und Tastgarten wahrscheinlich noch eine zweite Salbei-Art: Salvia sclarea, der Muskateller-Salbei. Probieren Sie auch dort, den Hebel auszulösen. In der Abb. rechts ist der Kleb-Salbei gezeigt, doch die Wildbiene tut etwas, was gar nicht ins Bild passt. Megachile ligniseca ist auf Kleb-Salbei spezialisiert. Aber sie zerlegt die ganze Blüte auf der Suche nach Nektar. Hier hängt sie auch verkehrt herum in der Blüte. Der Blütenstaub würde auf ihrem Bauch landen! Höchst unwahrscheinlich, dass sie so die Blüte bestäubt. Aber auch andere Wildbienen fliegen auf diese Blüte. Standort Duft- und Tastgarten: Koordinaten für Google Maps 53.560233, 9.861817 Koordinaten für GPS-Geräte N53 33.614 E9 51.709 Gehen Sie zur Salbei-Sammlung in der Senke beim Café. In der Gattung Salvia sind über 900 Arten aus aller Welt versammelt. Schwerpunkte der Artenvielfalt sind der Mittelmeerraum, Mexiko und Kalifornien sowie Südamerika. Die Ellipsen umschreiben die Gebiete mit den höchsten Artenzahlen, die Schraffuren geben das Vorkommen vogelblütiger Arten an. Der rote Pfeil verweist auf vogelblütige Arten in Südafrika – später ein sehr wichtiges Thema. Arten und Sorten aus aller Welt 4. Finden Sie in der Salbei-Ausstellung in den Beeten am Rand vor den großen Hecken Salbeiarten aus China, von den Kanarischen Inseln, aus dem Nahen Osten und aus Europa. Notieren Sie Namen und Merkmale von je einem Beispiel aus jeder Region. Name (botanisch und deutsch) Herkunft Duft des Blattes Blütenfarbe Standort Salbei - Sammlung (Nähe Café und Rollgewächshaus) Koordinaten für Google Maps Koordinaten für GPS-Geräte 53.561133, 9.861400 N53 33.668 E9 51.684 5. Formulieren Sie Ihre Vermutung zum Zusammenhang der vorigen Aufgabe mit dem Thema „Evolution“: Warum sollen Sie sich Beispiele für Salvien aus „aller Welt“ ansehen und notieren? ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Gehen Sie zu den Modellen der Salbei-Blüte im Rollgewächshaus. Dort hängen zwei mechanische Modelle von Hummelblumen und Vogelblumen. Dies sind die zwei grundlegenden Anpassungen von Blüte und Bestäuber, die Sie am Beispiel der Gattung Salbei genauer erkunden sollen. Bewegen Sie die Modelle! Gehen Sie nun zurück zu den mittleren, von Wegplatten eingefassten Beeten mit Salbeiarten aus Mittel- und Südamerika! Sie werden hier mehr als diese zwei typischen Blütenformen finden. Das Beet in Richtung Café zeigt Arten mit Schwerpunkt Mexiko, das entferntere vor allem Arten aus Südamerika, z. B. aus Brasilien. Die Unterschiede der Blüten sollen Sie erkunden. 6.1 Wählen Sie eine Salbei-Art aus. Wählen Sie eine rote oder eine blaue Blüte. 6.2 Stellen Sie mit einem Bleistift oder einem Halm fest, ob Sie den Hebelmechanismus auslösen können. Wird Pollen abgegeben? 6.3 Pflücken Sie eine Blüte und öffnen Sie sie wie abgebildet der Länge nach. Sie sehen links abgebildet Salvia splendens und daneben rechts Salvia fulgens. 6.4. Finden Sie den langen und kurzen Hebelarm in der längs geöffneten Blüte. In der Abbildung rechts zeigt die Bleistiftspitze auf die Stelle, wo die Staubgefäße in der Blüte befestigt sind. Die Schere zeigt das Ende der zwei Staubgefäße. Sie hängen hier zusammen! 6.5. Fotografieren und skizzieren Sie! Name (botanisch und deutsch, ggf. inkl. Bezeichnung der Sorte) und Skizze der längs geöffneten Blüte Blütenfarbe Name: Skizze Ihre Zeichnung füllt den Kasten fast ganz aus! Keine winzigen Bilder bitte! 6.6. Beschreiben Sie Ihre Beobachtungen Wie gut funktioniert der Hebelmechanismus? Wie sagen Sie`s? „Keine Bewegung des Hebels? Deutliche Bewegung?“ Erwähnen Sie auch die Menge des Blütenstaubes? 7. Formulieren Sie Ihre Vermutung zum Zusammenhang dieser Aufgabe mit dem Thema „Evolution“. ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Ergebnissicherung: Haben Sie gute Ergebnisse gewonnen? Gegebenenfalls müssen Sie nacharbeiten! Prüfen Sie Ihre Ergebnisse: 1. Haben Sie wirklich gesehen, dass sich zwei Staubgefäße bewegen? Es gibt Blüten, da bewegt sich gar nichts. Vergleichen Sie mit den Beobachtungen anderer! 2. Haben Sie die Blüte richtig längs geöffnet? Sieht es so aus wie in den Abbildungen unten? Sind zwei Hebelarme zu unterscheiden? Haben Sie die Längen der Hebel erkennbar gezeichnet? 3. Haben Sie die geöffnete Blüte möglichst auf dunklem Hintergrund fotografiert? Vergleichen Sie Ihre Ergebnisse mit denen von Mitschülerinnen und Mitschülern. Sie haben vor allem Vogelblumen untersucht. Die unterscheiden sich! Ihre Skizzen zeigen, dass die Unterlippe herunterhängen oder ganz fehlen kann. Die Kronröhre kann lang sein oder kurz. Die Staubgefäße bewegen sich kaum oder deutlich. Mit Glück haben Sie viel Blütenstaub auf dem Stift oder Halm. Bei einigen haben Sie gar keinen Blütenstaub gewonnen. Ein Salbei mit Blüten wie im unteren Bild zeigt gar keine Bewegung des Hebels mehr. Alle Zeichnungen nach Wester, Claßen-Bockhoff, a.a.O. Ergebnissicherung: Alle Zusammenhänge in einem Text Der Hebelmechanismus - ein Merkmal aller Salbeiarten? Salbeiblüten passen genau zu ihren Bestäubern. Nur sie sollen an Blütenstaub und Nektar herankommen. Die Bestäuber haben es auf beides abgesehen. Die bei uns vorkommenden Bienen betreiben Brutfürsorge und sammeln dafür Pollen, der den Bienenmaden als Nahrung dient. Daher können Bienenblumen die Bienen als Bestäuber nutzen. Wenn der Blütenstaub verfüttert wird, kann er nicht mehr eine andere Blüte bestäuben. Auf dem Rücken abgelegt können Wildbienen ihn nur schlecht einsammeln und tragen ihn weiter. - Nektar enthält zwischen 25-75% Zucker und ist ein guter Energielieferant für die anstrengenden Flugbewegungen. Zu Bestäubern zählen Bienen (Wildbienen, Hummeln und Honigbienen) und Vögel wie die Kolibris in Amerika und Nektarvögel in Afrika. Dass sich in Amerika und Afrika parallel Vogelgruppen an die Blüten und umgekehrt angepasst haben, ist ein Beispiel für Konvergenz. Eine Gartenhummel hat den Hebelmechanismus ausgelöst. Zwei Staubgefäße senken sich auf den Rücken. Am Hinterbein klebt ein dickes Pollenpaket. Foto: Grüne Schule Ein kalifornischer Kolibri Calypte anna an Salvia leucantha. Foto: Wikimedia commons Bienenblumen Die zu Bienen passenden Blüten bieten Nektar in der Tiefe trichterförmiger Blüten an, die mit den Rüsseln der Bestäuber erreicht werden können. Die längsten Rüssel unter den Bienen haben die Gartenhummeln mit bis zu 22 mm Länge; die Rüssel der Honigbiene sind zwischen 4 und 6 mm lang. Enge und Länge der Kronröhre schließen also manche Bestäuber aus. Der zu dicke Kopf, der zu kurze Rüssel verhindern den Zugang. Manche Bienen finden einen Ausweg und beißen Räuberlöcher: Die typische Bienenblume in Europa ist gelb, weiß und blau. Zur Übersichtlichkeit ist nur ein Staubgefäß gezeichnet. Das Foto rechts zeigt zwei. Nach: Wester, Claßen-Bockhoff Die Pelzbiene Eucera kullenbergi Tkalců 1978, Weibchen an Salvia dominica, Judäa, Israel, April 10, 2011. Foto: Gideon Pisanty, wikimedia commons Der Hebel wird mit dem Kopf angesetzt Die Salbeiblüten, die von Bienen bestäubt werden, sind violett, weiß oder gelb und blau, haben eine Oberlippe, die die Staubgefäße und den Griffel schützt, sowie eine Unterlippe, die als Landeplatz dient. Durch die Verengung der Kronröhre richten sie den Bestäuber so aus, dass die Übertragung von Blütenstaub auf den Rücken garantiert ist. Der Bestäuber erreicht mit seinem Rüssel die Nektarquelle am Boden der Blüte und löst mit seinem Kopf den charakteristischen Hebelmechanismus aus. Der Kopf drückt gegen eine Platte und über deren kurzen Hebel schlägt der lange Hebel auf den Rücken des Besuchers. Der Blütenstaub wird abgelegt. Der Pollen wird dann am Körper aus den Haaren gebürstet und an Sammelbeinen oder z.B. im Pelz auf der Bauchseite abtransportiert. Auf dem Rücken ist das schwierig. Dass der Blütenstaub auch auf den Narben der Griffel einer anderen Salbeiblüte landet, dafür sorgt die Blütenstetigkeit der Bestäuber. Sie fliegen zunächst nur Blüten gleicher Art und Farbe an, bis die Quelle erschöpft ist. Blütenstaub aus ein und derselben Blüte kann nicht zur Selbstbestäubung führen, da der Griffel erst auswächst, wenn bereits kein Blütenstaub mehr vorhanden ist. Kriecht ein mit Blütenstaub beladenes Insekt rückwärts aus der Blüte, ist der Griffel noch zu kurz. Ist der Griffel lang genug, ist der eigene Blütenstaub längst alle. Manchmal genügen 12 Hebelbewegungen und der Pollenvorrat ist alle. Die Pelzbiene Anthophora dufourii Lepeletier 1841 (Det. Achik Dorchin 2012), Männchen, beim Nektarsammeln an Salvia hierosolymitana, Mount Carmel, Israel, April 10, 2012. Foto: Gideon Pisanty, wikimedia commons Der Hebel ist ein Staubgefäß Beim Noch Salbei gibt es zwei Staubgefäße. Staubgefäße bestehen in der Regel aus zwei Staubbeuteln mit je zwei Pollensäcken, die über ein kurzes Zwischenstück verbunden sind, das sog. Konnektiv. Dies Zwischenstück ist beim Salbei stark verlängert und trägt am einen Ende einen Staubbeutel (mit zwei Pollensäcken) und am anderen Ende eine Platte. Dieses Ende mit der Platte ist steril, ein umgewandelter Staubbeutel. Beim Blütenbesuch drückt der Kopf des Insekts gegen diese untere Platte. Der ganz kurze Staubfaden ist gelenkig mit dem Hebel verbunden, so dass ein kurzer und ein langer Hebel entstehen. Der längere Hebelarm schlägt auf den Rücken des Insekts, wenn mit dem Kopf die Platte nach vorn gedrückt wird. Staubfaden: weiß; Konnektiv: grau. Im Bild ganz rechts ist der Staubfaden sehr kurz. Am oberen Ende des Hebels sitzt der Staubbeutel mit zwei Pollensäcken, unten die Platte. Vogelblumen Vogelblumen sind entweder Kolibriblumen ohne Landefläche wie bei Fuchsie und Salbei oder recht stabile Blüten mit einer Sitzstange (z.B. Strelitzia) und kommen in Tropen und Subtropen besonders häufig vor. Viele Zierpflanzen wie Kaiserkrone und Korallenstrauch sind Vogelblumen. Einheimische Vogelblumen gibt es nicht bei uns. Vögel sehen gerne rot Die amerikanischen Salbeiarten, die von Kolibris bestäubt werden, zeigen entsprechende Abwandlungen. Die Unterlippe ist kein Landeplatz mehr, hängt oft senkrecht nach unten, ist zurückgebogen oder fehlt ganz. Der Nektar ist dünnflüssiger, zuckerhaltiger und mengenmäßig deutlich mehr. Die Verbreitung der vogelbestäubten Arten in Amerika reicht von den Hochländern der Kordilleren bis in den Regenwald von Brasilien. Auch in Südafrika und auf Madagaskar haben sich Salbeiarten auf Vögel als Bestäuber spezialisiert – und umgekehrt. Salbei in Asien ist nur insektenblütig, aber es stehen noch gründlichere Untersuchungen aus. Der Hebelmechanismus kann im Prinzip noch genauso wie bei den insektenblütigen Arten funktionieren. Ist dagegen der Kopf so groß, dass er exakt in die Blüte passt, wird jede Bewegung sinnlos. Die Abb. links zeigt, wie der Schnabel des Vogels das sterile Ende des Staubgefäßes nach oben und sich das Staubgefäß auf den Kopf drückt. So funktioniert es bei der bolivianischen Art S. orbignaei. Die Abb. rechts zeigt den Ruhezustand. Manche Salbei-Arten haben keinen funktionierenden Hebelmechanismus mehr. Das Staubgefäß liegt so eng an der Oberseite der Blüte an, dass die Staubgefäße passend zum Vogelkopf den Blütenstaub ablegen, ohne sich zu bewegen. Die Blütenform spiegelt also Form und Größer der Köpfe wieder. Ob nun jede Blüte allein von einer einzigen Kolibri-Art bestäubt wird, ist die nächste Frage, die mit dem Thema „Artbildung“ zusammenhängt. Sie sollte im Unterricht geklärt werden. Alle Zeichnungen nach: Wester, P. & Claßen-Bockhoff, R.: Salvia haenkei Benth. and S. orbignaei Benth. – two ornithophilous species from Bolivia and their hybrids.- Botaniker-Tagung 2002, Freiburg i. Br., Germany; 16th Annual Meeting of the Society for Tropical Ecology 2003, Rostock, Germany (Merian poster award)
