Botanische Experimente
Ing. Daniel Böswirth
Verschiedene Sichtweisen
5.5.2015

Auf anderer Wellenlänge
UV-Merkmale an Blüten sind ein zwar für uns unsichtbares und doch deutliches Zeichen, dass sich die Natur oft weniger um nuancenreiche Schattierungen in der Blütenfarbe, sondern vielmehr um markante Muster und Kontraste bemüht. Die Kunden der auf Fremdbestäubung angewiesenen Pflanzengruppen sind in erster Linie Insekten, aber auch Vögel und manchmal auch Fledermäuse. Sie haben ein ausgesprochen feines Sensorium um auch im Spektrum jenseits von 380nm etwas sehen zu können. So gesehen sieht eine von einer Biene angesteuerte Blüte oft gänzlich anderes aus als wir sie wahrzunehmen. Die spannende Frage lautet: Was ist so anders im kurzwelligen Bereich?

Was wir sehen
Das menschliche Auge erfasst ein Lichtspektrum, das sich im Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm erstreckt. Der Bereich oberhalb 780 nm (Infrarot) bleibt für unser Auge ebenso verborgen wie der Bereich unter 380 nm (Ultraviolett). Das Sonnenlicht hat jedoch ein viel breiteres Spektrum. Manche Arten nützen die Fähigkeit vieler blütenbestäubender Insekten und Vögel auch jenseits von 380nm gut zu sehen und setzen markante Zeichen: UV-Male.

Farbstoffe schlucken oder reflektieren Licht
UV-Male sind Areale in Blüten, die neben Farben des sichtbaren Lichtspektrums auch UV-Licht reflektieren oder absorbieren. So nützen Pflanzen wie das Gewöhnliche Scharbockskraut (Ranunculus ficaria) diese Möglichkeit, um besser wahrgenommen zu werden. Es ist eine Art Serviceleistung darauf spezialisierter Arten, die diese Zielscheibenoptik den Weg zu den Staubgefäßen und Pollen besser zu weisen – immerhin sind sie ja vom Besuch der Insekten für den Fortbestand ihrer Art abhängig. Darüber hinaus werden Bienen mehr durch starke Kontraste angelockt als durch Farben. Neue Untersuchungen zeigen, das UV-Male auch zur Abschreckung (Warnsignal!) an pflanzenfressende Insekten dienen könnten. Damit haben die UV-Pigmente sowohl eine anlockende (visuelle) als auch eine abschreckende (defensive) Funktion.

Quer durch die Botanik
Für uns erscheinen die Sumpfdotterblumen (Caltha palustris) monochrom gelb. Bei näherem Betrachten unter der Lupe fällt auf, dass die Blütenblätter zu den Rändern glänzend und zum Zentrum hin eher matt gelb gefärbt sind. Unter UV-Licht fotografiert überraschen die Dotterblumen dann durch ein völlig anderes Aussehen. Die Blütenblätter zum Zentrum hin absorbieren großteils die ultraviolette Strahlung unterhalb von 380 nm, so dass ein schwarzer Ring entsteht. Verantwortlich dafür sind in den Zellen enthaltene hydrophile Pigmente aus der Klasse der Flavonole. Ein ganz ähnliches Phänomen zeigen auch viele Hahnenfuß-Arten, aber auch die Gelbe Stockrose (Alcea rugosa) aus der Familie der Malvengewächse (Malvaceae). Sehr interessante UV-Male besitzt auch die Gelbe Teichrose (Nuphar lutea). Die Blütenblätter wie auch die Narbe in der Mitte absorbieren UV-Strahlen. Durch den hellen Kranz an Staubgefäßen ergibt sich ein schönes Ringmuster – eine Zielscheibe für Blütenbestäuber. Je mehr Blüten man unter UV-Licht betrachtet, umso mehr wird klar, dass es sich bei UV-Malen nicht um ein seltenes Phänomen handelt. So sehen die Blüten einer Gämswurz (Doronicum sp.) nicht nur gelb aus, sondern haben erstaunlicherweise eine dunkle Mitte. Die im Handel vertriebenen Garten-Hybriden sind durch Einkreuzungen von Wildarten entstanden, die wie die Österreichische Gämswurz (Doronicum austriacum), die Kaukasus-Gämswurz (Doronicum orientale) oder die Gletscher-Gämswurz (Doronicum glaciale) in Hochstaudenfluren und Bergwiesen bis ins Hochgebirge verbreitet sind. Warum gerade ein UV-Mal bei der Gämswurz? Eigentlich logisch, müssen doch die Bienen im besonders ultraviolettreichen Licht des Gebirges den Blütenstaub in der Mitte der Korbblüte rasch finden in den oft wechselnden Wetterverhältnissen und der oft kurzen Blütezeit. Ein anderes Beispiel dafür findet man beim Ochsenauge (Telekia sp.). Dieses schwarze Ring-Mal um die Mitte findet man bei Korbblütlern generell sehr häufig. Von den bekannten Rudbeckien (Rudbeckia hirta), Topinambur (Helianthus tuberosus), Ringelblumen (Calendula officinalis) oder Husarenknopf (Sanvitalia-Hybriden) abgesehen finden man den Ring auch beim Fingerkraut (Potentilla sp.).

Weitere Überraschungen
Sehr konträr sind die Ergebnisse bei Tulpen oder Taglilien. So kehren sich die Verhältnisse im UV-Licht um. Aus einem hellen Schlund in der Mitte einer Taglilienblüte (Hemerocallis) wird ein schwarzer Fleck, während die vorher rot gefärbten dunkleren Blütenblätter jetzt im Vergleich dazu heller erscheinen. Ähnliches ist bei manchen Tulpensorten zu beobachten. Unter dem Mischmasch an Zungen- und Röhrenblüten im Körbchen eines Löwenzahns (Taraxacum sp.) braucht es ein System? Die fertilen Röhrenblüten befinden sich im Zentrum, eine Markierung als UV-Mal ist daher sinnvoll. Ein Mal, das auch der Wiesen-Bocksbart (Tragopogon pratensis) hat. Gänzlich überraschend zeigt sich der Streifen-Look mancher Petunien: in reinweiße Blüten werden Streifen gezaubert.

Sonnenschutzfunktion
Wie schützen sich hochalpine Pflanzen vor schädlicher UVB und UVC- Strahlung? Während UV-Male vorwiegend im für Pflanzen weitgehend unschädlichen UVA Bereich (Wellenlänge 380-316 nm) reflektieren oder absorbieren sind hohe Strahlendosen aus dem UVB- Bereich (Wellenlänge 315-286 nm) und vor allem darunter (UVC-Bereich) auf Dauer schädlich. Wie schaffen es Hochgebirgspflanzen wie das Edelweiß (Leopontopodium alpinum), sich vor der hohen Strahlenbelastung zu schützen? Der in Brüssel forschende Physiker Jean Pol Vigneron hat das Reflexionsverhalten der Edelweißblätter in Bezug auf die verschiedenen Wellenlängen des Lichtes untersucht und dabei eine interessante Entdeckung gemacht: In allen Wellenlängen wurde das Licht zurückgeworfen, nur im Bereich des UV-Lichtes nicht. Verdächtigt wurde die feine Behaarung der Blätter. Aufnahmen der Blattoberfläche im Rasterelekronenmikroskop haben gezeigt, dass die Haare mit winzigen Fasern bedeckt sind, die jeweils nur etwa 170 Nanometer groß sind und damit auf der selben „Wellenlänge” wie das kurzwellige Licht liegen. So wird die UV-Strahlung in den wasserreichen Fasern und in der Schutzbehaarung absorbiert und dringt nicht ins Blattinnere ein. Die Entdeckung der Nanostruktur könnte ein Grund für das starke Absorptionsverhalten der Blätter auf dieser Wellenlänge sein.

Text und Fotos: Daniel Böswirth

im sichtbaren Bereich
UV-Aufnahmen

Kaukasus-Gämswurz (Doronicum orientale)

Im UV-Licht macht sie durch den Kontrast auf ihre fertilen Röhrenblüten aufmerksam

Taglilienblüte (Hemerocallis) mit gelbem Schlund

Aus hell wird dunkel: Taglilienblüte (Hemerocallis) im UVA-Licht (360 nm) fotografiert

Husarenknopf (Sanvitalia-Hybriden)

Husarenköpfchen: Husarenknopf (Sanvitalia-Hybriden) im UVA-Licht (360 nm) fotografiert

Rudbeckien (Rudbeckia hirta)

Rudbeckien (Rudbeckia hirta) im UVA-Licht (360 nm) fotografiert

Gelbe Teichrose (Nuphar lutea)

Insekten wie Bienen offenbart sie ein gänzlich anderes Aussehen: Gelbe Teichrose (Nuphar lutea) im UVA-Licht (360 nm) fotografiert

Sumpfdotterblumen (Caltha palustris) haben einfärbig gelbe Blüten

Sumpfdotterblumen (Caltha palustris) ) im UVA-Licht (360 nm) fotografiert

Löwenzahn (Taraxacum sp.), so wie ihn wir sehen

Löwenzahn (Taraxacum sp.) im UVA-Licht (360 nm) fotografiert

Ringelblume (Calendula officinalis), wie wir sie kennen

Zielsicher, zur Mitte hin: Ringelblume (Calendula officinalis) im UVA-Licht fotografiert

Gazanie (Gazania) im sichtbaren Licht fotografiert

Ausweitung der Ringzone: Gazanie im UVA-Licht (360 nm) fotografiert

Gewöhnliches Scharbockskraut (Ranunculus ficaria)


Gewöhnliches Scharbockskraut (Ranunculus ficaria) im UVA-Licht (360 nm) fotografiert


Alcea rugosa, so wie ihn wir sehen

Alcea rugosa im UVA-Licht (360 nm) fotografiert

Topinambur (Helianthus tuberosus), so wie wir sie sehen

Topinambur (Helianthus tuberosus) im UVA-Licht (360 nm) fotografiert