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Freistetters Formelwelt: Warum auch Blumen Formeln haben

Formeln sind nicht nur die Sprache der Mathematik, sondern auch der Botanik, erklärt unser Kolumnist Florian Freistetter. Und dort sind sie oft kaum weniger kompliziert.
Eine kleine Blüten mit fünf sternförmig angeordneten Blättern: Geranium palustre.Laden...

Lange Zeit habe ich ernsthaft überlegt, Botanik anstatt Astronomie zu studieren. In der Schule war ich immer gut in Biologie, und die Pflanzen haben mich ganz besonders interessiert. In Mathematik war ich der Schlechteste in meiner Klasse – und in Physik nur mittelmäßig. Trotzdem hat mich die Astronomie nie losgelassen, und während meines Studiums habe ich zum Glück auch endlich einen vernünftigen Mathematikunterricht bekommen.

Pflanzen finde ich aber immer noch höchst interessant. Und in der Botanik kann man es ebenfalls mit Formeln zu tun bekommen:

Blütenformel des Sumpf-Storchschnabels.Laden...

Dieser Ausdruck ist keine echte mathematische Gleichung, was schon das fehlende Gleichheitszeichen verrät. Dennoch nennt man solche Darstellungen »Blütenformel«, und sie müssen sich in Sachen Komplexität nicht vor »echter« Mathematik verstecken. Die obige Reihe aus Buchstaben, Zahlen und Symbolen beschreibt das, was als »Sumpf-Storchschnabel« oder Geranium palustre bekannt ist: eine kleine Sumpfplanze mit purpurroten Blüten, die in Mittel- und Osteuropa wächst. Die zugehörige Blütenformel kann man im Fachartikel »Floral formulae updated for routine inclusion in formal taxonomic descriptions« nachlesen.

Die legendärsten mathematischen Kniffe, die übelsten Stolpersteine der Physikgeschichte und allerhand Formeln, denen kaum einer ansieht, welche Bedeutung in ihnen schlummert: Das sind die Bewohner von Freistetters Formelwelt.
Alle Folgen seiner wöchentlichen Kolumne, die immer sonntags erscheint, finden Sie hier.

Gerhard Prenner vom Königlichen Botanischen Garten in Kew (London) und seine Kollegen haben darin eine alte Idee neu belebt. Schon zu Beginn des 19. Jahrhunderts haben Botaniker vesucht, den buchstäblichen Wildwuchs bei der Beschreibung von Pflanzen in einem wissenschaftlichen System zu ordnen. Denn so eine Pflanze sieht zwar auf den ersten Blick simpel aus, kann jedoch eine sehr komplexe Struktur haben. Wenn man sie vernünftig verstehen und erforschen will, muss man ihre charakteristischen Bestandteile eindeutig und nachvollziehbar beschreiben. Genau das soll die Blütenformel leisten.

Sieht man sich so einen Sumpf-Storchschnabel an und wird gebeten, die Pflanze zu beschreiben, wird man als Laie vermutlich mit »Sie hat fünf rote, sternförmig angeordnete Blätter« antworten. Was korrekt ist, aber aus botanischer Sicht nicht ausreicht. In der Blütenformel ist man wesentlich ausführlicher.

Wie man Blüten eindeutig beschreibt

Die auffälligen roten Blätter nennt man dort »Sepalen« oder »Kelchblätter«. Der erste Ausdruck in der Formel – K5* – spezifiziert, dass es fünf Stück davon gibt, die radiärsymmetrisch angeordnet sind, was durch den »*« angezeigt wird.

Neben den Kelchblättern gibt es noch die »Petalen« oder »Kronblätter« der inneren Blüttenhülle. Und der Ausdruck »C5*« sagt uns, dass es davon auch fünf Stück gibt, die ebenfalls radiärsymmetrisch angeordnet sind.

Das A bezieht sich auf das »Androeceum«, die männlichen Sexualorgane der Pflanze in Form der Staubblätter. Davon hat der Sumpf-Storchschnabel zwei Sätze zu je fünf Stück. Sie sind in zwei Kreisen angeordnet, wobei der äußere entgegengesetzt zu den Kronblättern verläuft (was durch den ↔ beschrieben wird).

Das »Gynoeceum«, also die Fruchtblätter der Samen, wird durch den Buchstaben G beschrieben. Der Unterstrich sagt uns, dass der Fruchtknoten oberständig ist, also oben auf dem Blütenboden steht. Außerdem sind die fünf Fruchtblätter miteinander verwachsen, weswegen diese Zahl in der Formel eingeklammert ist.

Das abschließende »Vx10« schließlich beschreibt das weibliche Fortpflanzungsorgan (V), das in diesem Fall aus zehn Samenanlagen besteht. Die sind schließlich in einer »axilen Plazentation« (x) angeordnet, also um das Zentrum des Fruchtknotens versammelt.

Wer das alles sehr kompliziert findet, hat durchaus Recht. Aber Pflanzen sind eben auch sehr kompliziert. Wenn man all ihre Eigenheiten wissenschaftlich korrekt und sinnvoll erfassen will, dann kommt man mit simplen Symbolen nicht aus. Wohlgemerkt geht es natürlich auch noch sehr viel komplexer als bei der Blüte des Sumpf-Storchschnabels …

Im Nachhinein betrachtet bin ich auf jeden Fall sehr zufrieden mit meiner Studienwahl. Pflanzen finde ich immer noch toll. Wenn es allerdings um Formeln geht, bleibe ich doch lieber bei den Sternen.

40/2020

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 40/2020

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