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Botanik: Pollenschleuder

Vom Start ihrer Reise durch die Lüfte dürften Pollenkörner des Kanadischen Hartriegel nur wenige Eindrücke sammeln: Ein raffiniert gebautes Katapult schleudert die Staubladung hoch hinaus – mit rekordverdächtiger Geschwindigkeit.
Blütenstand
Eine Fremdbestäubung glückt nur dann, wenn Pollenkörner auf den klebrigen Narben in den Blüten von Artgenossen haften bleiben. Zuvor aber muss das gelbe Puder erst einmal von den Staubbeuteln freigesetzt und anschließend weiter transportiert werden – bisweilen über weite Entfernungen. Während die einen Gewächse ihren Pollen vom Winde verwehen lassen, spannen die anderen tierische Kurierdienste ein, welche die Staubkörner direkt von Blüte zu Blüte befördern.

Blütenteppich von Cornus canadensis | Als dichter, grüner Teppich bedeckt der Kanadische Hartriegel (Cornus canadensis) den Boden der nordamerikanischen Taiga, einem sumpfigen Waldgebiet.
Der Kanadische Hartriegel (Cornus canadensis) – eine in dichten Teppichen im sumpfigen Waldgebiet der nordamerikanischen Taiga gedeihende Pflanze – hat es beim Verstreuen seines Pollen in der Umgebung geradezu rekordverdächtig eilig, enthüllten Joan Edwards vom Williams College und ihre Kollegen anhand einer Hochgeschwindigkeitskamera: Die Blüten des Gewächses springen explosionsartig in weniger als 0,5 Millisekunden auf – da kommt keine andere Pflanze hinterher.

In den ersten 0,2 Millisekunden reißen die vier weißen Kronblätter auseinander und klappen zurück, um den Staubblättern Platz zu machen. Dabei beschleunigen sie mit bis zu 22 000 Metern pro Sekunde im Quadrat auf eine maximale Geschwindigkeit von 6,7 Metern pro Sekunde.

Blütenstand | Die Abbildung zeigt einen einzelnen Blütenstand des Kanadischen Hartriegels (Cornus canadensis). Vier auffällige, weiße Hochblätter umgeben dreißig Blüten, von denen drei geöffnet sind.
Und auch die entblößten Stamina halten mit: In den ersten 0,3 Millisekunden beschleunigen sie mit bis zu 24 000 Metern pro Sekunde im Quadrat. So erreichen sie die nötige Geschwindigkeit von 3,1 Metern pro Sekunde, um den leichten und durch den Luftwiderstand schnell abgebremsten Pollen heraus zu schleudern. Die Körnchen werden dabei beeindruckende 2,5 Zentimeter nach oben geschossen – mehr als die zehnfache Höhe der Blüte. In diesen luftigen Gefilden jedoch können sie dann besser vom Wind fort getragen werden.

Kaum vorstellbar? Vielleicht hilft ein Vergleich mit ebenfalls wenig zögerlichen Genossen: Der Hartriegel ist damit schneller als das Zuschnappen der Venusfliegenfalle (Dionaea muscipula; 100 Millisekunden), der Sprung der Wiesen-Schaumzikade (Philaenus spumarius; 0,5-1 Millisekunde) oder der Schlag des Bunten Fangschreckenkrebses (Odontodactylus scyllarus; 2,7 Millisekunden).

Einzelblüte | Springt eine Blüte (links) des Kanadischen Hartriegels (Cornus canadensis) explosionsartig in Sekundenbruchteilen auf, trennen sich die vier weißen Kronblätter schnell voneinander und klappen zurück, um die Staubblätter freizulegen (rechts).
Wie bei den genannten Organismen beruhen die schnellen Bewegungen des Kanadischen Hartriegels auf gespeicherter mechanischer Energie. Physiologische Prozesse werden für die Explosion selbst nicht benötigt. Die Blüten öffneten sich sogar, als die Forscher die Staubgefäße durch Natriumazid verkrüppelten.

Ein niedriger Zellinnendruck wirkte sich hingegen hemmend auf die Blütenentfaltung aus: Bei Wasserentzug durch Saccharose wichen die Kronblätter nur eingeschränkt auseinander, bei anschließender Befeuchtung öffneten sie sich indes vollständig. Der Turgor spielt offenbar eine wichtige Rolle, um die mechanische Energie zu produzieren.

Die Staubblätter des Hartriegels gleichen dabei in ihrer Architektur mittelalterlichen Katapulten im Kleinformat: Ihre Wurfdistanz wird maximiert, indem die Ladung (der Pollen in der Anthere) am Wurfarm (Filament) durch ein Scharnier oder flexibles Band (einen dünnen Gefäßstrang, der Anthere und Filamentspitze verbindet) befestigt ist. Diese spezielle Vorrichtung ermöglicht den Staubblättern, den Pollen schneller nach oben zu schleudern als ein einfaches Katapult. Haben sich die Kronblätter geöffnet, so entfalten sich die gekrümmten Filamente unter Einsatz der gespeicherten Energie.

Blütenöffnung | Mit einer Hochgeschwindigkeitskamera zeichneten die Forscher auf, wie sich eine Blüte des Kanadischen Hartriegels (Cornus canadensis) öffnet und die Pollenkörner hinaus schleudert. Dieser Prozess ereignet sich in weniger als 0,5 Millisekunden und ist somit die schnellste bislang nachgewiesene Bewegung einer Pflanze.
Das schnelle Aufsprengen der Blüte fördert möglicherweise die Fremdbestäubung in zweierlei Hinsicht, spekulieren die Wissenschaftler. Lösen Insekten den Öffnungsvorgang aus, so klebt der freigesetzte Pollen an ihren Körperhaaren, bis er auf eine Narbe übertragen wird. Die zur Blütenentfaltung nötige Kraft (0,1-0,5 Millinewton) begünstigt große Bestäuber wie Hummeln, die sich schnell zwischen den Blütenständen bewegen. Effektiv werden hingegen kleine, weniger mobile Besucher – beispielsweise Ameisen – ausgeschlossen.

Öffnen sich die Blüten dagegen von selbst, kann der Pollen von Windströmungen fort getragen werden. In Innenräumen legten die gelben Körnchen immerhin Distanzen von 22 Zentimetern zurück – diese Entfernung entspricht mehr als der 100fachen Größe der Blüte. Wehte draußen ein ständiger Wind, reiste der Pollen gar weiter als einen Meter.

Folglich können explodierende Blüten sowohl die Bestäubung durch Insekten als auch durch den Wind begünstigten, betonen die Forscher. Doppelt gemoppelt hält schließlich besser.

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