Schnittbilder diverser Pflanzen

Hier werden diverse Pflanzenschnitte präsentiert. Es handelt sich bei den Bildern um Schnitte durch Stiele, Blätter und Blüten. Durch diese Schnitte kann man von oben auf die Saft führenden Röhren und deren Anordnung innerhalb der Pflanze schauen. Jede Pflanze zeigt eine andere Anordnung ihrer Saft leitenden Röhren und Zellen. Anhand dieser Figuren, die manche Mikroskopiker spöttisch "Häkeldeckchen" nennen, kann der Botaniker Rückschlüsse auf die Pflanzenart ziehen.

Der Botaniker spricht von Pflanzenzellen (Vakuolen) was gerade bei Schülern immer wieder zu Mißverständnissen führt. Im physikalischen Sinn sind es nämlich keine flachen Zellen, sondern Röhren, die von der Wurzel bis zu den Blättern führen. Es sind aber keine komplett durchgehenden Röhren, eher lange Rohrabschnitte, die miteinander auch seitlich vernetzt sind. Wir müssen uns das vorstellen wie ein Bündel Strohhalme das wild zusammengebunden und quer in dünne Scheiben geschnitten wird. Man schaut bei einem Schnitt also von oben auf die Röhren, die dann wie runde Zellen aussehen.

Die Präparate sind größtenteils Geschenke oder Leihgaben von Kollegen, die sich seit Jahren mit diesem botanischen Fachgebiet in der Mikroskopie beschäftigen.

Herausragende Arbeiten aus diesem Fachgebiet findet man auch auf der Webseite des MKB Bonn - von Jörg Weiß, von dem auch die meisten der hier gezeigten Präparate stammen.



Hier auf der Seite sind folgende Schnittbilder zu sehen:

1. Distel
2. Oregano
3. Hortensie
4. Fichtennadel
5. Efeu
6. Weißwurz (wohlriechender)
7. Weinrebe (Vegetationskegel)
8. Nadel der sibirischen Tanne                          
9. Palmfarn Blatt Querschnitt                          
10. Nadel der Drehkiefer                        
11. Schnitt durch den Stachel eine Himbeere    
12. Längsschnitt durch einen Geranienstiel      


Querschnitt durch den Stängel einer Distel.

Der Schnitt wurde im Phasenkontrast mit einem untergelegten Blaufilter fotografiert. Durch das blaue Licht werden die floureszierenden Mineralien und Kristalle in den Pflanzenzellen sichtbar, die man zusätzlich mit einem drehbaren Polfilter verstärken oder abschwächen kann.








Oregano

Im gleichen Beleuchtungsverfahren, nur ohne Blaufilter, wurden die folgenden Bilder von einem Oregano Stiel hergestellt.








Ein Querschnitt durch den Ast einer Hortensie.

Diese Bilder wurden im normalen Durchlichtverfahren hergestellt.






Beim zweiten Bild sehen wir einen Ausschnitt der zur Orientierung für die folgenden, stark vergrößerten Aufnahmen dient. Sie zeigen einen Blick von oben in die Pflanzenröhren, die sich wie Adern durch den Ast ziehen. Die "Tüpfel" arbeiten wie Ventilklappen und stellen die Verbindung zu der benachbarten Röhre her. Sie dienen dem Austausch von Nährstoffen und haben mit Sicherheit auch eine wichtige Funktion bei der internen Kommunikation, die von der Wurzel bis zur Blüte, innerhalb der Pflanze stattfindet.

Man weiß in der Zwischenzeit, dass Pflanzen bei Schädlingsbefall Schadstoffe, in die von den Schädlingen befallenen Bereiche transportieren, um diese zu vertreiben oder das gedeihen ihrer Brut durch Austrocknung zu unterbinden.





Der frisch geschnittene Sproß eines Efeu  

Er ist besonders hübsch anzuschauen. Man kann noch den Pflanzensaft in den Röhren sehen, der nach einiger Zeit austrocknet und auskristallisiert.






Beim vierten Bild sieht man, bei 400 facher Vergrößerung, ein auskristallisiertes Mineral unbekannter Herkunft. Die Mineralien sind Nährstoffe, die von der Wurzel bis in die Blätter durch die Röhren transportiert werden. Der Raum in dem sich der Saft befindet nennt man Vakuole.






Der wohlriechende Weißwurz -  Polygonatum odoratum  

Er gehört zu den Spargelgewächsen und zeigt im Durchlicht unter dem Mikroskop eigentlich eine ganz normale Ansicht eines Schnittes.

Erst im polarisierten Licht wird die ganze Pracht der kristallisierten Mineralien in den Pflanzenzellen sichtbar.





Die rosettenartigen Kristalle in den Zellen bestehen aus Calciumoxalat. Die gekreutzten hellen Teilchen dürften Zuckerreste aus dem Pflanzensaft sein, die unter dem polarisierten Licht dieses Bild zeigen.





Der Vegetationskegel einer Weinrebe im Schnitt

Als Vegatationskegel bezeichnet man die Spitze eines Pflanzensprosses an dem die Pflanze weiter wächst. Hier bildet die Pflanze die Zellen, die für das Längenwachstum zuständig sind.

Am Beispiel eines Schnittes, der von Bodo Braunstorfinger hergestellt und präpariert wurde, können wir die unterschiedlichsten Pflanzenzellen eines Vegetationskegels erkennen.






Die Schnittrichtung im Übersichtsbild soll nur als Anhaltspunkt dienen, da die exakte Lage bei jedem Vegetationsknoten ein anderes Aussehen hat.





Ein Querschnitt durch eine Fichtennadel

Die Fichtennadel wurde in mehreren Ebenen geschnitten. Die einzelnen Scheibchen, die nur wenige Mikrometer dick sind, wurden anschließend gefärbt. Durch die unterschiedlichsten Inhaltsstoffe in der Fichtennadel wird auch die Färbung beeinflusst. Man kann das an den Farbunterschieden bei den Hellfeld Aufnahmen deutlich erkennen.






Die unteren Bilder haben eine ganz besondere Ästhetik. Sie zeigen die Fichtennadel im Dunkelfeld und im leicht polarisiertem Licht.






Die Vergrößerungen liegen zwischen 25 und 160 fach. Bei den Ausschnittsvergrößerungen kann man sehr schön die aneinander liegenden Röhren erkennen.





Ein Querschnitt durch die Nadel einer sibirischen Tanne            


Die sibirische Tanne ist ein imposanter Nadelbaum den man zu den Kiefergewächsen zählt. Der Baum wird 30 bis 45 Meter hoch. Seine Nadeln sind sehr kräftig und stabil und unterscheiden sich deutlich von denen einer heimischen Fichte.

Hier sehen wir ein Nadelschnitt-Präparat, das Jörg Weiß vom Mikroskopischen Kollegium Bonn (MKB) hergestellt hat. Die Bilder zeigen die dreijährige Nadel der sibirischen Tanne im Querschnitt. Die Präparation erfolgete nach dem gleichen Schema wie bei der Fichtennadel. Ein hundertstel Millimeter dickes Scheibchen der Tannennadel würde nach der Fixierumng und dem Einfärben auf einen Objektträger gebracht und eingedeckt.






Man kann in der Mitte der Nadel sehr schön das Leitbündel erkennen. Auch die runden, markanten Harzkanäle sind sehr gut zu sehen.





Die Nadel der sibirischen Tanne unterscheidet sich auch in ihrem Aufbau von einer Fichtennadel.





Im oberen Bereich des Nadelschnitts sehen wir die palisadenförmig angeordneten Assimilationszellen. Der Botaniker bezeichnet sie als das Assimilationsparenchym.

Als Parenchym bezeichnet der Botaniker Zellgewebe, die eine ganz bestimmte Funktion erfüllen.

Der Begriff Parenchym kommt aus dem Griechischen und bedeutet so viel wie „ das daneben Hineingegossene“. Somit ist das Parenchym eigentlich nur als ein Oberbegriff zu verstehen.





Die letzten beiden Bilder zeigen den Vergleich zwischen dem normalen Durchlicht und dem Dunkelfeld Phasenkontrast. Es handelt sich hier um das gleiche Präparat. Durch die Veränderung der Lichtführung werden unscheinbare Bereiche hervorgehoben, andere Bereiche werden unterdrückt.





Wenn man die Probe zwischen zwei gekreuzten Polfiltern betrachtet, leuchten alle kristallisierten Bestandteile und Inhaltsstoffe der Pflanze hell auf.









Hinweis für Mikroskopiker:

In der unteren Reihe sieht man den Vergleich zwischen einem Zeiss Jena 6,3/0,16 POL Objektiv und einem Zeiss 10/0,22. Das POL Objektiv hebt die Farbe deutlich an.






Querschnitt durch die Nadel einer Drehkiefer - Pinus contorta                



Auch die Nadel einer Drehkiefer zeigt unter dem Mikroskop ein komplett anderes Bild als die vorherigen Baum Nadeln. Im Aufbau und in den Farben unterscheiden sich die Nadeln erheblich voneinander.






Hier im polarisierten Licht kommt die Schönheit des Nadelquerschnitts voll zur Geltung. Links oben sieht man den Rest einer Fussel, die sich beim Präparieren unter das Deckglas gesegelt ist und erst danach entdeckt wurde.






Hier noch ein paar bemerkenswerte Details, die erst bei der Durchmusterung dieses interessanten Schnittes aufgefallen sind.






Beim Schneiden der Kiefernadel sind einige Teilbereiche der Zellen im Nadelkern eingerissen. Die Zellwände und Teile des herausgerissenen Stützgewebes haben sich zu federartigen Schlingen und Schlaufen zusammengekringelt und sich zwischen den übrig gebliebenen Zellen eingelagert.


Die Pfeile deuten auf die federartigen Schlingen und Schlaufen hin. Die Kreise kennzeichen die eingerissenen Zellbereiche.

Das vierte Bild wurde mit einem 63er Objektiv gemacht und entspricht etwa 630 facher Vergrößerung, bei einer Bildbreite von 0,18 Millimeter. Das ist so ziemlich die Grenze dessen, was man in der Mikrofotografie noch einigermaßen ansehnlich darstellen kann. Bei noch höheren Vergrößerungen verschieben sich die Farben, weil wir mit der optischen Auflösung in den Bereich der Lichtwellenlängen kommen. Bei eintausendfacher Vergrößerung ist alles grau in grau und man kann keine Farben mehr erkennen.






Palmfarnblatt des Brotpalmfarns – Encephalartos lehmannii


Diese Pflanze wächst ursprünglich in Südafrika und gehört zur Gattung der Brotpalmfarne (Encephalartos). Man findet sie am häufigsten in den östlichen Kap Provinzen im Einzugsbereich der Flüsse Groot und Sundays.

Die Palme liebt sandige Böden in Sandstein Gegenden und wird als Ziergewächs auch in den Großgärtnereien Europas aufgezogen. Ihren Namen hat sie vom Hamburger Zoodirektor Johann Georg Christian Lehmann bekommen, der in den dreißiger Jahren Palmfarne untersucht und klassifiziert hat.

Hier sehen wir eine Bilderübersicht, die schon fast einen künstlerischen Touch hat.






Die beiden ersten Bilder der unteren Serie wurden im Durchlicht fotografiert. Alle anderen Bilder, bei denen die kristallisierten Mineralstoffe wie Diamanten aufleuchten, wurden im polarisierten Licht gemacht.






Es folgen ein paar Animationen aus der oben gezeigten Bildergalerie.


Bei den wechseln blinkenden Bildern sehen wir einmal den Pflanzenschnitt im Durchlicht-Hellfeld und einmal im polarisierten Licht. Es handelt sich dabei um denselben Bildauschnitt. Man muss es mehrfach anschauen um es genau zu erkennen.


Bitte auf folgenden Link klicken um die Animation zu öffnen    jrkch6wd.gif


Beim zweiten Bild muss man noch etwas genauer hinschauen. Diese beiden Bilder zeigen den Blattschnitt einmal im polarisierten Licht und einmal mit zusätzlichem Phasenkontrast. Dabei seht man wie der Phasenkontrast die Abbildung noch räumlicher erscheinen lässt.


Hier klicken um die Animation zu öffnen                                  ccwgvxrv.gif



Die Aufnahme mit dem zusätzlichen Phasenkontrast ist die mit dem bunten Lichtreflex oben rechts.





Schnitt durch den Stachel einer Pracht Himbeere - Rubus spectabilis








Längsschnitt durch den Stiel einer Geranie          



Die Geranien zählen bei uns zu den beliebtesten Balkonpflanzen. Sie gehören zur Familie der Storchschnabelgewächse und wurden im siebzehnten Jahrhundert durch Kaufleute aus Südafrika in unsere europäischen Regionen gebracht. Sie wurden von den Blumenhändlern Geranien genannt obwohl sie eigentlich zur Gattung der Pelargonien gehören.
Von den Pelargonien gibt es unzählige Arten. Allein in Südafrika sind 250 Wildarten dieser Pflanze registriert. Der Name findet seinen Ursprung in dem griechischen Wort "pelargos", was soviel wie Storchenschnabel heisst. Das ist ein Hinweis auf die Strochenschnabelform der Pflanzenfrucht.



      



Die Geranien haben einen intensiven, aufdringlichen Duft und ihr Saft greift beim Schneiden der Pflanzenstiele die Stahlklingen von Mikrotom Messern an. Der Saft hat eine violette Farbe und lässt sich nach wenigen Minuten kaum noch vom Mikrotom Messer abwischen. Eine mikroskopische Untersuchung hat ergeben, dass sich der Pflanzensaft regelrecht in die Messerklinge ätzt. Gute Mikrotom Messer sind sehr scharf und schnitthaltig, können aber rosten. Bei Edelstahlmessern tritt dieser Effekt nicht auf.

Der Längsschnitt wurde Ende November gemacht, als die Wachstumsperiode der Geranie praktisch schon beendet war.
Die Bilder zeigen den Längsschnitt durch den Stiel der Pflanze, der mit einem Schlittenmikrotom gemacht wurde.

Die Übersichtsaufnahmen wurden mit einem 105 mm Makro Objektiv gemacht. Dabei wurde der Objektträger vor den hellen Monitor gehalten, der als Hintergrundbeleuchtung zweckentfremdet wurde.

Das letzte Bild zeigt eine federartige Struktur. Das sind aber keine Aufwicklungen, sondern die durch den Schnitt herausgezogenen Wandversteifungen der Tracheiden. Die Tracheiden sind langgezogene Zellen die das Wasser in der Pflanze transportieren.

Dieses Bild wurde im polarisierten Licht unter dem Mikroskop gemacht.