Name: Orchideen

Wissenschaftlicher Name: Familie: Orchideengewächse

Bekannt für: Schönheit, Epiphytismus, Bereitstellung von Vanillearoma, winzige Samen, Mykorrhizae, trügerische Bestäubung, Mykoheterotrophie, medizinische Verwendung, vegetierende Krakatau…

Rekord gebrochen: Die vertrauensvollste Pflanze der Welt…

Die Familie der Orchideen, die Orchidaceae, ist eine der größten Blütenpflanzenfamilien mit einer geschätzten Artenzahl von 26,460 [Maarten Christenhusz et al.,‎ Pflanzen der Welt: Eine illustrierte Enzyklopädie der Gefäßpflanzen; University of Chicago Press, 2017] zu > 27,000]. Während dies wohl bedeutet, dass es fast 27,000 einzigartige Arten geben kann, eine Orchidee zu sein, muss sich dieser Artikel auf Verallgemeinerungen beschränken. Insbesondere möchte ich eine Eigenschaft zelebrieren, die Orchideen besonders gut zeigen: Optimismus. Dieser Optimismus besteht nicht nur darin, dass alles gut wird, sondern zu einem großen Teil dem Vertrauen vieler Orchideen zu verdanken andere Organismen tun das Richtige damit die Orchidee überleben kann. Diese vertrauensvolle Natur wird in drei wichtigen Aspekten der Biologie von Orchideen veranschaulicht, die den gesamten Lebenszyklus umfassen.

Los geht’s: Wir vertrauen auf Schicksale (und Pilze!) …

Die meisten Samen werden mit reichlich Nahrungsreserven in die Welt freigesetzt, um sich als neue unabhängige Pflanzen zu etablieren, bis sie Photosynthese betreiben und ihre eigene Nahrung herstellen können. Orchideen halten den Weltrekord für die kleinsten bekannten Samen. Im Allgemeinen sind ihre Samen so klein, dass sie wie „feiner Staub“ aussehen und nur 0.3 µg wiegen können (das ist weniger als ein Drittel eines millionste von einem Gramm!) für Schomburgkia undulata (Carol Baskin & Jerry Baskin, Samen: Ökologie, Biogeographie und Evolution von Dormanz und Keimung, Zweite Auflage, Academic Press, 2014) *. Diese extrem geringe Masse ist maßgeblich darauf zurückzuführen, dass der Orchideensamen kaum – meist kein – Endosperm besitzt (Baskin & Baskin, 2014). Nahrungsreservegewebe, das typischere Samen enthalten. Das Fehlen dieser eingebauten Nahrungsversorgung bedeutet, dass die keimende Orchidee und der sich entwickelnde Sämling von einer abhängig sind extern Quelle für Fertiggerichte. Und diese Quelle wird, vielleicht etwas überraschend, von einem Pilz bereitgestellt.

Nun, ein Pilz ist ein Organismus, der kann keine Nahrung selbst herstellen – zB durch Photosynthese; es erfordert eine fertige Bio-Nahrungsquelle und ist daher heterotrophe (Nicht autotrophe, wie die meisten grünen Pflanzen). Wie kann ein Heterotroph den Nahrungsbedarf einer Orchidee decken? In einigen Fällen kann der Orchideen fressende Pilz direkt organische Nahrungsquellen im Boden ausbeuten (Sarah Smith, New Phytologist 65: 488-499, 1966; doi: 10.1111 / j.1469-8137.1966.tb05972.x). In anderen erhält der Pilz diese organischen Stoffe von einer anderen blühenden Pflanze, mit der er eine gegenseitige symbiotische Beziehung hat (Baskin & Baskin, 2014). So wirkt eine Orchidee in einigen Fällen wie ein Parasit auf eine andere blühende Pflanze, wenn auch indirekt über einen Pilzvermittler! Es gibt auch Hinweise darauf, dass einige Orchideen das Vorhandensein des richtigen Pilzes benötigen, um die Samenkeimung überhaupt erst zu ermöglichen (Baskin & Baskin, 2014). Wir haben also die Situation, dass das Überleben unserer Orchidee nicht nur davon abhängt, den richtigen Pilz zu finden, um den sogenannten Pilz zu entwickeln Orchideen-Mykorrhiza, aber sein fortgesetztes Überleben, bis es ein unabhängiges, sich selbst ernährendes [autotrophe], ein Photosynthese-Individuum, ist auf Nahrung angewiesen, die von einem pilzlichen „Ammenmädchen“ stammt – und in manchen Fällen letztendlich von einem weiteren unwissenden Blütenpflanzen-„Partner“.

Selbst bei der Photosynthese beziehen einige Orchideen weiterhin einen Teil ihres Bedarfs an organischem Kohlenstoff vom Pilzpartner und haben daher a mixotroph Ernährungsstil (Baskin & Baskin, 2014). Während viele Orchideen den Pilzpartner nur in frühen Entwicklungsstadien als Nahrung nutzen, werden einige niemals grün und photosynthetisch (und daher autotroph…) und „parasitieren“ den Pilzpartner ihr ganzes Leben lang (Tikhonovich & Provorov, Kapitel 14 in Umfassende und molekulare Phytopathologie (Hrsg. Yuri Dyakov et al.), Elsevier, 2007). Solche ernährungsphysiologisch atypischen Blütenpflanzen werden bezeichnet Mykoheterotrophe [Baskin & Baskin, 2014]. Die Beziehungen zwischen Orchideen und Pilzen sind so komplex, dass sie als Raub oder sogar als Parasitismus seitens der Orchidee angesehen werden (Baskin & Baskin, 2014). **.

Das hohe Leben: In (und auf!) Bäumen vertrauen wir…

Während eine beträchtliche Anzahl von Orchideen typische Pflanzen sind, da sie im Boden verwurzelt sind und buchstäblich auf Bodenhöhe leben, haben viele andere einen viel gehobeneren Lebensstil angenommen. Solche Mitglieder können typischerweise viele Meter über der Bodenoberfläche gefunden werden, die etwas prekär auf den Ästen oder Stämmen von Bäumen sitzen. Pflanzen, die auf diese Weise leben, werden bezeichnet EpiphytS. Es gibt etwa 28,000 epiphytische Pflanzenarten (Gerhard Zotz, Pflanzen auf Pflanzen – Die Biologie der Gefäßepiphyten, Springer 2016, p. 16), und „die meisten Epiphyten sind Orchideen und die meisten Orchideen sind Epiphyten“ (Zotz, 2016, S. 37). Fast 19,000 epiphytische Orchideenarten sind bekannt, was nicht nur bedeutet, dass die Orchidaceae fast 70 % aller bekannten Epiphyten ausmachen – sondern der gleiche Prozentsatz der Orchideenarten sind Epiphyten.

Dieser epiphytische Lebensstil hat viele Herausforderungen [Adibah und Ainuddin, Asiatisches Journal für Pflanzenwissenschaften, 10: 97-107, 2011; doi: 10.3923/ajps.2011.97.107], nicht zuletzt die Trennung der Pflanze von ihrer üblichen Wasserquelle, dem Boden. Obwohl weit entfernt vom Boden, werden Wurzeln epiphytischer Orchideen immer noch als wasseraufnehmende Organe verwendet. Hier beziehen sie ihr Wasser typischerweise aus Regenwasser oder der Feuchtigkeit in der Luft, die die in der Luft befindliche Orchidee umgibt, wobei ein spezialisiertes Gewebe, hat das Velamen, für diesen Zweck ***.

Ein Aspekt des vertrauensvollen Wesens dieser Pflanzen zeigt sich beispielhaft im Fall von blattlosen epiphytischen Orchideen. Anstatt andere fleißige Lebensformen auszubeuten und deren organisch reiche Fertignahrung zu „stehlen“, haben sich diese Orchideen entwickelt photosynthetische Fähigkeit in ihren Wurzeln. Dadurch wird Vertrauen in die Fähigkeit von Organen gezeigt, die sich für einen Zweck entwickelt haben, eine völlig neue Rolle zu übernehmen, und dies in einer Geschwindigkeit, die den Rest der Pflanze erhalten kann. Ein weiterer großer Vertrauensaspekt, den die Orchidee in diesem Lebensstil demonstriert, ist, dass die Stange stabil ist und nicht auf den Boden stürzt und die Orchidee wahrscheinlich beschädigt – vielleicht sogar tötet. Alle Lebensformen brauchen Unterstützung, um ihnen durchs Leben zu helfen, epiphytische Orchideen vielleicht mehr als die meisten …

Täuschende Bestäubung: In Begierde vertrauen wir…

Eine der faszinierendsten Arten, wie Orchideen ihr Vertrauen in andere Arten beweisen, ist wohl die Bestäubung. Viele Orchideen verlassen sich auf die Bestäubungsleistungen von Insekten. Während das bei Tausenden von o nicht anders istandere blühende Pflanzenarten, einige Orchideen haben diese Abhängigkeit auf ein extremes Niveau gebracht, indem sie den eigenen Fortpflanzungsdrang des Insekts ausnutzen, um den Fortpflanzungsbedürfnissen der Pflanze zu dienen.

Um die gewünschte Wirkung zu erzielen, setzen solche Orchideen oft Chemikalien in die Luft frei, die nach Geruch riechen Insektengeschlecht Pheromone. Diese Verbindungen werden von männlichen Insekten entdeckt, die sie fälschlicherweise für echte Insekten halten und das Weibchen der Insektenart suchen, auf deren Anwesenheit dieser olfaktorische Hinweis hinweist. Wenn sie dem Duftsignal in Richtung der Orchidee folgen, haben die Insekten dann verstärkende visuelle Hinweise von der Form und Größe der Blume, die wie das weibliche Insekt und somit ein potenzieller Partner aussieht.

Diese Blumen riechen nicht nur und sehen aus wie weibliche Insekten, sie können auch die Textur haben und sich daher „anfühlen“ wie echte. Die Täuschung ist so gut, dass das hoffnungsvolle Männchen oft versucht, sich mit dem „Weibchen“ zu paaren. Obwohl aus dieser amourösen Begegnung keine Insektenreproduktion resultiert, sind die pollenhaltigen Strukturen der Orchidee – Pollinien – sich am Kopf des männlichen Insekts festsetzen. Das Insekt fliegt mit fest anhaftenden Pollinien davon und wiederholt den unbefriedigenden Kopulationsvorgang mit einer anderen Orchideenblüte. Diesmal erfolgt die Übertragung der Pollinien vom Kopf des Insekts auf die weiblichen Organe der Orchideenblüte. Hoffentlich [mehr Orchideenoptimismus!], der übertragene Pollen keimt und die Befruchtung folgt, was zur Schaffung von Orchideensamen führt, um die nächste Generation immer optimistischer Orchideen zu beginnen. Das unglückliche Insekt wird seine falschen sexuellen Begegnungen mit anderen Orchideen fortsetzen und, vermutlich unabsichtlich, der Orchidee helfen, mehr Nachkommen zu produzieren. Mindestens einer der „Partner“ in dieser „Ménage à trois“ erzielt also einen gewissen Fortpflanzungserfolg ****. Passenderweise ist dies 'Insekt falsches Geschlecht' heißt Pseudo-Kopulation.

Auch hier ist der Erfolg von Orchideen eng mit dem Leben eines anderen Organismus verbunden. In diesem Fall ist die Fortpflanzung der Orchidee an die sexuellen Neigungen ihres bestäubenden Insekts gebunden. Aber, und vergessen wir nicht, der Erfolg dieser Praxis hängt von der Pflanze ab Vertrauens dass Insekten weiterhin von der schlauen Orchidee in ihren sexuellen Bemühungen getäuscht werden!

Fazit: Orchideen sind in allen Phasen ihres Lebenszyklus auf die Hilfe anderer Arten angewiesen, seien es Pilze, Insekten oder Bäume. Sie „vertrauen“ darauf, dass die Zusammenarbeit nach Bedarf fortgesetzt wird und dass die optimistische Orchidee auf diese Weise überleben wird.

Vielleicht können wir aus all dem lernen, dass der Erfolg einer Spezies – oft eng! – verbunden mit dem Erfolg (einer) anderen Spezies. Vielleicht sollten wir Menschen von den immer vertrauensvollen Orchideen lernen und erkennen, dass wir als Spezies wahrscheinlich besser überleben als Mitglieder einer biologisch vielfältigen Gemeinschaft auf diesem Planeten …?

* Orchideensamen sind nicht nur leicht, sie können auch nur 0.18 mm (Oberonia iridifolia), und bis zu 4 Millionen Samen können in einer einzigen Kapsel vorhanden sein (Cycnoches ventricosum var. Chlorocholon) (Baskin & Baskin, 2014). Und, verjüngend (und auch optimistisch …), gehörten winzige, vom Wind getragene Samen von vier terrestrischen Orchideenarten zu den ersten Pflanzen, die sich wieder ansiedelten Krakatoa, nachdem die Pflanzenwelt auf der Insel 1883 durch vulkanische Aktivität zerstört wurde (Baskin & Baskin, 2014).

** Was auch zeigt, dass nur weil etwas a heißt Mykorrhiza muss nicht unbedingt bedeuten, dass es sich um eine für beide Seiten vorteilhafte Vereinbarung für Pilz- und Pflanzenpartner handelt …

*** Das Velamen, eine Innovation, die so wichtig ist, dass es als Multifunktionales Schutz vor ultravioletter Strahlung für die photosynthetischen Gewebe der Luftwurzeln der epiphytischen Orchidee und soll es auch sein gefunden in Wurzeln von nicht-epiphytischen Orchideen und anderen monokotylen Landpflanzen...

**** Und obwohl dieser Grad der bestäubenden Spezialisierung, bei der die Zukunft der Orchidee eng mit dem Schicksal eines Insekts verbunden ist, wie das Orchideenäquivalent aussehen mag alle Eier in einen Korb legen, ist diese hochspezifische Bestäubungsstrategie bemerkenswert effizient (Giovanni Scopece et al., Der amerikanische Naturforscher 175: 98-105, 2010; doi: https://doi.org/10.1086/648555).

Und schließlich, wenn Sie mehr Orchideen in Ihrem Leben haben möchten (und wer würde das nicht tun?), ist es noch nicht zu spät, Simon Pugh-Jones' 365 Tage Orchideen.