Botanik: Birke (Betula). Woher kommt bei der Birkenrinde die weiße Farbe? *

Begonnen von Hans-Jürgen Koch, März 09, 2012, 14:17:25 NACHMITTAGS

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Hans-Jürgen Koch

Liebe Pflanzenfreunde,

der germanische Name Birke bedeutet hell, wegen der weißen Rinde. Der alte Name Mai (e) für die Birke steht mit Maibräuchen im Zusammenhang und versinnbildlicht beginnendes grünen, Wachsen und Lebenskraft. Von ,,Maia", lat. Göttin des Wachstums. Auch beim Richtfest eines Neubaus wird der Giebel oft mit einer Birke geschmückt. Wegen  ihres großen Lichtbedürfnisses bevorzugen die Birken Waldränder und Lichtungen.
Die Gattung kommt nur auf der Nordhalbkugel vor. In der Heilkunde werden die Blätter der Birke vor allem im Nieren-Blasen-Bereich und für Haut und Haare eingesetzt.
Es gibt ca. 35 bis 60 Arten, die Angaben schwanken beachtlich. Es gibt viele Hybriden (Kreuzung zwischen Eltern verschiedener Arten oder Unterarten).

Vorstellen möchte ich drei Birken – Arten.

Systematik:
Ordnung: Buchenartige (Fagales)
Familie: Birkengewächse (Betulaceae)
Gattung: Birken
Wissenschaftlicher Name:  Betula

Bild 01 Illustration

Hänge-Birke (Betula pendula).
http://de.wikipedia.org/wiki/Birken

Bild 02 Schnittstelle , Mandschurische Birke (Betula platyphylla)

Foto: Thomas Schoepke
www.plant-pictures.com

Reichert - Jung Schlittenmikrotom Hn 40 - Schnittstärke beträgt 30 µm

Arbeitsanleitung:

Original Färberezept siehe Seite von Herrn Armin Eisner http://www.aeisner.de/
W-3A-Färbung nach Wacker (Acridinrot-Acriflavin-Astrablau) modifiziert

Arbeitsablauf :
1. Probe liegt in 30 % Ethanol.
2. Aqua dest. 3x wechseln je 1 Minute.
3. Vorfärbung Acridinrotlösung 8 Min.
4. 1x auswaschen mit Aqua dest. .
5. Acriflavinlösung (differenzieren bis gerade keine Farbwolken mehr abgehen - Lupenkontrolle) ca. 12 Sekunden !!!.
6. 2 x auswaschen mit Aqua dest..
7. Nachfärbung Astrablaulösung 2 Minute.
Bei der Nachfärbung mit Astrablau eine Mischung aus Astrablau und Acriflavin im Verhältnis 4 : 1 verwendet (blau + gelb = grün).
8. Auswaschen mit Aqua dest. bis keine Farbstoffreste auf dem Objektträger verbleiben.
9. Entwässern mit 2x gewechseltem Isopropylalkohol ( 99,9 % ).
10. Als letzte Stufe vor dem Eindecken Xylol einsetzen.
11. Einschluss in Entellan.
Ergebnis :
Zellwände blaugrün bis grün, verholzte Zellwände leuchtend rot, Zellwände der äußeren Hypodermis orangerot, Cuticula gelb, Zellwände der innenliegenden Hypodermis tiefrot.

Fotos: Nikon D5000, die Übersichtsaufnahmen wurde mit ,,MagniFlash" erstellt.

Mandschurische Birke (Betula platyphylla)

Die Mandschurische Birke treibt 2 – 3 Wochen vor anderen Birken aus. Es ist die auffälligste ostasiatische Art. Die weiße Stammrinde blättert nicht ab.

Junger Spross, Querschnitt

Das Schneiden eines Birkensprosses ist problematisch. Sehr häufig löst sich die Rinde ringförmig ab. Es waren viele Schnitte nötig.

Bild 03 Übersicht, Spross, Mandschurische Birke (Betula platyphylla)

Die Übersichtsaufnahme wurde mit ,,MagniFlash" erstellt.

Bild 04 Junger Spross,  Vergrößerung aus der Übersicht mit Beschreibung, Mandschurische Birke (Betula platyphylla)

CU = Cuticula, EP = Epidermis, RP = Rindenparenchym, SK = Sklerenchym, pZ = parenchymatische Zellen, PH = Phloem, K = Kambium, XY = Xylem, T = Trachee, PMS = primärer Markstrahl

Bild 05 starke Vergrößerung, Mandschurische Birke (Betula platyphylla)

Xylemzellen, sind eigentlich keine Zellen sondern dickwandige Röhren aus Zellen entstanden, die abgestorben sind. Sie besitzen innen Wandversteifungen.

Bild 06  starke Vergrößerung, Mandschurische Birke (Betula platyphylla)

Xylemzellen

Bild 07 starke  Vergrößerung, Mandschurische Birke (Betula platyphylla)

Xylemzellen

Bild 08 starke  Vergrößerung, Mandschurische Birke (Betula platyphylla)

Kambium (blau) mit Xylemzellen und rechts ein Markstrahl.
Kambiumzellen sind embryonale Zellen, die sich fortlaufend teilen; sie bilden die Wachstumsschicht.

Bild 09, Auflicht – Fluoreszenzaufnahme Mandschurische Birke (Betula platyphylla)

Fluoreszenzaufnahmen mit Anregungswellenlänge RoyalBlue mit 455 nm, 3 Watt LED

Ermans Birke (Betula ermanii)

Auch Gold- oder Steinbirke genannt. Die Ermans Birke ist im pazifischen Ostasien von Japan bis Kamtschata verbreitet. Die Rinde blättert mit feinen Querstreifen ab.

Spross, Querschnitt

Bild 10 Übersicht, Spross Ermans Birke (Betula ermanii)

Die Übersichtsaufnahme wurde mit ,,MagniFlash" erstellt.

Bild 11 Vergrößerung aus der Übersicht mit Beschriftung, Ermans Birke (Betula ermanii)

PH = Phellem, PHG = Phellogen, PHD = Phelloderm, PH = Phloem, K = Kambium, T = Tracheen, XY = Xylem

Hier gibt es ein sehr interessantes Detail.

Woher kommt bei der Birkenrinde die weiße Farbe?

Das Periderm gibt es zweimal, nach außen folgt noch einmal das gleiche mit nur einer Zelllage Phelloderm. Die mehreren dünnen Phellem – Schichten sind mit Luft gefüllt und brechen und reflektieren daher das Licht wie z.B. Schnee, daher das Weiß der Birkenrinde.

Bild 12 Auflicht – Fluoreszenzaufnahme, Ermans Birke (Betula ermanii)

Fluoreszenzaufnahmen mit Anregungswellenlänge RoyalBlue mit 455 nm, 3 Watt LED

Blattstiel, Querschnitt

Bild 13 Blattstiel, Übersicht, Ermans Birke (Betula ermanii)

Die Übersichtsaufnahme wurde mit ,,MagniFlash" erstellt.

Bild 14 Blattstiel, Vergrößerung aus der Übersicht mit Beschreibung, Ermans Birke (Betula ermanii)

CU = Cuticula, EP = Epidermis, RP = Rindenparenchym, HY = Hypodermis, PR = Protoxylem, Xy = Xylem, PH = Phloem, SK = Sklerenchym, ST = Strahlenparenchym
Man sieht einen deutlichen Unterschied der Gewebe Hypodermis und Rinde. Eindeutig ist das nicht und könnte nur durch einen Untersuchung der Entwicklung geklärt werden. Habe ich richtig beschriftet?

Bild 15 Hufeisenförmiges Leitbündel, Ermans Birke (Betula ermanii)


Bild 16  Auflicht – Fluoreszenzaufnahme, Ermans Birke (Betula ermanii)

Fluoreszenzaufnahmen mit Anregungswellenlänge RoyalBlue mit 455 nm, 3 Watt LED

Maximowiczs Birke ( Betula maximowicziana)

Auch Lindenblättrige Birke genannt. Sie hat die größten Blatter aller Birken, durch die herzförmige Spreitenbasis an ein Lindenblatt erinnernd.  Die Maximowiczs Birke hat eine dünn abrollende, graue bis weißlich, rosa schimmernde Rinde.

Spross, Querschnitt

Bild 17 Spross, Übersicht, Maximowiczs Birke ( Betula maximowicziana)

Die Übersichtsaufnahme wurde mit ,,MagniFlash" erstellt.

Bild 18 Vergrößerung aus der Übersicht, Maximowiczs Birke ( Betula maximowicziana)


Bild 19 Vergrößerung aus der Übersicht, Maximowiczs Birke ( Betula maximowicziana)

Jahresring im Xylem

Bild 20 Maximowiczs Birke ( Betula maximowicziana)

Dünn abrollende Rinde.

Blattstiel, Querschnitt

Bild 21 Blattstiel, Übersicht, Maximowiczs Birke ( Betula maximowicziana)

Die Übersichtsaufnahme wurde mit ,,MagniFlash" erstellt.

Bild 22 Leitbündel, Vergrößerung aus der Übersicht, Maximowiczs Birke ( Betula maximowicziana)


Bild 23 Leitbündel, Vergrößerung aus der Übersicht, Maximowiczs Birke ( Betula maximowicziana)


Bild 24 Gegenüberstellung der drei Birken Arten.

Leider fehlt mir bei der Mandschurischen Birke der Blattstiel.

Literatur:

Gregor Aas/ Andreas Riedmiller ,,Bäume", ISBN 3-7742-4058-2
Peter A. Schmidt/ Ulrich Hecker ,, Taschenlexikon der Gehölze", ISBN 978-3-494-01448-7

Danke an Detlef für den Hinweis zur weißen Birkenrinde.

Mit freundlichem Gruß

Hans-Jürgen


Plants are the true rulers - Pflanzen sind die wahren Herrscher.

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Gerne per "Du"

Klaus Herrmann

Lieber Hans-Jürgen,

danke für diese schöne vergleichene Übersicht über die Birken! Deine Übersichtsbilder mit den ganzen Schnitten sind immer ein Genuß!

Die weiße Rinde habe ich im Herbst 2009 fleißig von Birken abgezogen um das Betulin daraus zu extrahieren. Mühsamer, als ich mir das vorgestellt hatte das dann zum kristallisieren zu bringen, hat aber dann doch noch geklappt!

http://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=3240.15
Mit herzlichen Mikrogrüßen

Klaus


ich ziehe das freundschaftliche "Du" vor! ∞ λ ¼


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David 15

Lieber Hans-Jürgen,

Sehr gute Dokumentation !

Zu Bild 14: Den Unterschied zwischen Hypodermis und Rindenparenchym sehe ich auch sehr deutlich. Ich vermute mal, dass es sich bei der Hypodermis(Die Profis mögen mich korrigieren)  um Kollenchym handelt. Ich glaube das deshalb weil man relativ deutlich die stark dunkelgefäbrten, gequollenen Primärwande sieht. In Jörgs Beiträgen sieht das Kollenchym ebenfalls so aus. Es ist aber wie gesagt nur eine vermutung  :)

Noch eine kleine Anmerkung: In Bild 14 hast du ''RP'' und ''PR'' stehen. In der Beschreibung hast du allerdings zwei mal ''RP=Rindenparenchym'' geschrieben.

Viele Grüße
David
''Wir leben in einem gefährlichen Zeitalter. Der Mensch beherrscht die Natur, bevor er gelernt hat, sich selbst zu beherrschen.'' ( Albert Schweitzer)

Vorstellung: ''Hier''

Fahrenheit

Lieber Hans-Jürgen,

vielen Dank für Deinen schönen Beitrag! Besonders die Bilder vom jungen Spross der Mandschurischen Birke haben es mir angetan. Färbung und Schnitt sind wirklich sehr schön geworden.

Interessant auch das Bild 10: im Spross der B. ermanii findet sich zwischen 12:00 und 4:00 Uhr Reaktionsholz. Ein Vergleich mit dem unveränderten Xylem der gegenüberliegenden Seite bei höherer Vergrößerung wäre sicher interessant.

Herzliche Grüße
Jörg 
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Hans-Jürgen Koch

Liebe Freunde,

danke für Euer Lob.

@Klaus,
den Versuch mit dem Betulin werde ich testen. Dank für den Tipp.

Lieber David,

danke für Deinen Hinweis. Protoxylem hatte ich vergessen.

@Jörg,

zwei Bilder  vom Spross  der Ermans Birke (Betula ermanii) in höherer Vergrößerung habe ich erstellt.

Bild 25 Reaktionsholz, Ermans Birke (Betula ermanii)


Bild 26 unverändertes Xylem, Ermans Birke (Betula ermanii)


Gruß
Hans-Jürgen
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Gerne per "Du"

Bastian

Lieber Hans-Jürgen,

vielen Dank für den Beitrag, denn als jemand der seit Jahren immer wieder Birkenpech nach einem mittelalterlichen Verfahren herstellt, habe ich schon so manche gefällte Birke komplett geschält und zu Pech destilliert, wovon ja wahrscheinlich auch ein Teil Betulin sein müsste? Nun weiß ich dank Deines Beitrags auch warum die Rinde weiß erscheint. Super!

Abgesehen davon finde ich als absoluter Laie den mikroskopisch sichtbaren Unterschied zwischen Reaktionsholz und unverändertem Xylem beachtlich. Ich hätte nie gedacht dass man das so deutlich sieht!

Herzlich,
Bastian




moräne

Hallo Bastian
Hallo Hans - Jürgen
Ich glaube, nachdem ich auch schon etliche Birken geschält habe und der Bastian sich als Hersteller von mittelalterlichen Produkten entpuppt, darf ich Ihm auch eine Frage stellen.
Ich suche schon seit langem nach holzessigsaurem Eisen, was man 1800 zum Seidenbeizen verwendete, und was beim Messerschleifen mit den damaligen Riesenschleifsteinen und deren  Schleifwasser in Eichenholzbehältern  entstand.
Hast Du so etwas zufälligerweise auch schon hergestellt?
Als Frage an die Botaniker : Gibt es hier auch jemand der Flavonide ( Birkenfarbstoff ) u. s. w. auf seinen Objektträgern hat?
Grüße Gerd

Hans-Jürgen Koch

Hallo Bastian
,
danke für Dein Interesse.

Ich hatte einmal Gelegenheit die Gewinnung von Birkenpech zu sehen.
Birkenteer ist ein Teufelszeug! Das Ganze ist wegen der schwefligen Abgase nicht ungefährlich! Dioxin und Schwefel werden freigesetzt. Verwendet haben wir morschen Birken, von denen sich die Rinde leicht lösen lässt.

Gruß
Hans-Jürgen
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Bastian

#8
Lieber Hans-Jürgen, lieber Gerd,
Wenn Du es mir gestattest, Hans-Jürgen, antworte ich Gerd hier in Deinem Beitrag, obgleich es ein wenig OT ist.
ich hatte nicht gewusst, dass derart giftige Beiprodukte entstehen. Vom Schwefel jedenfalls habe ich nichts gerochen. Ich habe auch erst nachsehen müssen was holzessigsaures Eisen ist. So, nun dass ich es weiss kann ich sagen dass ich es vielleicht unwissentlich mit hergestellt habe, um es dann zusammen mit den anderen flüssigen Destillaten solange zu verdampfen bis ich mein Birkenpech hatte. Also Gerd, nein ich habe noch nicht hergestellt, aber das kann man ändern  ;)

Im übrigen, dachte ich, und ich bitte die mitlesenden Fachleute mich zu korrigieren, dass Birkenteer aus Birkenholz und Rinde hergestellt wird, ganz analog dem Buchenteer. Das Birkenpech, welches ich zum Kleben nutze, wird aber nur aus der Rinde hergestellt.

Herzlich,
Bastian

moräne

Hallo Hans Jürgen
nachtragend möchte ich doch ausdrücken, daß Deine Schnitte in den niedrigen Vergrößerungen Strukturen zeigen, die ich immer bemerkenswert finde.
zu den Einzelzellen sage ich weniger, denn die Steine stehen mir näher
Grüße
gerd

Rawfoto

Guten Morgen Hans-Juergen

Ich finde die Gegenueberstellung der drei Birkenarten spitze, die Unterschiede sind schon gigantisch ...
Das wirft bei mir die Frage auf wie weitere Birkenarten aussehen, die Idee regt zum Denken an.

Liebe Gruesse :-)

Gerhard
Gerhard
http://www.naturfoto-zimmert.at

Rückmeldung sind willkommen, ich bin jederzeit an Weiterentwicklung interessiert, Vorschläge zur Verbesserungen und Varianten meiner eingestellten Bilder sind daher keinerlei Problem für mich ...

Fahrenheit

Lieber Hans-Jürgen,

vielen Dank für die beiden Detailaufnahmen, die den Unterschied zwischen "normalem" Holz und Reaktionsholz sehr schön herausstellen. Die Auskleidung der Xylemparenchymzellen mit Zellulose ist auch optisch immer wieder ein Genuss.

Lieber Gerhard,

da wage ich doch zu widersprechen: ich finde die Unterschiede in den Spross- und Blattquerschnitten der drei Betula-Unterarten nicht als so gewaltig. Der größte Teil geht m.E. auf das unterschiedliche alter der Sprosse zurück.
Der B. platyphylla Spross scheint einjährig zu sein. Hier ergibt sich für mich noch die größte Abweichung im Bereich des Markparenchyms. Das kann allerdings auch eine Täuschung sein, da leider ein Maßstab fehlt. Auch  hat sich hier noch kein Periderm entwickelt, es gibt nur die primäre Rinde.
B. ermanii ist dreijährig - der letzte Ring ist auf der Seite mit dem Reaktionsholz deutlich dicker. Die Zelluloseeinlagerung ist also nicht die einzige Reaktion auf die ungleichmäßige Belastung.
Und B. maximowicziana ist zweijährig. Hier ist eine Lentizelle getroffen, es scheint sich also um einen Sprossabschnitt mit brauner Rinde zu handeln - daher fehlt das doppelte Periderm (oder wird es erst später gebildet?)

Herzliche Grüße
Jörg
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Rawfoto

Hallo Joerg

Danke fuer Deinen Einspruch, Du hast mich damit einen deutlichen Schritt weitergebracht. Die Frage in Richtung Vergleichbarkeit in der wissenschaftlichen Fotografie ist mir zwar bekannt aber, warum auch immer, ich habe das bei der Betrachtung nich in den Vordergrung gebracht!

Durch dieses Beispiel wird mir das in der naechsten Zeit sicher nicht wieder passieren!

Heute ist also wieder ein echt guter Tag, wenn die Theorie mit einem Praxisbeipiel verknuepft wird tue ich mir immer deutlich leichter ==> grosses Danke!!!

Liebe Gruesse :-))

Gerhard
Gerhard
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Fahrenheit

Lieber Gerhard,

es freut mich, wenn ich Dir ein wenig helfen konnte! Ich gebe zu, ich habe auch drei mal hin geguckt, bevor ich geantwortet habe.  :)

Herzliche Grüße
Jörg
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