Botanik: Nachtfalter - Orchidee (Phalaenopsis) *

[Hans-Jürgen Koch]

Die Nachtfalter – Orchideen haben ihren Namen wegen ihrer
Ähnlichkeit mit Nachtfalterschmetterlingen. Wir kenn etwa 50 Arten der tropischen Zonen Asiens. Einen besonderen Reiz erhalten sie durch absonderliche Fortsätze des Labellums.
Als Labellum oder Lippe, auch Honiglippe, wird in der Botanik das besonders markant ausgebildete, oft, aber nicht immer, größere, mediane Kronblatt der Blütenhülle der Orchideen.
Der Name Orchidee Orchidaceae führt unsere Vorstellung in geheimnisvolle Tropenwälder wo in einer drückend warmen und feuchten Atmosphäre die schönsten Blumen in den unwahrscheinlichsten Formen und Farben wachsen.
Die Orchideen sind vornehmlich Tropenbewohner.
Orchideen gibt es in zahlreichen Farben und Formen, rund 30.000 Arten sind bisher bekannt.

Bild 01 Habitus, Nachtfalter - Orchidee (Phalaenopsis)

Foto: H.-J_Koch

Vor rund 60 Millionen Jahren entwickelte sich die erste orchideenartige Pflanze. Damals schwebte sie noch nicht wie heute in den Baumwipfeln eines Regenwaldes, sondern wuchs in Indonesien am Boden. Bis sie ihr Leben auf Bäumen und ohne Erde als Nahrungsquelle einrichtete, dauerte es vermutlich noch viele Millionen Jahre.
Abdrücke auf Stein, sogenannte Fossilien, fand man nur wenige. Das zartblättrige Urgewächs war dafür nicht besonders geeignet. Die seltenen Funde wurden von Forschern auf etwa 15 Millionen Jahre geschätzt.
Die Pflanzentaxa der Familie Orchideen unterscheiden sich nur durch einige wenige eindeutige Merkmale von anderen verwandten Pflanzenfamilien der Einkeimblättrigen Pflanzen. Dabei gibt es trotz der vielfachen Merkmale, die bei den meisten Orchideenarten zu finden sind, nur sehr wenige, die bei allen vorkommen.

Bild 02 Blätter, Nachtfalter - Orchidee (Phalaenopsis)

Foto: H.-J_Koch

Orchideen weisen folgende spezifische Merkmale auf:
Orchideenblüten besitzen in der Regel eine Säule (Gynostemium). Durch das teilweise oder vollständige Zusammenwachsen des einzigen fruchtbaren Staubblattes (Stamen) und des Stempels entsteht ein einziges Blütenorgan
Die Pollenkörner sind zu den sogenannten Pollinien zusammengeballt.
Orchideen bilden zahlreiche sehr kleine Samen, die in der Regel nicht ohne Symbiosepilze keimfähig sind.
Das in der Symmetrieachse gelegene Blütenhüllblatt des inneren Hüllblattkreises (drittes Kronblatt = Petalum) unterscheidet sich meist deutlich von den anderen und wird Lippe oder Labellum genannt. Es steht dem fruchtbaren Staubblatt (Teil der Säule) gegenüber.

Orchideen sind in der Regel ausdauernde Pflanzen, könnten theoretisch je nach Wuchsform unbegrenzt lange weiterwachsen (jedes Jahr ein oder mehrere Neutriebe oder permanentes Weiterwachsen eines Sprosses). Tatsächlich ist aber nur sehr wenig darüber bekannt, welches Alter Orchideen erreichen können.

Bild 03 Makroaufnahme einer Phalaenopsis-Blüte

Foto: H.-J_Koch

Die Blüten wachsen seitlich der Sprossachse unter oder zwischen den Blättern aufrecht nach oben und sind bogenförmig überhängend beziehungsweise hängend.
Sie können ganz zart oder wachsartig-fest ausgebildet sein. Die Länge liegt bei manchen Sorten bei einem Zentimeter, bei anderen bei bis zu 15 Zentimetern. Sie sind zygomorph, das heißt, sie bestehen aus zwei spiegelgleichen Hälften. Es gibt Phalaenopsis-Blüten in allen Regenbogenfarben von Weiß über Rosa und Rot, bis hin zu Pink, Lila oder Gelb.
Die Blüten der meisten Orchideenarten zeichnen sich dadurch aus, dass sie sich von der Knospenbildung bis zur Blütenentfaltung um 180° drehen. Dies wird als Resupination bezeichnet. Es gibt auch Arten, bei denen sich der Blütenstiel um 360° dreht (hyper-resupiniert).

Systematik:
Abteilung: Gefäßpflanzen (Tracheophyta)
Unterabteilung:  Samenpflanzen (Spermatophytina)
Klasse:  Bedecktsamer (Magnoliopsida)
Einkeimblättrigen Pflanzen (Monokotyledonen)
Ordnung: Spargelartige (Asparagales)
Familie: Orchideen
Gattung: Phalaenopsis
Art: Phalaenopsis signgulifloren
Wissenschaftlicher Name: Orchidaceae
Trivialname: Schmetterlingsorchidee, Echte Schmetterlingsorchidee, Falterorchidee, Malaienblume.
Englische Bezeichnung: Orchids

Was ist die Orchidee für ein Gewächs?
Die meisten tropischen Orchideen sind so genannte Aufsitzerpflanzen (Epiphyten, von griechisch "epi" für "auf" und "phyton" für "Pflanze"), das heißt, sie wachsen auf anderen Pflanzen. In den Baumwipfeln des tropischen Regenwalds bekommen sie genau das Maß an Sonne und Schatten, das sie brauchen.

Bedeutung ,,Orchidee"
Das erste Mal schriftlich erwähnt wurde die Orchidee von Theophrastus von Lesbos (vermutlich 372–289 v. Chr.). Theophrast, ein Philosoph und Naturforscher, beschrieb in seinem Buch Historia plantarum die Orchidee als Pflanze mit eben zwei hodenförmigen Knollen und verhalf ihr so zu ihrem Namen ,,Orchis".
Der Name der Orchidee kommt aus dem Griechischen und bedeutet übersetzt ,,Hoden". Die hodenförmigen Wurzelknollen der Pflanze waren wohl die ausschlaggebenden Merkmale dieser kuriosen Namensgebung.
Die zwei hodenförmigen Wurzelknollen der Knabenkräuter (von griechisch ὄρχις orchis ,Hoden') haben der gesamten Pflanzenfamilie ihren Namen gegeben.
Wollte im Mittelalter ein Mann sicher sein, dass sein nächster Spross ein Knabe wurde, schwor er auf den Verzehr von Orchideenzwiebeln; was einigen dieser Pflanzen den Namen "Knabenkraut" eintrug.
Orchideen faszinieren und beschäftigen die Menschen schon seit mehr als 2500 Jahren. Sie wurden als Heilmittel, Dekoration und Aphrodisiakum verwendet oder sie spielten im Aberglauben eine große Rolle.
Die ältesten Überlieferungen über Orchideen stammen aus dem Kaiserreich China und beziehen sich auf die Kultur von Orchideen aus der Zeit um 500 v. Chr. (Tsui Tsze Kang: Orchideenkultur im Kum Cheong (erschienen in der Song-Dynastie 1128–1283)).
Der chinesische Philosoph Konfuzius (551–478 v. Chr.) berichtete über ihren Duft und verwendete sie als Schriftzeichen »lán« (chinesisch 蘭), was so viel wie Anmut, Liebe, Reinheit, Eleganz und Schönheit bedeutet. Allgemein gilt die Orchidee in der chinesischen Gartenkunst als Symbol für Liebe und Schönheit oder auch für ein junges Mädchen. Orchideen in der Vase stehen dort für Eintracht.
Die ersten monographischen Abhandlungen über Orchideen entstanden in China bereits während der Song-Dynastie (Tsui Tsze Kang: Orchideenkultur im Kum Cheong, Wong Kwei Kok Die Orchideenkultur des Herrn Wong). Anhand der Schilderungen in diesen Werken kann man ablesen, dass sich die Orchideenkultur in China damals bereits auf einer hohen Stufe befand.
Am Heidelberger botanischen Garten entstand 1887 Pfitzers Entwurf einer natürlichen Anordnung der Orchideen. 1926 erschien posthum Schlechters Arbeit Das System der Orchidaceen mit 610 Gattungen; es wurde für die nächsten Jahrzehnte das Standardwerk.
Auf unserer Fensterbank stehen einige Zuchtorchideen, meine Frau beschäftigt sich mit Nachtfalter - Orchideen (Phalaenopsis).
Phalaenopsis × singuliflora ist eine Orchideenart, die auf Borneo beheimatet ist. Es handelt sich um eine natürliche Kreuzung aus Phalaenopsis bellina und Phalaenopsis sumatrana. Der Name singuliflora leitet sich von den nacheinander produzierten Blüten ab.
Die Fotos und die Schnitte stammen von dieser Gattung.

Bild 04 Illustration, ,,Orchideen" aus Haeckels Kunstformen der Natur, 1904

Dieses Werk ist gemeinfrei.

Teil 1
Spross, Querschnitte
25 Mikrometer

Bild 05 Detailaufnahme, ungefärbter Schnitt, Nachtfalter - Orchideen (Phalaenopsis)


Bild 06 Detailaufnahme, ungefärbter Schnitt, Nachtfalter - Orchideen (Phalaenopsis)


Bild 07 Detailaufnahme, ungefärbter Schnitt, Nachtfalter - Orchideen (Phalaenopsis)


Bild 08 Detailaufnahme, ungefärbter Schnitt, Nachtfalter - Orchideen (Phalaenopsis)


Bild 09 Detailaufnahme, ungefärbter Schnitt, Nachtfalter - Orchideen (Phalaenopsis)


Bild 10 Detailaufnahme, Autofluoreszenz, Nachtfalter - Orchideen (Phalaenopsis)

LED Modul 455 nm
Reflektormodul FL mit Filtersatz 67
Erregerfilter: BP 470 nm
Strahlenteiler: FT 477 nm
Emission (Sperrfilter): LP 485

Bild 11 Markparenchym, Autofluoreszenz, Nachtfalter - Orchideen (Phalaenopsis)


Bild 12 Detailaufnahme, Autofluoreszenz, Nachtfalter - Orchideen (Phalaenopsis)


W-3A-Färbung nach Wacker (Acridinrot-Acriflavin-Astrablau) modifiziert

Arbeitsablauf:
1.Pflanzenprobe liegt in 30 % Ethanol.
2. Aqua dest. 3x wechseln je 1 Minute.
3. Vorfärbung Acridinrotlösung 7 Minuten
4. 1x auswaschen mit Aqua dest. .
5. Acriflavinlösung (differenzieren bis gerade keine Farbwolken mehr abgehen - Lupenkontrolle) ca.30 Sekunden !!
6. 2 x auswaschen mit Aqua dest..
7. Nachfärbung Astrablaulösung 1 Minuten
8. Auswaschen mit Aqua dest. bis keine Farbstoffreste auf dem Objektträger verbleiben.
9. Entwässern mit 3x gewechseltem Isopropylalkohol (99,9 %)
10. Einschluss in Euparal.

Ergebnis:
Zellwände blaugrün bis grün, verholzte Zellwände leuchtend rot, Zellwände der äußeren Hypodermis orangerot, Cuticula gelb, Zellwände der innenliegenden Hypodermis tiefrot.

Bei der Betrachtung wird eine Kontrastverbesserung bei Verwendung eines BG 38 Filters (blaugrün, 3 mm dick) erreicht.

Fotos: Nikon D5000, Sony alpha 6000

Bild 13 Übersicht, Nachtfalter - Orchideen (Phalaenopsis)


Bild 14 Detailaufnahme, Nachtfalter - Orchideen (Phalaenopsis)


Bild 15 Detailaufnahme, Nachtfalter - Orchideen (Phalaenopsis)


Bild 16 Detailaufnahme, Nachtfalter - Orchideen (Phalaenopsis)


Bild 17 Phloem (blaue Zellen), Nachtfalter - Orchideen (Phalaenopsis)


Bild 18 Detailaufnahme, Nachtfalter - Orchideen (Phalaenopsis)


Bild 19 Detailaufnahme, Auflichtbeleuchtung, Nachtfalter - Orchideen (Phalaenopsis)

Reflektormodul FL mit Filtersatz 67
Erregerfilter: BP 470 nm
Strahlenteiler: FT 477 nm
Emission (Sperrfilter): LP 485

Bild 20 Detailaufnahme, Auflichtbeleuchtung, Fluoreszenz, Nachtfalter - Orchideen (Phalaenopsis)


Bild 21 Detailaufnahme, Auflichtbeleuchtung, Fluoreszenz, Nachtfalter - Orchideen (Phalaenopsis)


Bild 22 Polarisation, Nachtfalter - Orchideen (Phalaenopsis)

[Hans-Jürgen Koch]

Teil 2
Luftwurzeln, Querschnitt
40 Mikrometer

Die Orchideen haben Luftwurzeln, mit denen sie durch ihre Außenschicht, das sogenannte Velamen radicum, die Luftfeuchtigkeit in Form von Wasserdampf aufnehmen.
Velamen radicum ist ein mehrschichtiges Gewebe abgestorbenen Zellen, dass die Luftwurzeln vieler Monokotyledonen (Einkeimblättrigen Pflanzen) umhüllt. Besonders häufig ist bei Araceae (Fensterblatt (Monstera) und Einblatt (Spathiphyllum) )und epiphytischen (Epiphyt) Orchideen zu finden.
Es hat eine schwammähnliche Struktur, die Wasser und darin gelöste Nährstoffe schnell aufnehmen, speichern und über eine mit Durchlasszellen ausgestattete Exodermis an die Wurzelrinde weitergeben kann.
Die Zellen sind mit Luft gefüllt sodass diese, aufgrund des Kapillareffektes, Wasser bei Kontakt aufsaugen können.
Die Zellen des Velamen radicum besitzen charakteristische Verdickungsleisten und sind sowohl mittels Lignin verholzt als auch mittels Suberin verkorkt. Das enthaltene Lignin lässt sich beispielsweise mit Phloroglucin-Salzsäure nachweisen.

Das Velamen radicum erscheint im trockenen Zustand durch seine luftgefüllten Zellen silbrig-weiß.
Im feuchten Zustand schimmern die unterliegenden Gewebe durch, die Luftwurzeln von epiphytischen Organismen (Aufsitzerpflanzen) erscheinen somit durch in der Wurzel eingelagerten Chloroplasten grün.
Die Orchideen liefern uns ein besonders schönes Beispiel dafür, dass Pflanzen sozusagen von der Luft leben können: sie entnehmen ihr die zum Leben unerlässliche Feuchtigkeit, Nährstoffe und schließlich das Kohlenstoffanhydrid (Kohlendioxid), das in der Fotosynthese zusammen mit Wasser dank der von der Sonne gelieferten Energie in Zucker und andere Nährstoffe umgewandelt wird.
Luftwurzeln sind endogen und sprossbürtig. Folglich fehlt, wie auch bei den terrestrischen Wurzeln, eine Kutikula.

Bild 23 Schnittstelle, Luftwurzel, Phalaenopsis


Bild 24 Luftwurzeln in einem AFE III Gemisch


Ansatz für 100ml (entspricht der prozentualen Zusammensetzung)
Ethanol verg. 96%ig - 88,13 ml (kein Brennspiritus)
Aqua dest. - 1,87 ml
Formol 40%ig - 5,00 ml
Eisessig - 5,00 ml
Quelle: Alkohol-Formol-Eisessig-Gemische (AFE-Gemische) (aeisner.de)

Bild 25 graue Wurzel, Phalaenopsis

Foto: H.-J_Koch
Die eigentliche Wurzel ist immer von einer schwammigen weißlichen Hülle, dem Velamen radicum, umgeben.
Dieses besteht aus abgestorbenen mit luftgefüllten Zellen, die nunmehr wie ein Schwamm Wasser aufsaugen und speichern – nur do können Orchideen epiphytisch überleben.
Epiphyten sind Aufsitzerpflanzen.

Bild 26 Wurzelspitze grün, Phalaenopsis

Foto: H.-J_Koch
Die grüne Wurzelspitze zeigt an, dass die Luftwurzel gesund ist.
Die Luftwurzeln, die zwei Drittel des Gesamtvolumens der Pflanze ausmachten können, sind zunächst glatt und rund, ihre Spitzen gelb oder grün.
Das Grün ist Chlorophyll (Blattgrün). Die grünen Wurzelspitzen richten sich nach dem Licht aus, sie benötigen Licht und Luft.

Die Wurzelspitze ist immer glatt und meist fleischig.
Luftwurzeln zu schneiden, die in AFE oder Alkohol gelagert waren ist unmöglich.

Das Schneiden der Luftwurzeln ist problematisch (weich und schwammig).
Ich habe zuletzt ein frisches Wurzelstück von der Orchidee abgeschnitten und dann mit dem Mikrotom geschnitten (40 Mikrometer).
Vor der Färbung habe die Schnitte in AFE III fixiert.

W-3A-Färbung nach Wacker (Acridinrot-Acriflavin-Astrablau)

Bild 27 Übersicht, Luftwurzel, Nachtfalter - Orchideen (Phalaenopsis)


Bild 28 Detailaufnahme, Nachtfalter - Orchideen (Phalaenopsis)


Bild 29 Detailaufnahme mit Beschriftung, Nachtfalter - Orchideen (Phalaenopsis)

PA: Parenchymzellen, EX: Exodermis, VE: Velamen radicum

Bild 30 Zentralzylinder mit Beschriftung, Nachtfalter - Orchideen (Phalaenopsis)

MP: Markparenchym, XY: Xylem, PH: Phloem, ED: Endodermis, DZ: Durchlasszellen, RP:  Rindenparenchym

Zentralzylinder sind die Bündel von Gefäßgewebe, die im Kern von Pflanzenstämmen und -wurzeln verlaufen. Sie haben die entscheidende Aufgabe, dafür zu sorgen, dass wichtige Nährstoffe, Wasser und andere Substanzen durch die Pflanze transportiert werden.
Der Zentralzylinder der Wurzel ist von einem inneren Abschlussgewebe, der sog. Endodermis umgeben, welche den apoplastischen Stofftransport zwischen dem Zentralzylinder und der Wurzelrinde kontrolliert.
Der apoplastische Transport beschreibt den Weg durch die Zellwände der Zellen.

Bild 31 Dunkelfeld, Nachtfalter - Orchideen (Phalaenopsis)


Bild 32 Detailaufnahme, Auflichtbeleuchtung, Fluoreszenz, Nachtfalter - Orchideen (Phalaenopsis)

Reflektormodul FL mit Filtersatz 67
Erregerfilter: BP 470 nm
Strahlenteiler: FT 477 nm
Emission (Sperrfilter): LP 485

Bild 33 Detailaufnahme, Auflichtbeleuchtung, Fluoreszenz, Nachtfalter - Orchideen (Phalaenopsis)


Bild 34 Detailaufnahme, Auflichtbeleuchtung, Fluoreszenz, Nachtfalter - Orchideen (Phalaenopsis)


Bild 35 Durchflusszelle, Auflichtbeleuchtung Fluoreszenz, Nachtfalter - Orchidee (Phalaenopsis)


Verzeichnis der benutzten Literatur:
Wikipedia; Freie Enzyklopädie

,,Orchideen", ISBN: 978-3-86766-756-2
,,Handbuch Orchideen", ISBN: 978-3-89836-862-9
Helmut Baumann, ,,Orchideen Europas", ISBN: 3-8001-4162-0
Jörn Pinske ,,Orchideen für Einsteiger", ISBN: 978-3-8354-0461-8
,,Das große illustrierte Pflanzenbuch", 1977

Die Informationen für Beschreibungen werden von mir selbst aus verschiedenen Quellen zusammengetragen. Dabei benutze ich sowohl Bücher als auch Internet Quellen.
Ich recherchiere dann weiter, suche die zugrundeliegenden Studien heraus, werte sie aus und verbinde alles miteinander.
Beim Recherchieren öffnet sich oft nicht nur eine neue Tür, sondern gleich mehrere. Dahinter verbargen sich weitere spannende Informationen.

Für konstruktive Kritik bin ich ebenso offen wie für lobende Worte.

Hans-Jürgen

[deBult]

Hallo HJ, thank you for sharing, top quality as usual.

Note: I never have been able to get permission to cut a leave ("spross") from the master of the house  .

Best, Maarten

[Hans-Jürgen Koch]

Hallo Maarten,

danke für deine Rückmeldung.
Bei der Probenentnahme (Orchideen von der Fensterbank) ist immer der Zeitpunkt entscheidend. Die Zeit vor Weihnachten ist günstig, alle denken an die zu erwartenden Geschenke.

Gruß in die Niederlande
Hans-Jürgen

[KayZed]

Hallo Hans-Jürgen,

auch von mir wieder mal ein dickes Dankeschön für deine wunderbaren Pflanzenbeiträge.
Gerade auch die Kombination mit Habitus- und Makroaufnahmen verbunden mit botanischen Hintergrundinformationen finde ich - als sporadischer Hobby-Pflanzenfotograf - sehr anregend.

Ich bewundere immer wieder mit welcher Akribie und Ausdauer du die vielen Schnitte anfertigst.

Liebe Grüße
Klaus

[Wutsdorff Peter]

Grüß´ Dich Hans-Jürgen,
ich schließe mich den bewunderen Worten von Klaus an: Suuupeer
Besonders die Ausführungen über die Luftwurzeln!
Meine Holde liebt auch Orchid. Sie stehen auf der südl. Fensterbank. Sie sagt,sie dürfen keine Sonne haben. Deswegen lassen wir die Jalousie bis auf einen Spalt von  20 cm   herunter. Ist das richtig?
Gruß Peter

[Hans-Jürgen Koch]

Hallo Klaus und Peter,
danke für euer Interesse an meiner Arbeit und die lobenden Worte.

@ Peter,

entscheidend beim Orchideenkauf ist, bereits vorher zu wissen, wo die Pflanze stehen soll, da der ausgewählte Standort und der eingeplante Pflegeaufwand für die Art der zu kaufenden Orichideen ausschlaggebend ist.

Orchideen sind hoch spezialisierte Pflanzen.

Phalaenopsis (Schmetterlingsorchideen) bevorzugen ganzjährig einen hellen Standort im Zimmer mit Morgen- und Abendsonne.
Die Cattleya-Orchidee brauchen in unseren Gefilden viel Licht, pralle Sonne gilt es allerdings zu vermeiden. Cattleya kann im Sommer an ein halbschattiges Plätzchen ins Freie gestellt werden.

Gruß und eine schöne Vorweihnachtszeit
Hans-Jürgen

[Fahrenheit]

Lieber Hans-Jürgen,

vielen Dank für den schönen und interessanten Beitrag!
Besonders die Darstellung des Velamen radicum ist Dir gut gelungen.

Herzliche Grüße
Jörg

p.s.
Gelistet!

[Florian D.]

Super Doku, danke!
In den Wurzeln dieser Orchideen finden sich oft besondere Mykorrhizen. Wäre vielleicht lohnend, danach zu suchen.

Viele Grüsse
Florian

[Hans-Jürgen Koch]

Hallo Jörg und Florian,

danke für euer Feedback.

@ Florian,
danke für deinen Hinweis.
Ich werde mir die Wurzeln der Phalaenopsis genauer ansehen, vielleicht finde ich ja Mykorrhiza-Pilze.

Gruß und eine schöne Vorweihnachtszeit
Hans-Jürgen