Ein Blick in die Vergangenheit - Dendrologie

Wenn Bäume etwas über die Vergangenheit "berichten"

Jeder hat schon einmal einen frisch gefällten Baum gesehen und erinnert sich, wie der Stammquerschnitt aussieht. Gleich auf den ersten Blick fallen die vielen Ringe (Jahresringe genannt) auf, die nicht nur von Kindern gezählt werden, sondern auch von ausgewachsenen Wissenschaftlern, die mit dieser einfachen Methode das Alter des Baumes ermitteln können. Klickt ruhig auf das Bild rechts, dann seht ihr es vergrößert und könnt auch die Jahresringe zählen.
Wenn die Wissenschaftler aber nicht unbedingt einen Baum fällen wollen, um herauszufinden, wie alt er ist, dann gibt es dafür eine weniger invasive Methode.

Mit einem so genannten Baumbohrer können kleine Löcher in den Baumstamm gebohrt werden, so dass ein kleiner stiftförmiger Zylinder (der Bohrkern) entsteht, der das Innere des Stammes widerspiegelt. Denn auch hier sind diese Ringe wieder deutlich zu erkennen (siehe Foto).






Aber wie entstehen diese Jahresringe überhaupt?
Es ist so, dass die Bäume in unseren Breiten im Verlaufe eines Jahres unterschiedlich schnell wachsen. Im Winter haben die Laubbäume keine Blätter, betreiben demzufolge auch keine Photosynthese, weshalb sie eine Ruhephase in dieser Zeit einlegen. Im Frühjahr darauf, wenn sich die neuen Blätter und neue Blüten entwickeln sollen, bilden die Bäume großlumige und dünnwandige Leitgewebszellen aus, um schnell und effizient viele Nährstoffe von den Wurzel nach oben zur Krone zu bringen, also dahin, wo diese Stoffe zum Aufbau neuer Blätter gebraucht werden. Das lockere Gewebe, was zu dieser Zeit entsteht, wird als Frühholz bezeichnet und ist deutlich heller als das darauffolgende Spätholz. Letzteres ist durch die kleinlumigen, aber dickwandigen Gefäße gekennzeichnet. In dem Spätholz ist ausserdem vermehrt Lignin eingelagert, was vor allem der Stabilisierung dient und was auch die dunklere Farbe ist Gegensatz zum Frühholz ausmacht. Auf dem obigen Foto sind die hellen Abschnitte das Frühholz und jeweils links daneben das zugehörige Spätholz der selben Vegetationsperiode.

Ein Bohrkern enthält aber noch viel mehr Informationen als nur das Alter des jeweiligen Baumes. Er sagt auch darüber aus, wie die allgemeinen Standortbedingungen für die Baumart sind und wie viele gute und wie viele schlechte Jahre in der Vergangenheit waren, das heißt, ob der Baum viel oder wenig an Biomasse in den einzelnen Jahren zugelegt hat. Bei alten Bäume kann also auf diese Art und Weise festgestellt werden, wie das Klima in dieser Region in vergangenen Zeiten war und wie es sich eventuell verändert hat.

Durch Dendrologen können wir also auch Informationen über längst vergangene Zeiten erhalten. Denn nicht nur lebende Bäume, sondern auch konservierte Bäume (in Sümpfen) und sogar verarbeitetes Holz in versunkenen Segelschiffen, enthalten noch viele Informationen über ihr Alter und ihren Entstehungsort.



Bildnachweis.
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Neue Umfrage: Warum können Schimpansen nicht tanzen?

Da meine Eltern gerade beim Tanzen sind, kommt mir soeben eine neue Idee für eine Umfrage in den Sinn. Wie sollte es anders sein, es geht dabei um das Tanzen. Wir Menschen tuen es zum Vergnügen, als Zeitvertreib, um uns fit zu halten, um Gefühle auszudrücken oder einige machen das Tanzen sogar zum Beruf. Nun ist es aber auch so, dass unsere nahen Verwandten, die Schimpansen, nicht tanzen. Aber warum?

Haben sie einfach kein Taktgefühl?
Ist ihr Gehirn schlichtweg nicht in der Lage, die Bewegungen zur Musik zu koordinieren?
Oder liegt es an ihrem etwas, im Vergleich zu uns, anderem Körperbau, der es den Schimpansen unmöglich macht zu tanzen?

Auf der rechten Seite könnt ihr wieder eure Tipps abgeben.

Viel Spaß!
Eure Wunderweltleben Gruppe

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Umfrage: Warum kommt aus den Hinterleibern der Blattläuse Honigtau heraus?

Hallo ihr Lieben,

heute wollen wir die Frage unserer letzten Abstimmung beantworten. Dabei ging es um Blattläuse und warum aus deren Hinterleibern Honigtau herauskommt. Im rechten Bild seht ihr wie abgestimmt wurde.

Blattläuse ernähren sich von Pflanzensaft und besitzen am Kopf einen Stechrüssel um an diesen Saft aus den Siebröhren heranzukommen. Der Pflanzensaft besteht aus Zuckern, freien Aminosäuren, Proteinen, Mineralien und Vitaminen und wird innerhalb des Körpers der Blattläuse verändert. Dies geschieht durch Aufnahme oder Veränderungen von Komponenten, bzw. durch Zugabe von neuen Stoffen, die vorher noch nicht in dem Siebröhrensaft vorhanden waren. Den größten Anteil im Pflanzensaft machen die Zucker aus, die teilweise von den Blattläuse absorbiert oder konvertiert werden. Da der Anteil an Stickstoffverbindungen in dem Saft jedoch sehr gering ist, müssen die Tiere eine große Menge an Pflanzensaft saugen. Der überschüssige Teil wird über die Hinterleiber wieder ausgeschieden, in Form von Honigtau. Letzterer ist reich an Zuckern und lockt deshalb andere Insekten wie zum Beipsiel Ameisen an, die dann den Honigtau absammeln und sich davon ernähren.

Somit handelt es sich also keinesfalls um eine Opfergabe um nicht von den Ameisen gefressen zu werden, sondern die Blattläuse scheiden den süßen Honigtau freiwillig ab. Und der Druck des Pflanzensaftes wird von den Läusen genutzt, um den Saft durch ihren Stechrüssel zu bringen, damit der Saugaufwand und der damit verbundene Energieaufwand gering gehalten wird.

Interessanterweise geht die Symbiose zwischen Blattläusen und einigen Ameisenarten sogar so weit, dass die Blattläuse wie eine Herde gehalten und vor Fressfeiden beschützen werden. Im Winter bringen die Ameisen sie in ihr Nest um sie vor Kälte zu schützen. Im Gegenzug dafür können die Ameisen wie gesagt den süßen Honigtau "ernten".

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Auf der Suche nach Skorpionen

Wie kann man am einfachsten bei Nacht in der Wüste einen Skorpion erkennen? In dem man den Boden mit einer Schwarzlichtlampe absucht. Skorpione werden, getroffen vom Schein der Lampe, grünlich fluoreszieren. Egal welche Färbung der Skorpion eigentlich aufweist, er fluoresziert immer in einem einheitlichen grün. Das liegt daran, weil in der Cuticula (wachsartiger Überzug des Körpers) der Skorpione fluoreszierende Sub-stanzen enthalten sind, die durch das Schwarzlicht angeregt werden. Interessanterweise tritt diese Eigenschaft bei allen Arten der Gruppe Scorpiones aus-nahmslos auf.

Im Bild zu sehen ist der Kaiserskorpion Pandinus imperator. In Natura ist er eher schwarzbräunlich.

Warum wir sehen können

Anders, als der Titel eigentlich vermuten lässt, geht es hier nicht darum, wie Bilder auf unserer Retina abgebildet werden und in unserem Hirn verarbeitet werden. Es geht hier um eine andere Frage, die ich im Folgenden näher erörtern werde.

Wir besitzen ein inverses Auge. Das bedeutet, dass die gesamte Verschaltung zwischen den Nervenzellen unserer Retina im Inneren unseres Augapfels liegen. Erst dann folgen die eigentlichen Photorezeptoren (siehe Mikroskopaufnahme unten). Das heißt, dass ein Lichtstrahl zuerst die Zellschicht mit ihren Nervenbahnen durchdringen muss, bevor es an die Rezeptoren gelangt. Nun lohnt es sich zu wissen, dass unsere Nervenbahnen isoliert sind. Damit Signale zwischen den Neuronen effizient weitergeleitet werden können, liegt eine Isolierschicht aus Myelin um die Nerven. Dieses Myelin ist ein Lipid (=Fett) und Bestandteil der so genannten Oligodendrocyten. Diese Zellen bilden kleine Ärmchen aus, an deren Ende sich kuchenblechähnliche Fortsätze entwickeln. Die Fortsätze wickeln sich um die Nervenbahnen und bilden örtliche Isolierungen (Myelinscheiden).


Eigentlich unproblematisch, könnte man denken. Wenn das Licht durch Zellen hindurch strahlt, wird es doch auch nicht von diesen Myelinscheiden aufgehalten werden. Das allerdings stimmt nicht. Das Myelin ist nämlich optisch sehr dicht. Das heißt, dass es Licht stark absorbiert. Würden die Nervenbahnen in unserem Auge myelinisieren (also, würden sich Oligodendrocyten in unserer Retina ausbreiten), könnten wir nicht mehr sehen. Es wäre also gut, wenn die Nerven der Neurone in unserem Auge nicht myelinisieren würden. Das würde aber auch bedeuten, dass die Nervenfasern vom Auge in das Gehirn nicht mehr myelinisieren würden. Darunter würde aber die Signalleitung leiden. Wie kann man also verhindern, dass Oligodendrocyten in das Auge einwandern, aber dennoch die außerhalb des Augapfels liegenden Nervenfasern umhüllen?


Dies wird durch ein Protein, dem Netrin, erreicht. Oligodendrocyten reagieren abstoßend auf dieses Protein. Das heißt, sie wandern von Regionen mit höherer Netrinkonzentration in Regionen mit niedrigerer Konzentration. Ein erster Gradient führt so dazu, dass die Oligodendrocyten aus ihrem Entstehungsbereich (der Subventrikularzone) in Richtung Auge wandern. Ein zweiter, kurzer, starker und entgegengesetzter Gradient, kurz vor der Retina verhindert das weitere Wandern der Oligodendrocyten.

Der genaue Mechanismus ist aber noch nicht vollständig verstanden. Es gibt noch mehrere offene Fragen, wie zum Beispiel, warum die beiden Gradienten nicht dazuführen, dass sich alle Oligodendrocyten in einem schmalen Bereich vor der Retina ansammeln, sondern, dass sie sich mehr oder weniger gleichmäßig über den Sehnerv verteilen.

Bildnachweis:
http://www.sxc.hu/browse.phtml?f=download&id=1138666
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2d/Retina-OCT800.png, origin medOCT-group, Dept of Med. Physics, Med. Univ. Vienna, Austria, 2004

Schwierigkeitsgrade

Hallo zusammen,

heute möchte ich euch drei kleine Schildchen vorstellen. Zukünftig werden die drei jeden Post kennzeichnen und als schwierig, mittel oder leicht anzeigen. Leichte und mittlere Posts können von so gut wie jedem gelesen werden. Die schweren Posts richten sich eher an Interessierte mit Vorkenntnissen in der Biologie.

Wozu ist das gut? Zukünftig sollen auf Wunderwelt Leben auch aktuelle Themen der Biowissenschaften vorgestellt werden. Dort sind Sachverhalte oft komplex. Um die Artikel aber nicht durch Grundlagenerklärungen zu zerreißen, wird ein gewisses Maß an Vorwissen hierbei benötigt. Wir hoffen euch dadurch die Auswahl der Artikel zu erleichtern.

Viel Spaß auch weiterhin,
eure Wunderwelt Leben Gruppe

Einen frohen Ersten Advent

Pünktlich zum ersten Advent wollen wir euch mit diesem Video eine kleine Freude bereiten. Wir hoffen euch gefällt es genauso gut wie uns.

Viele Grüße,
euer Wunderwelt Leben Team

Neue Umfrage: Warum kommt aus den Hinterleibern der Blattläuse Honigtau heraus?

Es gibt Ameisenarten, die auf mit Blattläusen besiedelten Pflanzen klettern um Honigtau von den Hinterleibern der Blattläuse zu sammeln. Nun stellt sich die Frage, warum die Blattläuse Honigtau dort haben?
Ist es vielleicht eine Art Opfergabe, damit sie nicht von den Ameisen gefressen werden?
Oder liegt es an der Zusammensetzung des Pflanzensaftes?
Oder spielt dann doch der Druck eine Rolle, mit dem der Pflanzensaft aus der Pflanze heraustritt und wenn der so stark ist, dass ein Teil des Saftes wieder herauskommt?

Was meint ihr dazu? Macht einfach mit bei der Abstimmung (auf der rechten Seite) und seid gespannt auf die Auflösung!

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8f/Melkende_ameisen_honigtau4.JPG

Lemminge – Possierliche kollektive Selbstmörder?

Schon vor einiger Zeit hat uns ein guter Freund gefragt, was es mit dem Lemmingtrieb auf sich hat. Heute wollen wir euch diese Frage endlich beantworten, doch vorher sollt ihr euch mal selber fragen, was in euren Köpfen herumschwirrt, wenn ihr an Lemminge denkt?

Denkt ihr dann etwa an kleine Nagetiere, die sich von Zeit zu Zeit freiwillig selbstmörderisch massenhaft von den Klippen stürzen? Wirklich?? Na dann, seid gespannt, was wir euch zu berichten haben.

Zu allererst, es stimmt, dass es sich um Nagetiere handelt. Sie kommen in den kälteren Gefilden auf der nördlichen Hemisphäre vor, also vor allem in Alaska und anderen nördlichen Ländern mit offenem Grasland und Tundra. In regelmäßigen Abständen von zwei bis fünf Jahren kommt es tatsächlich dazu, dass die Populationengröße, also die Anzahl von Individuen in einem bestimmten Areal, extrem stark zunimmt um sehr bald darauf wieder zusammenzubrechen. Der wirkliche Grund dafür ist bis heute nicht geklärt, doch es wurde schon viel spekuliert, von schlechten Witterungsbedingungen über extrem zunehmende Räuberanzahlen bis hin zu ungenießbarer Nahrung. Dass es sich aber um Massenselbstmord handelt, kann ausgeschlossen werden.

Wie kommt es denn aber zu dem Mythos, dass die Lemminge sich angeblich freiwillig zu Tode stürzen? Den Anfang dieses Mythos machte nicht etwa das Computerspiel „Lemmings“, das ab 1991 veröffentlicht wurde (siehe das Bild links). Hier laufen die kleinen Figuren, also die Lemminge, immer weiter geradeaus bis sie auf ein Hindernis stoßen. Wenn sie daran nicht vorbei kommen, ändern sie einfach ihre Richtung. Befindet sich jedoch ein Loch oder ein Abgrund auf ihrem Weg, laufen sie einfach weiter und fallen hinab, wenn der Spieler nicht eingreift. Dieses blinde Weiterlaufen und in den Abgrund stürzen wurde bereits 1958 in dem Film namens „White Wilderness“ gezeigt. Er suggeriert den Zuschauern, dass Lemminge auf Massenwanderungen gehen und einfach ihren Artgenossen folgen. So machen sie auch nicht vor Klippen Halt und stürzen hinab in die Tiefe, wobei sie den Fall nicht überleben. Bis heute konnte das aber nie dokumentiert werden, die Szenen in dem Film waren alle gestellt.

In Wirklichkeit gehen die Tiere auch auf Wanderschaft, denn wenn die Individuendichte in einem Gebiet sehr hoch ist, wird der Konkurrenzdruck höher, denn die Nahrung wird knapp und die Tiere suchen an anderen Stellen nach Futter. Hohe Populationsdichten stellen auch sozialen Stress für die einzelnen Tiere dar, wodurch ihre Immunabwehr geschwächt werden könnte und Infektionen sich leicht ausbreiten können. Auch das sind mögliche Gründe, warum nach einem raschen Anstieg der Individuenzahl, diese anschließend auch wieder schlagartig abnehmen kann.

Wir hoffen, wir konnten das Bild von den selbstmörderischen Lemmingen erfolgreich in euren Köpfen zerstören ;-)

P.S.: Und schaut doch mal bei Joschua Sauer vorbei, er ist ein Cartoonist, der regelmäßig in unregelmäßigen Abständen kleine Comics von (selbstmörderischen) Lemmingen ins Netz stellt. Hier eine kleine Auswahl:

http://nicht-lustig.de/toondb/080903.html
http://nicht-lustig.de/toondb/080814.html
http://nicht-lustig.de/toondb/080306.html
http://nicht-lustig.de/toondb/051205.html
http://nicht-lustig.de/toondb/051123.html
http://nicht-lustig.de/toondb/050601.html

Quellen: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/5/50/Lemming.jpg

Wenn Wachstum zum Tode führt - 2,4-D

Wenn man durch ein Getreidefeld stapft, kann es einen schon wundern, wie fast ausschließlich die gesäten Samen von zum Beispiel Weizen oder Mais wachsen, aber sich kaum Unkraut zwischen den Beständen befindet. Dies erreicht man in der Landwirtschaft vor allem durch den Einsatz von Herbiziden, also Mitteln gegen bestimmte Pflanzen. Doch wie kann das Herbizid gezielt Unkräuter vernichten und wie wirkt es überhaupt? Dieser Post befasst sich mit dem Herbizid 2,4-D, seiner Wirkung und seiner Spezifität.

Es gibt sicherlich viele Wege, wie man das Leben einer Pflanze erheblich verkürzen kann. Zum Beispiel könnte man sie abschneiden oder eine hohe Dosis an Salz dem Giesswasser zufügen,oder die Blätter mit schwarzer Farbe einstreichen. Doch bei all den vielen Möglichkeiten stellt sich die Frage: was ist eine effektive Möglichkeit und belastet dabei gleichermaßen weder die Umwelt noch die Saat?

Dabei ist es aber, egal wie spezifisch ein Herbizid auch immer wirken mag, wohl niemals möglich, dass das verwendete Herbizid nur auf der Zielfläche wirkt. Denn durch den Regen gelangen die Herbizide in den Boden und damit ins Grundwasser, wo sie in die weitere Umgebung gelangen.

Ein Herbizid, das unter dem Namen 2,4-D bekannt geworden ist, ist 2,4-Dichlorphenoxyessigsäure (unten die Strukturformel). Diese Verbindung wirkt wie das Pflanzenhormon Auxin. Beide induzieren das Streckungswachstum des Pflanzensprosses. Im Unterschied zum natürlichen Auxin kann 2,4-D von der Pflanze nicht abgebaut werden. Die Signale zum weiteren Wachsen werden also ununterbrochen ausgelöst. Ähnlich wie Auxin führt 2,4-D dazu, dass die Zellteilung sich erhöht. Dabei wird also die DNA- und RNA-Syntheserate stark nach oben gesetzt. Da die Zellvermehrung energetisch kostspielig ist, führt das permanente Wachsen zunächst zum Speicherstoffabbau und schließlich zum Tode der Pflanze.

Wie ist es nun möglich ganz gezielt gegen Unkräuter vorzugehen, ohne dabei zum Beispiel Weizen, Roggen, Hafer, Mais und andere Gräser zu vernichten? Es liegt an dem grundsätzlich anderen Aufbau der Cuticula (der äußeren Schutzhaut auf den oberirdischen Pflanzenteilen, im Bild mit C bezeichnet). Sie unterscheidet sich bei den als Monokotylen und Dikotylen (die meisten Unkräuter sind dikotyl)

bezeichneten Pflanzen. Zu Monokotylen (Einkeimblättrige Pflanzen) zählen Lilien, Zwiebeln, Orchideen, Gräser (also auch Getreide, Mais und Reis), Agaven, Spargel und noch andere. Als Dikotylen (Zweikeimblättrige) bezeichnet man eine ganze Reihe von Pflanzen, wie zum Beispiel Rosen, Sonnenblumen, Platterbse, Ackerwinde und noch viele andere. Die Cuticula der Monokotylen ist undurchlässig für 2,4-D, die der Dikotylen aber nicht. Dies macht den entscheidenden Unterschied zwischen dem Unkraut und dem Getreide aus.

Ein Punkt sei noch zum Schluß genannt. Wie sich in Experimenten gezeigt hat, gingen Versuchspflanzen (Dikotyle und Monokotyle) ein, nachdem sie mit einer 2,4-D Lösung gegossen wurden. Dies weißt darauf hin, dass die Wurzeln der beiden Gruppen keinen Schutz gegen dieses Herbizid im Bereich der Wurzeln aufweisen. Die Spezifität kann also nur erreicht werden, wenn das Herbizid in geringen Mengen auf die Pflanzen aufgesprüht werden.

Bildnachweis:

http://www.sxc.hu/browse.phtml?f=download&id=1020172

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