Stomata

Einleitung

Spaltöffnungen oder Stomata sind kleine Öffnungen die hauptsächlich auf der Unterseite von Blättern vorkommen. Sie sind von spezialisierten Zellen umgeben und sie regulieren den Gasaustausch zwischen Pflanze und Umwelt, die Pflanze ‘atmet’ sozusagen damit. Stomata sind an den beiden nieren- oder bohnenförmigen Schließzellen zu erkennen, die die Größe der Öffnung regulieren. Die Schließzellen sind spezialisierte Epidermiszellen die Vakuolen enthalten, die ihre Form ändern, wenn Wasser absorbiert wird, wodurch sich das Stoma öffnet. Die Form der Schließzellen wird durch einen Prozess namens Turgor reguliert. Hohe Luftfeuchtigkeit und helles Licht sind Reize, die dazu führen, dass sich die Stomata öffnen. Je nach Pflanzenfamilie sind Schließzellen oft von sogenannten Nebenzellen umgeben.

Was die Morphologie der Stomata betrifft, können einige verschiedene Formen unterschieden werden:

 anomocytisch: ohne angrenzende Nebenzellen

 paracytisch: mit in Längsrichtung angrenzende Nebenzellen

 tetracytisch: mit Nebenzellen in Längsrichtung und Breite angrenzend

Stomata-Formen in drei verschiedenen monokotylen Pflanzen, mit dabei angegeben die Schließzellen (1) und Nebenzellen (2). A: anomocytisch, Dracaena. B: paracytisch, Mais. C: tetracytisch, Tradescantia.

Stomata sind faszinierende BeobachtungsobjekteBei jeder Pflanze sehen sie etwas anders aus oder sind anders angeordnet. Um sie zu beobachten, benötigen wir die Epidermis der Unterseite des Blattes. Wenn man ein Blatt durchreißt, löst sich häufig die Epidermis, insbesondere bei dickeren Blättern funktioniert dies recht gut. Als einfacher Einstieg sind die Blätter von HostaPrunus laurocerasus (Kirschlorbeer) und Tradescantia gut geeignet.

Hosta

Hostas sind beliebte Gartenpflanzen. In Kleingartenanlagen sieht man sie Häufig. Im Kleingartenanlage, wo ich ein Haus habe, sind sie leider auch bei die Schnecken sehr beliebt. Es gibt fast keine Exemplare, die nicht angefressen sind.

Die Hosta ist eine einkeimblättrige Pflanze, die natürlicherweise in Ostasien vorkommt. Die Epidermiszellen sind nicht sehr typisch für eine einkeimblättrige Pflanze und es sind keine angrenzenden Nebenzellen zu sehen. Die Stomata-Morphologie kann daher als anomocytisch bezeichnet werden.

Stomata in einem Blatt der Hosta fotografiert mit schiefe Beleuchtung. Objektiv: Carl Zeiss Apo 40/1.0.

Tradescantia

Eine Pflanze, die mich schon immer fasziniert hat, ist die Tradescantia. Diese Pflanze hat große Zellen und Spaltöffnungen. Als ich vor langer Zeit mit einem Spielzeugmikroskop anfing, war dieses Material das Erste das ich untersuchte. Zu Hause hatten wir mehrere Pflanzen, die damals Setcreasea purpurea genannt wurden. Der spätere Name ist Tradescantia pallida, eine in Mexiko beheimatete Pflanze. Heutzutage findet man Tradescantia pallida selten in einem durchschnittlichen Pflanzenladen in den Niederlanden. Was man häufig findet ist Tradescantia zebrina, eine Pflanze mit kürzeren Blättern, die ein Streifenmuster haben. Diese Pflanze kann ich mikroskopisch nicht von Tradescantia pallida unterscheiden.

Spaltöffnungen in der Epidermis von Tradescantia zebrina. Objektive: Zeiss-Winkel 40/0.65 (erste zwei Bilder) und Carl Zeiss Neofluar 63/1.25 (ganz rechts).

Wenn man ein intaktes Blatt von Tradescantia zebrina mikroskopisch mit Durchlicht betrachtet, entsteht ein besonderes Bild. Die Blätter dieser Pflanze sind ziemlich dick und dann ist es nur möglich, ein Objektiv mit einem großen Arbeitsabstand zu verwenden, also ein Objektiv mit geringerer Vergrößerung. Eine helle Lichtquelle wird ebenfalls benötigt, um durch das Blatt zu scheinen.

Das intakte Blatt von Tradescantia zebrina, durchstrahlt mit eine helle Lampe. Objektiv: Zeiss 25/0.45.

Yucca

Eine Pflanze, die interessant zu untersuchen ist, ist die Yucca filamentosa (Palmenlilie). Die Stomata der Palmlilie sehen ganz besonders aus. Diese Pflanze hat dicke Blätter und die Epidermis lässt sich leicht abziehen.

Stomata in der Epidermis von Yucca filamentosa. Es sind auch viele Öltropfen sichtbar. Das Material für dieses Bild stammte von einer Palmenlilie in einem Garten in Kessel (Limburg, die Niederlande) und das Mikroskopbild wurde vor Ort aufgenommen. Objektiv: Neofluar 25/0.60.

Epidermis von Yucca fotografiert in Hellfeld (links) und Dunkelfeldbeleuchtung (rechts). Objektiv: Zeiss-Winkel 10/0.25.

Mais

Mais gehört zur Familie der Gräser (Gramineae) und die Epidermis dieser Pflanzen ist gekennzeichnet durch längliche Zellen mit Zellwänden die ein Wellenmuster haben. Die Stomata sind parallel positioniert und haben 2 Nebenzellen.

Epidermis von Mais fotografiert in Dunkelfeldbeleuchtung. Die parallele Anordnung der Spaltöffnungen ist oft typisch für monokotylen Pflanzen. Objektiv: Zeiss-Winkel 10/0.25.

Spaltöffnungen von Mais fotografiert in polarisiertem Licht (links, Zeiss-Winkel Objektiv 25/0,45) und mit Hellfeldbeleuchtung (rechts, Zeiss-Winkel Objektiv 40/0,65).

Andere Pflanzen

Hier ist eine Auswahl von Stomata in anderen Pflanzen.

Epidermis von Canna. Zusätzlich zu den drei Stomata sind in den Zellen viele Calciumoxalatkristalle sichtbar. Objektiv: Carl Zeiss Apo 40/1.0.

Stomata in der Epidermis von Hedera (Efeu). Objektiv: Carl Zeiss Apo 40/1.0.

Wie die Oberfläche eines anderen Planeten: Spaltöffnungen von Acanthus und die skurrilen Muster der Cuticula. Objektiv: Carl Zeiss Apo 40/1.0.

Stomata von Prunus laurocerasus (Kirschlorbeer). Objektiv: Carl Zeiss Apo 40/1.0.

Stomata von Brugmansia (Engelstrompeten). Objektiv: Neofluar 25/0.60.

Links: Stomata von Arum (Aronstab), Olympus Objektiv Plan 20/0.40. Rechts: Stomata in die Epidermis von Allium cepa (Zwiebel), Zeiss-Winkel Objektiv 40/0.65.

Literatur

Rudall PJ, Chen ED, Cullen E. Evolution and development of monocot stomata. American Journal of Botany 104 (8): 1122 – 1141 , 2017.

He, Jing Jing & Liang, Yun-Kuan. (2018). Stomata. 10.1002/9780470015902.a0026526.