Warum haben Kakteen Dornen?

Was fällt Ihnen als Erstes ein, wenn Sie an Kakteen denken? Sind es die stacheligen „Dornen“? Oder sind es „Blätter“, die wie Palmen aussehen? Ich erinnere mich noch an das erste Mal, als ich als Kind einen Kaktus sah. Aus Neugier streckte ich die Hand aus, um die dicken „Blätter“ des Kaktus zu berühren. Plötzlich spürte ich einen prickelnden Schmerz. Ich zog meine Hand zurück und stellte fest, dass viele scharfe Dornen meine Finger durchbohrt hatten. Diese „merkwürdige Reise“ ist mir noch immer in frischer Erinnerung.

Als ich viele Jahre später in einem Buch eine Einführung zum Thema Kakteen las, wurde mir klar, dass mein Verständnis von Kakteen immer etwas voreingenommen gewesen war. Es stellte sich heraus, dass er sich tatsächlich mit einem Kaktusblatt gestochen hatte! Die raue Umgebung behinderte sein Wachstum nicht. Der Kaktus nutzte seine Weisheit sogar, um sich eine „coole Rüstung“ zu bauen.

Kaktus-Bildquelle: nwf.org

Teil 1

Das „Blatt“ ist kein Blatt, und der „Dorn“ ist kein Dorn

Der „Kaktus“, von dem wir oft sprechen, ist eigentlich eine große Familie mit vielen Mitgliedern. Das Thema, über das wir heute sprechen werden, ist jedoch nicht die Anzahl der Kakteenarten, sondern ein ganz besonderes morphologisches Merkmal dieser Pflanzenart: die Stacheln. Wenn wir uns die „Blätter“ des Kaktus genau ansehen, werden wir darauf spärlich verteilte kleine Nester (kē) erkennen; Die kleinen Nester sind meist rund, haben einen Durchmesser von etwa 3–5 mm und sind oft mit vielen kleinen Dornen besetzt.

Die kleinen Nester und Stacheln am Kaktus. Bildquelle: popsci.com

Tatsächlich handelt es sich bei diesen Ähren um die echten Blätter des Kaktus, sie sind jedoch extrem verwittert und sehen den Blättern gewöhnlicher Pflanzen überhaupt nicht ähnlich. Diese hochspezialisierten Blätter dienen der Abwehr von Pflanzenfressern und helfen außerdem, Wasserverlust zu verhindern. Was wir oft für Blätter halten, sind eigentlich nur die fleischigen Stängel des Kaktus. Da der Kaktus keine echten Blätter hat, ist er für die Photosynthese auf diese fleischigen, flachen Stängel angewiesen.

Warum verkommen die Blätter eines Kaktus zu einer Erscheinung, die nichts mit Blättern zu tun hat? Dies muss mit der Umgebung beginnen, in der der Kaktus lebt. Kakteen sind in Amerika heimisch und in den Wüsten und Trockengebieten Brasiliens, Paraguays, Uruguays und Argentiniens weit verbreitet. In diesen Gebieten ist es das ganze Jahr über heiß und trocken und es regnet kaum. Um die Transpiration und den Wasserverlust der Blätter zu verringern, wächst der Kaktus zu dieser seltsamen Erscheinung heran. Um es in einem Satz zusammenzufassen: Der Kaktus hat „Blätter“, die keine Blätter sind, und „Dornen“, die keine Dornen sind. Bei den „Dornen“ handelt es sich um die Degeneration von Blättern, die Stiele hingegen wachsen in Blattform heran.

Kakteen wachsen in trockenen und heißen Umgebungen. Bildnachweis: vermontpublic.org

Teil 2

Obwohl die Dornen klein sind, haben sie eine große Wirkung.

Obwohl die Blätter des Kaktus nicht mehr zur Photosynthese fähig sind und zu Dornen degeneriert sind, ist die Existenz, wie man so schön sagt, vernünftig und diese Dornen haben auch Funktionen, die die Menschen vielleicht nicht erwarten.

Wie bereits erwähnt, sind die Dornen der Kakteen ein guter Schutzschild und können zur Verteidigung gegen Pflanzenfresser eingesetzt werden, ihre Funktion ist jedoch nicht darauf beschränkt. Auch kleine Dornen können Großes leisten.

Raten Sie, was das Bild unten darstellt? Sieht es aus wie eine Schneeflocke?

Der Dorn des weißen Sterns sieht aus wie eine Schneeflocke. Bildquelle: popsci.com

Tatsächlich handelt es sich dabei um die Dornen eines Kaktus namens White Star (Mammillaria plumosa). Diese Dornen wirken wie ein fotografischer Schirm, ein Lichtmodulator, der das Licht streut. Das bedeutet, dass sie das Licht über eine größere Fläche verteilen können. So wird sichergestellt, dass der Kaktus auch dann noch genügend Licht für die Photosynthese bekommt, wenn er an einem schattigen Ort wächst.

Darüber hinaus haben die Dornen des Kaktus auch die Funktion, Wasser zu sammeln. Wenn wir die Dornen des Kaktus unter dem Mikroskop betrachten, werden wir feststellen, dass die scheinbar glatten Dornen tatsächlich viele kleine Stacheln haben. Diese Spitzen unterstützen die Kondensation von Wasserdampf. Wenn der Wasserdampf zu Wassertropfen kondensiert, tropft er entlang der Dornen des Kaktus in den Boden. Dies kann als eine Maßnahme zur Anpassung des Kaktus an die trockene Umgebung angesehen werden.

Kaktusdornen Bildquelle: popsci.com

Neben der Verteidigung und der Wassergewinnung haben Kaktusdornen noch weitere Verwendungsmöglichkeiten. Freunde, die schon einmal Kakteen gezüchtet haben, wissen vielleicht, dass jedes Kaktus-Rhizom die Fähigkeit besitzt, im Boden Wurzeln zu schlagen und zu einem neuen Individuum heranzuwachsen. Die Stämme mancher Kakteen brechen leicht und sie sind auf die Dornen an ihren fleischigen Stämmen angewiesen, um sich an vorbeikommenden Tieren festzuhalten und sich so in weiter entfernte Gebiete auszubreiten.

Hey, in den winzigen Dornen steckt die große Weisheit der Pflanzen.

Teil 3

Ziehen Sie diesen lästigen Dorn heraus

Obwohl die Dornen des Kaktus verschiedene Funktionen für den Kaktus haben, sind diese kleinen Dornen für uns Menschen sehr lästig. Als Kind habe ich aus Neugier einen Kaktus berührt. Als ich mich anschließend mit den Dornen auseinandersetzen musste, rief ich aus: „Warum kann ich meine Hände nicht kontrollieren?“

Natürlich ist der Angriff dieser Dornen nicht tödlich, aber die Dornenspitzen vieler Kakteen haben Widerhaken, die die Haut reizen oder Infektionen verursachen können, wenn sie in die Haut eindringen. Bei unsachgemäßer Behandlung und Nichtentfernung der Dornspitze kann es zu langanhaltenden Schmerzen kommen.

Widerhaken an der Spitze eines Kaktusdorns Bildquelle: Referenz 2

Bei einem Stich mit einem Kaktusdorn ist es am besten, zunächst den fleischigen Stiel zu entfernen, der mit dem Dorn verbunden ist, und dann je nach Dornenart zu entscheiden, wie weiter verfahren werden soll.

Die geraden Dornen eines Kaktus sind am einfachsten zu handhaben; ziehen Sie sie einfach heraus und alles wird gut. Wenn jedoch die oben erwähnten stacheligen, speerartigen Dornen Ihre Haut durchbohren, ist eine vorsichtigere Behandlung erforderlich. Wir können versuchen, die restlichen Dornen mit einer sterilisierten Nadel oder Pinzette herauszuholen. Natürlich können wir auch versuchen, mit klebrigen Gegenständen wie beispielsweise Klebeband die Widerhaken aus der Haut zu ziehen. Bitte versuchen Sie nicht, diese Arbeit mit Ihrem Mund und Ihren Zähnen zu erledigen. Wenn der kleine Widerhaken in Ihren Mund gelangt, kann dies zu einer „großen Tragödie“ führen.

Aber reicht es bei einer Pflanze wie einem Kaktus nicht aus, sie nur aus der Ferne zu betrachten? Schließlich haben uns die Leute durch ihr Handeln bereits gesagt, dass ich sehr gefährlich bin. Kommen Sie mir nicht zu nahe, sonst werden Sie Unglück haben.

Quellen:

[1]Mauseth, JD (2006). Struktur-Funktions-Beziehungen in stark modifizierten Trieben von Kakteengewächsen. Annals of Botany, 98(5), 901-926.

[2]Liu, H., Liu, S., Jiao, J., Lu, TJ und Xu, F. (2017). Trichome als natürliche biophysikalische Barriere für Pflanzen und ihre bioinspirierten Anwendungen. Weiche Materie, 13(30), 5096-5106.

Produziert von: Science Popularization China

Autor: EVEE (School of Life Sciences, Peking University)

Hersteller: China Science Expo

Der Artikel gibt nur die Ansichten des Autors wieder und repräsentiert nicht die Position der China Science Expo

Dieser Artikel wurde zuerst in der China Science Expo (kepubolan) veröffentlicht.

Bitte geben Sie beim Nachdruck die Quelle des öffentlichen Kontos an

Bitte geben Sie die Quelle des Nachdrucks an. Der Nachdruck ohne Genehmigung ist verboten.

Für Fragen zur Nachdruckgenehmigung, Zusammenarbeit und Einreichung wenden Sie sich bitte an webmaster@kepu.net.cn