Thema 12: Bearbeitet von : Daniel Willing Kurs : LK Biologie I Jahrgang : Gliederung

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1 Thema 12: Torfmoose Bearbeitet von : Daniel Willing Kurs : LK Biologie I Jahrgang : Gliederung 1. Allgemeines Seite 1 2. Torf Seite 1 3. Torfbildung Seite 1 4. Ernährung Seite 2 5. Wachstum Seite 2 6. Morphologie Seite Köpfchen 6.2. Stämmchen und Ästchen 6.3. Blättchen 6.4. Zellnetz 7. Anpassung an den Faktor Wasser Seite 3 8. weitere Bilder Seite 3 9. Abbildungsdeklaration Seite Experimente Seite Blattzellen des Torfmooses Seite 5 0

2 2000 D.Willing 1 Allgemeines: Torfmoos ist eine von mehreren Unterklassen des Laubmooses (Musci). Es wird angenommen das sich die Unterklassen schon frühzeitig selbständig entwickelt haben. In die Unterklasse Torfmoose (Sphagnidae) gehört nur die Gattung Sphagnum, die mit etwa 300 schwer zu unterscheidenden Arten überwiegend in den gemäßigten und kalten Zonen beheimatet ist. Der Stängel der Torfmoose ist regelmäßig mit büscheligen Ästchen versehen, die an der Spitze der Pflanze einen dichten Schopf bilden. Die Blätter bestehen aus netzförmig angeordneten chloroplastenreichen Zellen. Diese umgeben jeweils mehrere leere Zellen, die zur Wasseraufnahme befähigt sind. Torfmoose können große Mengen Wasser speichern. Die Torfmoose kennzeichnen vor allem saure Böden und sind in unseren Hochmooren die wichtigsten Torfbildner, da sie, wie in Pkt.3 beschrieben, an der Oberfläche immer weiter zu wachsen vermögen, in tieferen Schichten aber absterben und schließlich zu Torf werden. Torf wird unter anderem in der Medizin und in Gärtnereinen verwendet. Torfmoose sind die einzigsten Moose mit direkter wirtschaftlicher Bedeutung. 2. Torf: Torf ist eine Anhäufung von teilweise abgebauten Pflanzen. Zum Unterschied von vollständig abgebautem Pflanzenmaterial in der Erde oder im Faulschlamm von Sümpfen kann man teilweise abgebaute Pflanzen im Torf sogar nach tausenden von Jahren noch identifizieren. Obwohl manche höheren Pflanzen - wie Seggen oder Schilf - ebenfalls zur Torfproduktion befähigt sind, ist Torfmoos der klassische Produzent von hochqualitativem Torf und nur Torfmoos kann Torfablagerungen von bis zu 10 m Tiefe anhäufen. Der teilweise Pflanzenabbau im Torf (Inkohlung) ist durch die eingeschränkte Aktivität von Mikroorganismen bedingt. Im Moorwasser ist die Sauerstoffzufuhr gering, da Regenwasser wenig Sauerstoff enthält und Bewegungen der Wasseroberfläche fehlen. Zusätzlich ist durch den hohen Säuregehalt des Moorwassers die Vermehrung sowohl aerober, als auch anaerober Bakterien stark herabgesetzt. Torf ist ein frühes Stadium der Umwandlung von Pflanzen in Kohle. Sein Gehalt an elementarem Kohlenstoff ist für die dunkelbraune Farbe von Torf verantwortlich (während die Braunfärbung des Moorwassers von Gerbsäuren stammt). 3. Torfbildung: Eine intakte Torfmoospflanze lebt teilweise und teilweise ist sie tot. Ihr oberer Teil lebt; Wachstum findet ausschließlich am Pflanzenköpfchen statt. Der untere Teil der Pflanze ist wegen Lichtmangels abgestorben und sein Abbau hat bereits begonnen. Diese ungewöhnliche Eigenheit erklärt sich aus der Tatsache, dass Torfmoose weder Wurzeln, noch ein echtes Gefäßsystem haben; die Ernährung des lebenden Teils ist unabhängig vom abgestorbenen unteren Abschnitt. Nur die obersten paar Zentimeter der Pflanze befinden sich über dem Wasserspiegel. Darunter speichern Stämmchen und Blättchen so viel Wasser, dass sie aktiv den Wasserspiegel anheben. Diese außergewöhnliche Fähigkeit von Torfmoos, den Wasserspiegel durch Einschluss von Regenwasser in den Zwischenräumen von Stämmchen und Blättchen anzuheben, ist eine der Voraussetzungen zur Moorbildung. Ohne Torfmoos kann kein Hochmoor existieren. 1

3 4. Ernährung: Die Zellwände von Torfmoos binden so große Mengen an Nährstoffen - viel mehr als die Pflanze zu ihrem Überleben braucht - dass der Nährstoffgehalt des umgebenden Wassers nur wenig über dem von destilliertem Wasser liegt. Die Zellwände wirken als Ionenaustauscher. Sie absorbieren rasch Kationen (z.b. Kalzium und Magnesium aus dem Regenwasser) und setzen im Austausch dazu Wasserstoffionen ins Wasser frei. Da Wasserstoffionen das Wasser ansäuern, ist Moorwasser (in Hochmooren) fast so sauer wie unverdünnter Essig (ph=3-4). Torfmoose schaffen und erhalten also ein nährstoffarmes, saures Milieu, das ihr eigenes Wachstum fördert, jedoch für andere Gewächse, außer einer kleinen Anzahl hochspezialisierter Pflanzenarten, lebensfeindlich ist. 5. Wachstum: Durchschnittlich wächst Torfmoos 10 cm pro Sommersaison. Die höchste Wachstumsrate - bis zu mehr als 40 cm pro Sommer - kommt bei Sphagnum cuspidatum und S. subnitens vor, während S. rubellum mitunter kaum 4 cm pro Sommersaison wächst. Allerdings drückt im Winter das Gewicht der Schneedecke die wassergetränkten Pflanzenteile so sehr zusammen, dass die jährliche Höhenzunahme auf ca. 1 mm reduziert wird. Dieses einzigartige Wachstumsverhalten kann durch zwei außergewöhnliche Eigenschaften von Torfmoos erklärt werden: Erstens ist sein Wassergehalt extrem hoch und zweitens werden die abgestorbenen Pflanzenteile nur teilweise abgebaut. Daher bleiben ihre morphologischen Strukturen erhalten. Durch die enorme jährliche Kompression von Sphagnummaterial entsteht eine Zickzack- Bänderung unterhalb des lebenden Mooses. Andere Pflanzen müssen sich diesem Wachstumsmuster anpassen, damit sie zwischen Torfmoos überleben können. 6. Morphologie Das Köpfchen (Capitulum) Am Köpfchen kann man das typische Wachstumsmuster von Sphagnum gut erkennen. Ausgehend von der Scheitelzelle im Zentrum knospen neue Äste. Ihre Ansätze bleiben vorerst auf der gleichen horizontalen Ebene, da in diesem Stadium noch keine Streckung des Stämmchens stattfindet. Das Sphagnumköpfchen besteht also aus dicht gedrängten Ästen verschiedenen Alters, wobei die jüngsten im Zentrum, die am weitesten entwickelten am Rand lokalisiert sind. Lange, ausgestreckte periphere Äste verleihen dem Köpfchen oft ein edelweißähnliches Aussehen. Stämmchen und Ästchen: Bei den meisten höheren Pflanzen wächst der Stamm oder Stiel bevor sich Äste entwickeln. Beim Torfmoos streckt sich jedoch das Stämmchen erst zwischen den voll entwickelten Ästchen am Rand des Köpfchens. Die Ästchen wachsen in Bündeln (Faszikeln), wobei das dichte Nebeneinander kapillare Zwischenräume schafft, in denen Wasser gespeichert und transportiert wird. Ein Teil der Ästchen ist ausgestreckt und verankert die einzelne Pflanze im Moosteppich, der Rest hängt am Stämmchen herunter. Zwischen der Stämmchenoberfläche und diesen hängenden Ästchen wird Wasser auf ähnliche Weise geleitet wie ein Docht flüssiges Wachs aufsaugt. 2

4 Die Blättchen: Alle Torfmoose sind beblättert. Stämmchen und Ästchen tragen verschiedene Arten von Blättern, deren Form sich bei den verschiedenen Arten unterscheidet. Stammblättchen können aufgerichtet, ausgestreckt oder hängend sein, manche (z.b. jene des Sphagnum fimbriatum) haben breite Basen und ausgefranste Ränder. Während die Verteilung der Stammblättchen schütter ist und diese einander nicht berühren, wachsen Astblättchen in dichten Reihen und überlappen einander oft dachziegelartig. Die engen Zwischenräume zwischen Ästchenoberfläche und Blättchenansätzen dienen der externen Wasserspeicherung, die manchmal sogar mit einer 10fach vergrößernden Lupe erkennbar ist. Zellnetz: Sphagnumblättchen besitzen ein charakteristisches einlagiges Zellnetz, das sie von anderen Laubmoosen unterscheidet. Bei 40facher Vergrößerung sieht man im Mikroskop zwischen langen, photosynthetisierenden Chlorozyten die viel größeren Hyalinzellen. Hyalinzellen sind ausdifferenzierte, abgestorbene Zellen, die Wasser speichern und deren Zellwände als Schutz vor dem Kollabieren mit Spiralfasern verstärkt sind. Große Poren erleichtern den Wassereintritt und erlauben sogar Algen und einzelligen Tieren, in diese Zellen einzudringen und in ihnen zu leben. 9. Angepasstheit an den Faktor Wasser: Torfmoose verfügen über ein enormes Aufnahmevermögen an Wasser. Gewichtsvergleiche zwischen völlig lufttrockenen und vollgesogenen Moospolstern ergeben eine Differenz, die das Zehn- bis Zwanzigfache des ursprünglichen Wertes. Die Erklärung liegt, wie schon in Punkt 8 angesprochen, in der charakteristischen Zellstruktur der Blätter.(Abb. 3.2 und 5.1) Zwischen kleinen chlorophyllhaltigen Zellen liegen größere, leere Zellgebilde, die durch mehreren Querwänden/Spiralfasern versteift sind. Diese sog. Hyalinzellen können sich durch kleine Poren innerhalb kürzester Zeit mit Wasser füllen. Alle diese Zellen der Pflanzen bilden ein umfangreiches Kapillarnetz und heben damit den Wasserspiegel in der Torfmoosdecke über den der Umgebung. Die Torfmoose selbst sind damit vom Grundwasser unabhängig. Allerdings hat diese Art der Wasserversorgung auch ihre Grenzen. Länger andauernde Sonneneinstrahlung oder stärkere Luftbewegung bewirken eine intensive Wasserverdunstung an der Mooroberfläche. In die Hyalinzellen dringt Luft ein und bewirkt ein weißlich-bleiches Aussehen. Daher leitet sich auch der Name Bleichmoos ab, welches auf den höhergelegenen Moorbulten zu finden ist. Torfmoose sind damit auch auf eine ständige Wasserversorgung von oben angewiesen. 8. Weitere Bilder: Abb. 3.3 Abb. 3.4 Abb. 3.5 Abb.3.6 3

5 9. Abbildungsdeklaration: Seite0: Abb. 0.1! Sphagnum quinquefarium Seite1: Abb. 1.1! Sphagnum angustifolium Seite2: Abb. 2.1! Sphagnum quinquefarium Seite2: Abb. 2.2! Sphagnum angustifolium Seite2: Abb. 2.3! Sphagnum quinquefarium Seite3: Abb. 3.1! Astblättchen von Sphagnum magellanicum Seite3: Abb. 3.2! Zellnetz eines Sphagnumblättchens (Schema) Seite3: Abb. 3.3! Torfmoos (Sphagnum) Seite3: Abb. 3.4! Sphagnum quinquefarium Seite4: Abb. 3.5! Sphagnum quinquefarium (abzweigender Stamm) Seite4: Abb. 3.6! Sphagnum fuscum Seite5: Abb. 5.1! Blattzellen des Torfmooses (Vergrößerung: 1:400) 10. Experimente: " 1.) Falls Sie Zugang zu nichtnaturgeschütztem Torfmoos haben, sammeln Sie ca. 2 handvoll davon. 2.) Trocknen Sie es mindestens 1 Woche lang bei Zimmertemperatur. 3.) Wiegen Sie das trockene Moos ab. 4.) Bedecken sie es einige Minuten lang mit Wasser und lassen es danach abtropfen. 5.) Wiegen Sie das nasse Moos ab. Erklärung der Reaktion: Torfmoos kann so viel Wasser aufnehmen und zurückhalten, dass sich sein Gewicht ungefähr auf das zwanzigfache erhöht haben sollte " 1.) Falls Sie Zugang zu nichtnaturgeschütztem rotem Torfmoos haben, sammeln Sie einige Pflanzen und trocknen Sie sie. 2.) Legen Sie sie in eine basische Lösung (z.b. in lauwarmem Wasser aufgelöstes Speisesoda). Die rote Farbe sollte verblassen. Abhängig von der Tiefe des ursprünglichen Rottons und der Stärke der Base wird die rote Farbe sich zu rosa, grün, blauviolett oder sogar zu schwarz verändern. 3.) Spülen Sie die Pflanzen kurz in Wasser. 4.) Tauchen Sie die Pflanzen in eine saure Lösung (z.b. Zitronensaft oder Essig). Die ursprüngliche rote Farbe sollte sich wieder zeigen. Erklärung der Reaktion: Das Pigment "Sphagnorubin", ein in rotem Torfmoos enthaltenes Flavonoid, ist ein chemischer Indikator für Säure. Quellen: Internet! Verfasser der Seite: Eva Maria Temsch (Uni Wien) Literatur! Gestaltung von Wandertagen und Exkursionen! Brockhaus Biologie 4

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