- 1 - Memmingen Leistungskurs:...Biologie Kollegiatin:...Anna-Sophie Böschek. Facharbeit. Morphologische Bestimmung der Gattung Sphagnum

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1 - 1 - Bernhard-Strigel-Gymnasium Kollegstufe Jahrgang: /2011 Memmingen Leistungskurs:...Biologie Kollegiatin:...Anna-Sophie Böschek Facharbeit Morphologische Bestimmung der Gattung Sphagnum Abgegeben am: Bewertung: Facharbeit: Note Punkte Mündliche Prüfung: Note Punkte Gesamtergebnis: Note Punkte Datum und Unterschrift des Kursleiters:

2 - 2 - Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung...S Begriff Morphologie...S Das Hochmoor Schorenmoos...S Sphagnopsida...S Bedeutung für das Hochmoor...S Vorkommen und Merkmale...S Vorgehensweise zur Bestimmung...S Vorstellung der Sektionen...S Sektion Sphagnum...S Sektion Acutifolia...S Sektion Rigida...S Sektion Cuspidata...S Sektion Squarrosa...S Ergebnisse...S Fazit und Aussicht für Sphagnum...S Quellenverzeichnis...S Erklärung des Kollegiatin...S. 14

3 Einleitung 1.1 Begriff Morphologie Pflanzen derselben Gattung sind auf den ersten Blick kaum voneinander unterscheidbar, da sie sich in ihrem äußeren Aufbau und ihrer Form oft ähnlich sind. Erste Differenzierungen können nur durch Betrachtung ihrer unterschiedlichen Standorte oder ihrer Färbungen, festgestellt werden. Jedoch lassen sich dadurch keine genauen Aussagen über ihre zugehörige Art treffen. Um sie im Detail bestimmen zu können, müssen die Pflanzen bezüglich ihrer zellulären Strukturen untersucht werden. Da es sich bei diesen Untersuchungen meist um Beobachtungen handelt, die für das Auge nicht mehr sichtbar sind, werden dabei Geräte wie Mikroskope oder Binokulare verwendet. Die Bestimmung makroskopischer, beziehungsweise mikroskopischer Merkmale nennt sich Morphologie und beschreibt die Lehre der Strukturen und Formen von Organismen. In dieser Arbeit war die Gattung Sphagnum einer solchen morphologischen Bestimmung zu unterziehen. Dazu wurden mehrere Moosproben von unterschiedlichen Standorten im Schorenmoos gesammelt Das Hochmoor Schorenmoos Das Schorenmoos gehört zu den Hochmooren und bezieht ein Gebiet im Landkreis Oberallgäu, welches zugehörig der Gemeinde Dietmannsried ist und nördlich des Ortes Käsers liegt. Das Schorenmoos wurde aus Alpengletscher gebildet ( WEBER, 2010 ). Hochmoore existieren nur in feucht klimatischen Gebieten, da der Niederschlag Voraussetzung für seine Feuchtigkeit ist. Das Moor ist gekennzeichnet durch seinen meist niedrigen, sauren ph-wert und seine Sauerstoffarmut, was zur Folge hat, dass Hochmoore nur sehr wenige Nährstoffe besitzen. Daher erfolgt das Pflanzenwachstum dort nur sehr langsam. 2. Sphagnopsida 2.1 Bedeutung für das Hochmoor Die Torfmoose der Gattung Sphagnum sind für die Aufrechterhaltug eines Hochmoors von großer Bedeutung. Sie sind an die dort vorherrschenden nährstoffarmen und sauren Bedingungen angepasst, sowie an der Bildung der Biomasse beteiligt. Sphagnum besitzt keine Wurzeln, sondern ist in der Lage das aufgenommene Wasser in seinen Stämmchen bzw.

4 - 4 - Blättern zu speichern, wodurch der Wasserspiegel des Moors erhöht wird. Dies ist erforderlich für die Entstehung eines Hochmoors. Das Wachstum anderer Pflanzen ist kaum möglich, da die Torfmoose die gering vorhandenen Nährstoffe selbst verbrauchen und Wasserstoffionen an ihr Umfeld abgeben, wodurch ein saures Milieu entsteht. Somit ist Sphagnum die bestimmende Pflanze im Hochmoor. Der Torf entsteht während des Wachstums der Moose aus dem abgestorbenen Gewebe Vorkommen und Merkmale Sphagnum tritt in der Natur in den Farben grün, gelb oder rötlich bis braun auf. Bräunliche Färbungen sind abhängig vom jeweiligen Polymerisierungsgrad (BENDZ et al. 1965) und können bei Herbarpflanzen die anderen Farbtöne verdrängen, was bei einigen Sphagnum Arten ihre genaue Bestimmung erschwert. Die rötlichen Färbungen sind nach RUDOLF (1964) unter anderem auf niedrige Temperaturen in der Wachstumsphase zurückzuführen. Aufgrund dessen ist Sphagnum meist nur in subarktischen bis temperaten Gebieten und in Gebirgen der Tropen aufzufinden. Insgesamt gibt es 43 unterschiedliche Arten in Europa und 150 weltweit. Sphagnum ist äußerlich an seinem typischen Aufbau zu erkennen, welcher aus Köpfchen, Stamm, Stammblättchen und Astblättchen besteht. Das Köpfchen, auch Capitulum genannt, hat einen Durchmesser von 0,5 bis 1,5 cm und wird gebildet aus einer Ansammlung aus knospenden Ästchen, welche das charakteristische Wachstumsmuster erkennen lässt. Bei den Torfmoosen wird zwischen Stammblätter und Astblätter differenziert. Die in Bündel liegenden Ästchen wachsen vom Stämmchen aus und befestigen das Moos im Boden. Ihre Blätter liegen eng aneinander und überdecken sich gegnseitig dachziegelartig, wobei viele kleine Hohlräume zur Wasserspeicherung entstehen (BERTSCH, o.j.: S.8) Die Blätter des Stämmchen wachsen in Abständen und können sowohl herunterhängen, als auch aufgerichtet sein. Die jeweiligen Blattformen können jedoch von Art zu Art bezüglich gewisser Strukturen unterschiedlich sein. 2.3 Vorgehensweise zur Bestimmung Bei der Bestimmung von Sphagnumarten ist es von Bedeutung, dass bereits beim Sammeln nicht nur einzelne Pflanzen, sondern ein kleiner Moosrasen vom jeweiligen Fundort entfernt wird. Die Sphagnen werden zunächst in einer Papiertüte transportiert, da diese die Feuchtigkeit der Pflanzen bereits größtenteils aufsaugt. Anschließend werden die Pflanzen getrocknet. Die verschiedenen Moosrasen werden nummeriert und mit den Koordinaten des

5 - 5 - Fundorts beschriftet, um bei der Bestimmung einfacher Bezug fassen zu können. Dazu ist ein Binokular oder Mikroskop mit etwa 400facher Vergrößerung nötig. Um das trockene Torfmoos wieder in seine ursprüngliche Form zu bringen, wird es zunächst mit Wasser befeuchtet. Der Querschnitt eines Astblättchens erstellt man, indem man das Moosköpfchen zwischen zwei Styroporstücke klemmt und mit einer Rasierklinge mehrmals über die überstehenden Blätter fährt. Die Schnitte, die sich auf der Rasierklinge befinden, werden auf einen Objektträger übertragen und mit Kristallviolett beziehungsweise in diesem Fall mit Methylenblau angefärbt um einen besseren Kontrast bezüglich der Poren zu erhalten. Das überflüssige Färbemittel wird mit saugfähigem Papier zum Beispiel einem Taschentuch absorbiert. Bei der Untersuchung der Astblattform ist sowohl die Form seiner Spitze, als auch dessen Länge und Breite zu betrachten. Auch die Größe und Länge des Stammblattes ist bei der Bestimmung ein wichtiger Faktor. Bei der zellulären Untersuchung kommt es besonders auf die Beobachtung der chlorophyllosen, wasserspeichernden Hyalocyten und der grünen Chlorocyten an. Dabei wird nach einem speziellen Bestimmungsschlüssel für die Gattung Sphagnum vorgegangen. Um bezüglich gewisser Merkmale sicher zu gehen, ist es empfehlenswert dazu mindestens zwei verschiedene Schlüssel zu verwenden. In dieser Arbeit wurde mit FRAHM/FREY (2004) und NEBEL/PHILPPI (2005) gearbeitet. 2.4 Vorstellung der Sektionen Sektion Sphagnum Diese Pflanzen sind von mittlerer Größe und zeichnen sich durch ihr auffällig sichtbares Köpfchen aus. Die Stammblätter sind meist anliegend, zungenförmig und zum Rand hin leicht gefranst. Die Zellen des Stamms, sowie der Äste weisen beide charakteristische Spiralfasern auf. Die Astblätter sind kapuzen- beziehungsweise kahnförmig und besitzen eine abgestupfte Spitze. Arten dieser Sektion Sphagnum centrale ist gelblich-braun und besitzt spitze Äste. Die Chlorocyten sind oval bis urnenförmig und beiderseits von den Hyalocyten eingeschlossen (FRAHM / FREY, 2004: S. 160, Abb. 36.7). Sphagnum imbricatum ist gelb-grün und zeichnet sich als schlanke Pflanze mit kurzen Ästen aus. Die Chlorocyten sind haben eine dreieckige Form (FRAHM/FREY, 2004: S.160 Abb.36.5).

6 - 6 - Sphagnum magellanicum ist meist rot mit einem leichten grünen Unterton. Die Chlorocyten sind im Astblattquerschnitt durch eine Steg von den Hyalocyten eingeschlossen (FRAHM / FREY, 2004: S.160, Abb.36.6). Sphagnum palustre erscheint meist bleichgrün bis gelblich braun. Es besitzt spiralförmige Fasern in der Epidermis das Stammes Die Chlorocyten sind oval bis trapezförmig (FRAHM / FREY, 2004: S.160, Abb.36.2 ). Die Stammblätter weisen Fibrillen auf. Sphagnum papillosum ist gelblich braun. Die Wände der Hyalocyten bestitzen Papillen ( FRAHM/FREY S.160 Abb.36.4 ) Sektion Acutifolia Die Moose dieser Sektion sind häufig grün, rot oder besitzen bräunlich violette Farbtöne. Die Hyalodermis des Stammes ist aus 2-4 Schichten aufgebaut, faserlos und außen meist mit Poren besetzt. Die Chlorocyten sind häufig trapezförmig und liegen auf beiden Seiten frei. Moose dieser Sektion sind gewöhnlich in basenreichen Gebieten zu finden. Arten dieser Sektion: Sphagnum fimbriatum tritt nur in Grün auf. Die Stammblätter sind deutlich ausgefranst (FRAHM / FREY, 2004: S. 163, Abb. 37.1). Sphagnum fuscum ist die einzige braune Art dieser Sektion. Es handelt sich um ein zierliches Moos mit vielen dicht aneinander wachsenden Ästen. Sphagnum girgensohnii ist graugrün. Diese Art besitzt an der Spitze ausgefranste Stammblätter (FRAHM / FREY, 2004: S. 163, Abb. 37.2). Sphagnum molle ist von allen anderen Arten dieser Sektion durch die gezähnten Blätter und Resorbtionsfurche des Astbattes zu differenzieren (FRAHM / FREY, 2004: S. 163, Abb. 37.3). Sphagnum capillifolium kommt meist nur rötlich vor und besitzt an den Spitzen zusammengerollte Stammblätter und ein halbkugeliges Capitulum (FRAHM / FREY, 2004: S. 163, Abb. 37.9). Sphagnum quinquefarium ist dem S.capillifolium ähnlich. Es tritt in niederen Gebieten rot und grün auf. Die Stammblätter bieten eine zungenartige Form.

7 - 7 - Sphagnum rubellum kennzeichnet sich durch seine Zierlichkeit und sein tiefes Rot aus. Bis auf die rundlichen Stammblätter und die Poren der Hyalocyten kaum von S. capillifolium unterscheidbar. Sphagnum russowii besitzen eine rötlich gelbe Farbe. Grüne Pflanzen dieser Art sind an ihrem roten Stamm erkennbar. Sphagnum subnitens kann bezüglich der Farben unterschiedlich vorkommen, da diese Art in Gelb, Grün, Rot oder einem leichtem Violett auftaucht. S. subnitens ist kenntlich an seinen vorgezogenen Stammspitzen (FRAHM / FREY, 2004: S. 163, Abb ). Sphagnum warnstorfii ist meist rötlich violett und dem S. rubellum ähnlich. Differenzierung können nur anhand der Poren der Astblätter aufgestellt werden Sektion Rigida Die Sektion Rigida ist an ihren großen Astblättern zu erkennen. Die Stammhyalodermis ist 2 bis 4 schichtig und ebenfalls faserlos. Die Zellen der Hyalodermis des Astes besitzen Poren, wie die Hyalodermiszellen des Stammes. Die Chlorocyten weisen elliptische beziehungsweise spindelartige Formen auf. Der Übergangsbereich zwischen Hyalocyten und Chlorocyten ist entweder papillös oder glatt. Arten dieser Sektion: Sphagnum compactum ist eine meist gelblich bräunliche Pflanze mit einem braunem Stamm. Die Äste liegen dicht beieinander.die Chlorocyten sind von den Hyalocyten durch einen Steg eingeschlossen (FRAHM / FREY, 2004: S.160, Abb. 40.1). Sphagnum strictum ist durch den bleichen Stamm gekennzeichnet. Die Innenwände der Hyalocyten besitzen feine Papillen (FRAHM / FREY, 2004: S. 169, Abb. 40.2) Sektion Cuspidata Pflanzen, die dieser Sektion zugehörig sind, sind meist in den Farben Gelb oder Braun, jedoch nie in einem auffälligem Rot zu erwarten. Die Astblätter werden in getrocknetem Zustand in der Regel wellig. Die Hyalodermis des Stammes ist nicht deutlich ausgeprägt und besitzt

8 - 8 - keine Poren. Die Chlorocyten weisen dreieckige oder trapezförmige Strukturen auf und sind gewöhnlich von den Hyalocyten eingeschlossen, wobei die Kontaktzone dort immer glatt ist. Arten dieser Sektion Sphagnum fallax ist im Schatten grün und im offenen Moor braun aufzufinden. Die Stammblätter besitzen eine deutliche Spitze (FRAHM / FREY, 2004: S. 160, Abb ). Sphagnum flexuosum hat eine gelblich braune Farbe und ist gekennzeichnet durch seine abgerundeten Stammblätter (FRAHM / FREY, 2004: S. 160, Abb ). Sphagnum lindbergii ist an seiner Größe zu erkennen. Durch die fransigen und der zungenartigen Form der Stammblätter ist diese Art bereits äußerlich unterscheidbar. Sphagnum majus tritt gewöhnlich als braune Pflanze auf. Die Hyalocyten der Blattunterseite weisen Poren auf, welche die Pflanze manchmal grün erscheinen lässt. Sphagnum obtusum lässt sich ebenfalls durch seine gelblich grüne Farbe und seine Größe von anderen Arten differenzieren. Auch die Stammblätter, die eine zungenartige Form aufweisen, sind aussagend. Sphagnum pulchrum tritt häufig zusammen mit S. fallax auf. Seine Farbe ähnelt der vorherigen Art. Die Hyalocyten sind auf der oberen Seite das Blattes miteinander verwachsen. Sphagnum riparium erscheint ausschießlich in grünem Farbton. Es handelt sich um eine sehr große Pflanze, die abgestutzte, fransige Blätter besitzt. Sphagnum tenellum im Gegensatz zu den anderen Arten eher eine zarte Pflanze und ist erkennbar an ihrem grün-gelblichen Ton und ihren hohlen Blättern. Sphagnum brevifolium ist braun und hat sowohl abgespitzte als auch runde Stammblätter.

9 Sektion Squarrosa Für Moose der Sektion Squarrosa sind besonders grüne, gelbe bis braune Färbungen charakteristisch. Die Hyalocyten enthalten keine Poren und umschließen beidseitig die trapezförmigen Chlorocyten. Die Übergangszone ist meist glatt oder etwas papillös. Arten dieser Sektion: Sphagnum squarrosum erscheint als kräftige Pflanze in den Farben Gelb bis Tiefgrün und hat abstehende Astblätter. Die Hyalocyten sind meist länglich und verengen sich zur Spitze des Blattes hin (FRAHM / FREY, 2004: S. 165, Abb. 38.2). Sphagnum terres etwas kleiner als die anderen Arten und ist in gelblich grünen Farben zu finden. Die Chlorocyten des Astblattes sind zentriert und liegen auf der Rückseite frei (FRAHM / FREY, 2004: S. 165, Abb.38.4). 2.5 Ergebnisse Alle Moosproben wurden am im Schorenmoos gesammelt. Probe 001 Sphagnum squarrosum Koordniaten des Fundorts: x GPS-Genauigkeit: 3 m Schwimmrasen, sehr feucht, aus der Schlenke, relativ dicke Blätter, hellgrün-bräunlich Probe 002 Sphagnum magellanicum Koordinaten des Fundorts: x GPS-Genauigkeit: 5 m, östlich des Weges helles Grün, rötlich angelaufen, dicke starke Blätter, großes Köpfchen

10 Probe 003a Sphagnum squarrosum Koordinaten des Fundorts: x GPS-Genauigkeit: 5 m ca. 2 m östlich des Weges, hellgrün, rötlich angelaufen Probe 003b Sphagnum magellanicum Koordinaten des Fundorts: x GPS-Genauigkeit: 5 m, ca. 2 m östlich des Weges hellgrün, rötlich angelaufen, dicke Blätter Probe 004 Sphagnum capillifolium Koordinaten des Fundorts: x GPS-Genauigkeit: 4 m Astblättchen hell dunkelrot überlaufen, lange dünne Blätter Probe 005a Sphagnum squarrosum Koordinaten des Fundorts: x GPS-Genauigkeit: 4 m hellgrün bis dunkelrot, neben Wasserloch, gleiches Bult wie Probe 5 Probe 005 Sphagnum magellanicum Koordinaten des Fundorts: x GPS-Genauigkeit: 4m hellgrün bis dunkelrot, neben Wasserloch Probe 006 Sphagnmu squarrosum Koordinaten des Fundorts: x

11 GPS-Genauigkeit: 3 m hellgrün gelblich Probe 007 Sphagnum magellanicum Koordinaten des Fundorts: x GPS-Genauigkeit: 3 m dunkelrot hellgrün, sehr dicke Blätter, dickes Köpfchen Probe 008 Sphagnum magellanicum Koordinaten des Fundorts: x GPS-Genauigkeit: 4 m dunkelrot hellgrün, ca. 50 cm über dem Wasser Probe 011 Sphagnum squarrosum Koordinaten des Fundorts: x GPS-Genauigkeit: 3 m hellgrün, dünne Blätter, kleines Köpfchen Probe 013 Sphagnum squarrosum Koordinaten des Fundorts: x GPS-Genauigkeit: 4 m rein hellgrün, sehr feucht, fast Schwimmrasen, dünne Blätter Probe 014 Sphagnum fimbriatum Koordinaten des Fundorts: x GPS-Genauigkeit: 4 m, Zwischenmoorbereich neben dem Weg, von altem Schilf ganz überdeckt, rein grün

12 Fazit und Aussicht für Sphagnum Die exakte Bestimmung der einzelnen Sphagnen stellt insofern eine Schwierigkeit dar, da meist Verwechselungen mit anderen Arten auftreten. Jedoch ist dennoch festzustellen, dass im Schorenmoos nur wenige Arten vorhanden sind. Ein möglicher Zusammenhang zu dieser Aussage besteht vermutlich mit der Tatsache, dass einige Sphagnumarten in Deutschland, aber auch weltweit von ihrer Existenz bedroht sind. Die meisten noch vorhandenen stehen deshalb als äußerst selten oder gefährdet, auf der Roten Liste. Dies könnte auf die allmähliche Abnahme der Hochmoore zurückzuführen sein, weshalb die Anzahl der naturgeschützen Moore jährlich steigt. Ein Rückgang von Sphagnum bedeutet jedoch auch ein Rückgang von Torf, der in vielen anderen Bereichen genutzt wird. Vor allem in einigen Ländern stellt beispielsweise Torfmoos eine alternative Energiequelle dar. Auch im agrarischen Bereich waren Torfe lange bedeutende Substrate zur Verbesserung des Bodens. Um bedrohte Pflanzenarten zu schützen ist es jedoch wichtig nicht in ihre natürliche Umgebung einzugreifen. Ein erster Schritt war bereits die Reduzierung der Nutzung von Mooren, auch zum Schutz von Torf und seinen Moosen.

13 Quellenverzeichnis Literaturverzeichnis NEBEL, Martin / PHILIPPI, Georg ( 2005 ): Die Moose Baden-Württembergs, Band 3, Stuttgart Eugen Ulmer Verlag ISBN FRAHM, Jan-Peter / FREY, Wolfgang ( 2004 ): Moosflora, 4. Auflage, Stuttgart Eugen Ulmer Verlag ISBN DIERSSEN, Klaus und Barbara ( 2001 ): Moore Ökosysteme Mitteleuropas aus geobotanischer Sicht, Stuttgart Eugen Ulmer Verlag ISBN DR. BERTSCH, Karl: Sumpf und Moor Als Lebensgemeinschaft, Ravensburg Otto Maier Verlag Internetseiten Begriffsbestimmung Morphologie nach SCHÖPKE, Thomas ( 2006 ), aufgerufen am Das Ökosytem Moor, aufgerufen am Morphologie von Sphagnum, aufgerufen am Rote Liste Gefährdungssituation der Pflanzen in Deutschland, aufgerufen am Bildquellen Titelbild: Astblattzellen Sphagnum palustre, aufgerufen am

14 Erklärung der Kollegiatin Ich erkläre, dass ich die Facharbeit ohne fremde Hilfe angefertigt und nur die im Literaturverzeichnis angeführten Quellen und Hilfsmittel benutzt habe. Egg an der Günz, den ( Unterschrift der Kollegiatin )