Wusstest Du, dass es schätzungsweise über 380.000 verschiedene Pflanzenarten weltweit gibt? Die Botanik befasst sich in der Biologie mit dem Aufbau, der Systematik und Physiologie der verschiedenen Pflanzenarten. Menschen beschäftigen sich schon sehr lang mit der Wissenschaft der Botanik, denn die erste wissenschaftliche Fassung lässt sich auf Aristoteles (384–322 v. Chr.) zurückführen.
Botanik – Definition
Botanik ist eine Wissenschaft, die sich mit dem Aufbau und der Funktion von Pflanzen innerhalb der Biologie befasst. Die Botanik stellt daher ein Teilgebiet in der Biologie dar. Das Wort Botanik leitet sich von dem altgriechischen Wort botané ab und bedeutet übersetzt “Weide”, “Gras” oder “Futterpflanze”. Aufgabengebiete der Botanik sind unter anderem die Untersuchung von Struktur, Reproduktion, Wachstum, Metabolismus und Entwicklung der Pflanzen.
Abb. 1 - Pflanzenvielfalt
Botanik – Geschichte
Die Botanik hat ihren Ursprung in der Antike. Aristoteles gilt als Begründer der wissenschaftlichen Pflanzenkunde. Im 1. Jahrhundert erarbeitete ein griechischer Arzt die zu seiner Zeit umfangreichste Pflanzenliste mit rund 500 detailliert beschriebenen Pflanzenarten. Bis ins 18. Jahrhundert galt die Botanik als Teilgebiet der Medizin und wurde sogar an denselben Lehrstühlen unterrichtet. Das liegt daran, dass sich die Botanik ursprünglich medizinisch und heilkundlich mit Heilpflanzen beschäftigte.
Aristoteles war ein griechischer Universalgelehrter und lebte von 384 bis 322 v. Chr. Er zählt zu den einflussreichsten Philosophen und Naturforscher der Geschichte. Im Alter von 17 Jahren kam er nach Athen, wo er anschließend in Platons Akademie eintrat. Er beteiligte sich dort an der Forschung und Lehre. Später lehrte und forschte er selbständig mit seinen Schülern.
Später begann Carl von Linné (1707–1778) im 18. Jahrhundert eine Systematik in die Pflanzenwelt einzuführen. Er publizierte hierzu im Jahr 1735 das Werk “Systema naturae”. Die noch heute gültige binäre Nomenklatur geht auf seine Ideen zurück. Außerdem teilte er erstmalig alle Tiere und Pflanzen in eine Klasse, Ordnung, Gattung, Art und Unterart ein. Das von ihm ergründete System ist ebenfalls bis heute gültig.
Botanik – Grundlagen
Grundlagen für die Botanik stellen in der Biologie die einzelnen Teilgebiete dar, da sich die Botanik mit unterschiedlichen Fragestellungen und Methoden auseinandersetzt. Hierzu zählen die Pflanzensystematik, Pflanzenmorphologie, Pflanzenphysiologie und Geobotanik.
Pflanzensystematik
Die Pflanzensystematik beschäftigt sich mit Methoden der systematischen Einteilung (Taxonomie) und Benennung der verschiedenen Pflanzen. Die Taxonomie stellt als Teilgebiet der Pflanzensystematik ein einheitliches Verfahren dar, mit dem Lebewesen in Klassen (Taxa) eingeteilt werden. Die Paläobotanik ist neben der Taxonomie ein weiteres Teilgebiet der Pflanzensystematik. Sie ist die Wissenschaft, die sich mit fossilen Pflanzen beschäftigt.
Pflanzenmorphologie
Die Pflanzenmorphologie beschäftigt sich mit der Form und Struktur von Pflanzen. Hierzu zählt das Teilgebiet der Morphologie, das sich mit dem äußeren Bau der Pflanzen beschäftigt. Weitere Teilgebiete sind die Pflanzenanatomie, die sich mit dem inneren Bau der Pflanzen befasst, und die Histologie, die sich mit dem Gewebe von Pflanzen auseinandersetzt. Zuletzt wird noch das Teilgebiet der Zytologie hinzugezählt, das den Feinbau der Pflanzenzellen betrachtet.
Pflanzenphysiologie
Im Rahmen der Pflanzenphysiologie um die Forschung der allgemeinen Funktionsabläufe von Pflanzen. Hierzu zählen die Entwicklungsphysiologie, Stoffwechselphysiologie, Reiz- und Bewegungsphysiologie sowie die Ökophysiologie. Die Ökophysiologie betrachtet die Funktionsweise von Pflanzen im Kontext der Bedingungen ihrer Lebensräume.
Geobotanik
Innerhalb der Geobotanik wird das Vorkommen und die räumliche und zeitliche Verbreitung von Pflanzen sowie deren Vergesellschaftungen erfasst, beschrieben und erklärt. Es wird erforscht, wie die Bedingungen des Raumes auf die Pflanzen einwirken. Ein Teilgebiet ist die Vegetationskunde, die sich mit dem Aufbau und Struktur der Pflanzendecke beschäftigt. Ein weiteres Teilgebiet ist die Arealkunde, die die Verbreitung von Pflanzen in systematischen Einheiten beschreibt und erklärt. Die Pflanzenökologie untersucht als weiteres Teilgebiet die Beziehungen der Pflanzen zu ihrer Umwelt.
Botanik – Bedeutung
Der Botanik kann in Bezug auf die Biologie, Medizin und Landwirtschaft eine hohe Bedeutung zugerechnet werden. Das Wissen über Pflanzen erlaubt den Menschen ein besseres Verständnis für grundlegende Lebensprozesse, die Erforschung von Medikamenten in der Medizin sowie von Methoden zur Züchtung von kultivierten Nutzpflanzen. Aus Pflanzen oder Pflanzenteilen werden dann mit dem Wissen pflanzliche Arzneimittel hergestellt, wenn ihnen heilende Eigenschaften zugeschrieben werden.
Nutzpflanzen dienen unter anderem als Nahrungsmittel für Menschen und als Viehfutter. Bei den Nutzpflanzen kann zwischen wild wachsenden und kultivierten unterschieden werden. Kultivierte Nutzpflanzen (Kulturpflanzen) entstanden vor mehr als 12.000 Jahren, als die Menschen damit begannen, die ersten Getreidearten anzubauen und die Pflanzen nach den ertragreichsten und gesündesten zu sortieren. Dies stellt eine Art der Kultivierung dar. Eine andere Möglichkeit ist es, die Pflanzen bewusst zu züchten. Das geht bspw. durch Mutations- oder Kreuzungszüchtungen.
Botanik – Biologie
Die Wissenschaft der Botanik befasst sich mit der Biologie von Pflanzen. Gefäßpflanzen, Moose und Grünalgen zählen zu diesen Pflanzen. Weitere Gruppen sind alle anderen Algen, Flechten und Pilze, die im engeren Sinne nicht zu den Pflanzen gehören. Pilze gelten mittlerweile sogar als enger mit den Tieren als mit Pflanzen verwandt.
Flechten sind keine Pflanzen, da sie lediglich eine Lebensgemeinschaft (Symbiose) entweder aus Pilzen und Algen oder aus Pilzen und Cyanobakterien darstellen. Aus einer solchen Lebensgemeinschaft ziehen alle beteiligten Lebewesen einen Nutzen. Sie ernähren einander mit Nährstoffen, die sie jeweils selbst nicht herstellen können und von außen benötigen.
Botanik – Pflanzen
Gefäßpflanzen, Moose und Grünalgen weisen jeweils unterschiedliche Merkmale auf. Deshalb werden die pflanzlichen Lebewesen in den nächsten Abschnitten gesondert betrachtet.
Gefäßpflanzen
Zu den Gefäßpflanzen zählen alle Pflanzen, die Leitbündel besitzen, über die im Pflanzeninneren Wasser und Nährstoffe transportiert wird. Ein weiteres Merkmal der Gefäßpflanzen ist, dass sie alle aus den drei Hauptorganen aufgebaut sind: Wurzel, Sprossachse und Blatt. Gefäßpflanzen sind die Farne, Bärlapppflanzen und Samenpflanzen. Während Farne und Bärlapppflanzen Sporen zur Fortpflanzung besitzen, pflanzen sich Samenpflanzen mit Samen fort.
Abb. 2 - Farn
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Moose
Moose sind Gewächse, die im Gegensatz zu den Gefäßpflanzen keine oder nur kaum ausgebildete Leitbündel besitzen. Da sie auch kein Stützgewebe haben, können sie nicht sehr hoch wachsen. Außerdem besitzen sie keine typischen Organe, wie Wurzeln, Sprossachse und Blätter.
Abb. 3 - Torfmoos
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Algen
Algen sind lediglich pflanzenartige Lebewesen, die meist weder zu den Tieren noch zu den Pflanzen zählen. Sie kommen hauptsächlich im Wasser vor. Bei Algen kann zwischen einzelligen und mehrzelligen unterschieden werden. Einzellige Algen zählen zu den Mikroalgen und werden nur wenige Mikrometer groß. Mehrzellige Algen werden in der Regel größer als einzellige. Zu ihnen gehören Braunalgen, Rotalgen sowie einige Arten der Grünalgen.
Abb. 4 - Alge
Systematik – Botanik
Durch eindeutige Begriffe und mithilfe einer strukturierten Rangordnung können die verschiedenen Lebewesen in der Biologie systematisch geordnet werden. Hierzu gibt es unter anderem die Taxonomie und binäre Nomenklatur.
Taxonomie
Die Taxonomie ist ein Klassifikationsschema, das nach international definierten Kriterien Organismen einordnet. Dabei werden verwandtschaftliche Beziehungen von Lebewesen in einem hierarchischen System erfasst. In der Biologie ist ein Taxon eine Gruppe von Lebewesen, die sich durch gemeinsame Merkmale von anderen Gruppen abgrenzen lassen. Die hauptsächlichen sieben Stufen der Taxonomie bestehen aus Reich, Abteilung, Klasse, Ordnung, Familie, Gattung und Art.
Am Beispiel der Gurken-Magnolie (Magnolia acuminata) wird Dir aufgezeigt, wie eine Pflanzenart in einer Taxonomie geordnet werden kann:
Abb. 5 - Gurken-Magnolie (Magnolia acuminata)
Reich: Plantae
Abteilung: Magnoliophyta
Klasse: Magnoliopsida
Ordnung: Magnoliales
Familie: Magnoliaceae
Gattung: Magnolia
Art: acuminata
Es gibt außerdem ein bestimmtes Schema mit Namensendungen, wie die Namen der höheren Taxons gebildet werden. Die Endungen sind bei den Pflanzen folgende:
- Abteilung: -phyta
- Klasse: -opsida
- Ordnung: -ales
- Familie: -aceae
Binäre Nomenklatur
Unter Anwendung einer binären Nomenklatur erhält jede Pflanze einen zweiteiligen Namen. Der wissenschaftliche Name einer Pflanze besteht also aus zwei Teilen: dem Gattungsnamen (Gattung) und einem dahinter stehenden spezifischen Beiwort (Epitheton).
Die beiden Teile bilden gemeinsam den Artnamen einer Pflanze. Für die Schreibweise der binären Nomenklatur gibt es zudem bestimmte Richtlinien. Diese lauten wie folgt:
- der Gattungsname beginnt mit einem Großbuchstaben
- der Beiname beginnt mit einem Kleinbuchstaben
- Artnamen werden kursiv geschrieben
Folgendes Beispiel zeigt Dir, wie der Name des Kleinen Schneeglöckchens nach der binären Nomenklatur entstanden ist.
Der wissenschaftliche Name des Kleinen Schneeglöckchen ist Galanthus nivalis. Der Name wurde im Jahr 1753 von Carl von Linné beschrieben und ist bis heute gültig. Das Kleine Schneeglöckchen ist eine Pflanzenart aus der Gattung der Schneeglöckchen (Galanthus). Der zweite Teil nivalis ist ein lateinisches Adjektiv und bedeutet übersetzt “schneeig”.
Botanik – Fachbegriffe
In folgender Tabelle sind einige Fachbegriffe und deren Erklärungen aus der Botanik zusammengefasst.
| Fachbegriff | Erklärung |
| Blütenstand | Verzweigter Teil des Sprossachsensystems, der die Blüten bei Samenpflanzen trägt. Der Blütenstand wird auch als Infloreszenz bezeichnet. |
| Chlorophyll | Chlorophyll ist ein Farbpigment in den Pflanzen, um Photosynthese zu betreiben. Es dient dazu, Energie aus dem Sonnenlicht zu absorbieren. Die Energie wird anschließend in Form von chemischer Energie (ATP) gespeichert. |
| Frucht | Die Frucht entwickelt sich nach erfolgreicher Befruchtung aus der Blüte. Die Frucht trägt den Samen in sich und schützt ihn bis zu seiner Freisetzung. |
| Kelchblatt | Die Kelchblätter sind die äußeren, oft grünen Blätter, die eine Blüte umhüllen. Sie dienen als Schutzhülle für alle anderen inneren Blütenteile. |
| Kronblatt | Kronblätter sind die Blätter einer Blüte, die meist sehr auffällig gefärbt sind. Sie dienen dazu, Tiere zur Bestäubung anzulocken. |
| Pollen | Pollen sind die männlichen Teile einer Blüte. In den Pollenkörnern liegen männliche Gameten. Erreichen sie durch Bestäubung die weiblichen Teile einer Blüte, kann es zu einer Befruchtung kommen. |
| Sprossachse | Neben den Blättern und der Wurzel zählt die Sprossachse zu den drei Grundorganen einer Pflanze. Sie befindet sich zwischen Blättern und der Wurzel und gewährleistet den Halt und Nährstoff- sowie Wassertransport der Pflanze. |
Botanik – Das Wichtigste
- Botanik – Definition: Botanik ist eine Wissenschaft, die sich mit dem Aufbau und der Funktion von Pflanzen beschäftigt.
- Botanik – Geschichte: Die Botanik entwickelte sich in der Antike durch Aristoteles, der als Begründer der wissenschaftlichen Pflanzenkunde gilt.
- Botanik – Grundlagen: Grundlagen für die Botanik stellen die Teilgebiete Pflanzensystematik, Pflanzenmorphologie, Pflanzenphysiologie und Geobotanik dar, da sich die Botanik mit unterschiedlichen Fragestellungen und Methoden auseinandersetzt.
- Botanik – Biologie: Die Wissenschaft der Botanik befasst sich mit der Biologie von Pflanzen.
- Botanik – Pflanzen: Gefäßpflanzen, Moose und Grünalgen zählen zu den Pflanzen, mit denen sich die Botanik beschäftigt.
- Systematik – Botanik: Durch eindeutige Begriffe und mit Hilfe einer strukturierten Rangordnung können die verschiedenen Pflanzen systematisch geordnet werden.
- Botanik – Fachbegriffe: Blütenstand, Chlorophyll, Frucht, Kelchblatt und Kronblatt sind Fachbegriffe aus der Botanik.
Nachweise
- Kadereit et al. (2014). Strasburger – Lehrbuch der Pflanzenwissenschaften. Springer Spektrum Berlin, Heidelberg.
- Horn (2014). Ausgewählte Grundlagen der Botanik. Uni-Rostock.de. (13.10.2022)
- Gemeinholzer (2018). Systematik der Pflanzen kompakt. Springer Spektrum Berlin, Heidelberg.
- Abb. 1: Wildblumen (https://pixabay.com/de/photos/wildblumen-wiese-natur-sommer-3592934/) von S. Hermann / F. Richter unter freier kommerzieller Nutzung.
- Abb. 2: Farn (https://pixabay.com/photos/fern-leaves-plant-nature-summer-7332180/) von Deutsch, unter freier kommerzieller Nutzung.
- Abb. 3: Torfmoos (https://pixabay.com/photos/peat-moss-moss-plants-sphagnum-moss-6655200/) von Alexej, unter freier kommerzieller Nutzung.
- Abb. 4: Alge (https://pixabay.com/photos/kelp-seaweed-aquatic-plant-algae-6967216/) von Jack Drafahl, unter freier kommerzieller Nutzung.
- Abb. 5: Magnolia acuminata fruit (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Magnolia_acuminata_fruit.jpg) von RogerJ, Public Domain.
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