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Der 13. April steht mit Internationalen Ehrentag der Pflanze ganz im Zeichen der Flora. Zumindest wenn es nach der US-amerikanischen Gärtnerin Marion Owen aus Alaska, genauer gesagt, Kodiak Island geht. Die diesen botanischen Aktionstag 1998 ins Leben gerufen hat.

Ein Ehrentag der Pflanze (Botanik) muss irgendwie mit dem anstehenden Frühling zusammenhängen und reiht sich wunderbar in die bisherigen Feiertage für Blumen, Pflanzen und Gartenarbeit ein, z.B. Tag der Zimmerpflanze, Rosentag, Pflanz-eine-Blume-Tag usw.

Worum geht es beim internationalen Ehrentag der Pflanze?

Was in die Kategorie bzw. die Gattung der Pflanzen gehört, brauche ich an dieser Stelle nicht zu erklären. Das sie darüber hinaus eine zentrale Rolle für das Ökosystem des Planeten spielen, sollte inzwischen auch bekannt sein. Trotzdem gibt es gerade bezüglich des letzten Punktes immer noch eine Menge Aufklärungsarbeit zu leisten. In diesem Sinne ist auch der Ehrentag der Pflanze zu verstehen, der laut seiner Initiatorin vor allem dazu dienen soll, ein öffentliches Bewusstsein für die Bedeutung der Fauna für Alltag der Menschen zu schaffen.

Im Detail geht es Marion Owen darum, die Bedeutung von als Nahrungsmittel, Baumaterial oder Grundstoff zur Herstellung von Kleidung zu betonen. Owen selbst geht diesbezüglich mit gutem Beispiel voran und verdient ihren Lebensunterhalt als Umweltaktivistin und professionelle Gärtnerin mit dem Vertrieb von Plan Tea, biologisch gewonnen Nährstoffen für Pflanzen, die vollständig kompostierbaren Teebeuteln abgepackt sind.

Der Ehrentag kann mit verschiedenen Aktionen begangen werden. Beispielweise kann man statt Schnittblumen eine Pflanze im Blumentopf verschenken oder viel Aufmerksamkeit den Pflanzen in seiner Wohnung und Garten widmen. Nach heutigen Schätzungen existieren auf der Erde zwischen rund 320.000 und 500.000 Pflanzenarten. Die Nutzung der Pflanzen begann in der Frühzeit des Menschen mit Sammeln. Heute werden Pflanzen für den menschlichen Gebrauch überwiegend als Kulturpflanze angebaut. Einen Grenzfall stellt die Nutzung des Holzes aus Wäldern dar. Die Ernährung der Menschen basiert praktisch vollständig auf Pflanzen, entweder durch den direkten Verzehr, oder indirekt durch den Verzehr von pflanzenfressenden Tieren oder Tierprodukten.

Pflanzen sind das wichtigste Ausgangsmaterial zur Herstellung von Kleidung. Sie werden zu vielerlei Werkzeugen verarbeitet. Pflanzen, insbesondere Holz, sind ein unverzichtbares Baumaterial. Viele Pflanzen und Pflanzenprodukte werden auch als Genussmittel genutzt, wie etwa Kräuter und Gewürze zum Verfeinern von Speisen.

Die frühesten Beobachtungen zur Physiologie der Pflanzen sind uns aus der Antike überliefert. Die botanischen Schriften des Aristoteles, dessen zoologische Arbeiten 1800 Jahre lang maßgeblich waren, sind verloren gegangen. Erhalten blieben die seines Schülers Theophrast (371 – 285 v. Chr.) über die Ursachen des Pflanzenwuchses, in denen die Wirkung des Klimas und der Bodenbeschaffenheit auf das Wachstum beschrieben sind und auch die Blattbewegung bei der Mimose und bei der Tamarinde dargestellt werden.

Aristoteles nahm an, dass die Pflanze ihre Nahrung aus der Erde entnimmt und dass diese vollkommen ist, da im Unterschied zu Tieren und zum Menschen keine Exkremente ausgeschieden werden. Diese und andere Auffassungen von Aristoteles und Theophrast wurden über eine sehr lange Zeit nur weitergegeben. Erst 1671 unterzog Marcello Malpighi die auf Aristoteles zurückgehende Lehre einer Prüfung, wobei er aufgrund von Experimenten zu dem Ergebnis kam, dass der Nahrungssaft in den Blättern durch die Kraft des Sonnenlichts verarbeitet („ausgekocht“) wird und erst dadurch das Wachstum bewirken kann. Einen weiteren wichtigen Gedanken steuerte der Physiker Edme Mariotte (1649) bei, indem er den Saftdruck, der etwa beim Ausfließen von Milchsaft zu beobachten ist, als physikalische Ursache des Wachstums ansah.

Als eigentlicher Begründer der experimentellen Pflanzenphysiologie kann Stephen Hales, ein Schüler Isaac Newton, mit seinen Vegetable Staticks (1727) gelten. Er stellte als Erster systematische Versuchsreihen zum Wasserhaushalt der Pflanzen und zur Verdunstung an und konstatierte, dass nicht der von der Wurzel ausgehende Saftdruck, sondern die Transpiration der Blätter hauptsächlich den Saftstrom bewirkt. Weitere Fortschritte auf diesem Gebiet wurden erst möglich, nachdem in den 1770 Jahren Joseph Priestley und Antoine Laurent de Lavoisier entdeckt hatten, dass die Luft Sauerstoff und „Kohlensäure“ (Kohlendioxid) enthält und das letztere aus Kohlenstoff und Sauerstoff besteht. Priestley hatte beobachtet, dass eine brennende Kerze in einem geschlossenen Gefäß die Luft zum Atmen untauglich macht und dass eine eingebrachte Pflanze sie wieder zum Atmen und zum Verbrennen geeignet macht. Dem stand aber das ebenfalls auf Experimente gestützte Postulat Carl Wilhelm Scheeles gegenüber, dass Pflanzen die Luft verschlechtern. Diesen Wiederspruch konnte der Arzt Jan Ingenhousz 1779 auflösen: Nicht das Wachstum der Pflanze, sondern ihre grünen Blätter bilden Sauerstoff und nicht im Dunkeln sondern nur im Licht. Damit hatte Ingenhousz den Zusammenhang der Photosynthese und Atmung auf der Ebene des Gasaustauschs aufgeklärt. In einer weiteren Publikation 1796 stellte er fest, dass die Pflanze der aufgenommenen Kohlensäure in den Kohlenstoff als Nahrung entnimmt und den Sauerstoff „aushaucht“.

An Ingenhousz schloss Anfang des 19. Jahrhunderts Nicolas-Thèodore de Saussure mit Untersuchungen an, bei denen es vor allem um quantitative, also messbare Verhältnisse ging. So stellt er fest, dass die Zunahme der Trockensubstanz einer Pflanze höher ist als die Aufnahme von Kohlenstoff aus der Luft und schloss daraus, dass auch Bestandteile des Wassers gebunden werden. Dagegen stammt nur ein geringer Teil der Trockensubstanz aus dem Erdboden. Dieser ist dennoch notwendig, denn in destilliertem Wasser können Pflanzen nicht normal wachsen. Und weiter wies de Saussure nach, dass Pflanzen den Stickstoff in der Luft nicht nutzen können, sondern ihn aus dem Erdboden aufnehmen müssen.

Viele neue Erkenntnisse steuerte im frühen 19. Jahrhundert Henri Dutrochet bei. Dazu gehören seine Untersuchungen zur Bedeutung der Osmose und zur Funktion der Spaltöffnungen an der Unterseite der Blätter. Er zeigte, dass der Interzellularraum mancher pflanzlichen Gewebe für Luft durchlässig ist und dass bei Teichrosen ein Gasaustausch von den Spaltöffnungen bis in die Wurzel erfolgt. Auch unterschied er zwischen der durch Osmose bedingten Saftströmung, die Mariotte untersucht hatte und dem von Hales untersuchten Aufstieg des Saftes. Ebenso machte er klar, dass die Plasmaströmung innerhalb der Zellen mit dem Saftaufstieg nichts zu tun hat.

Diesen experimentellen Untersuchungen standen bis in die Mitte des 19. Jahrhundert vorwiegend spekulative Anschauungen gegenüber, wonach die Lebensprozesse auf einer „Lebenskraft“ beruhen und Lebendes nur aus Lebendem hervorgehen kann. Dazu gehörte die auf Aristoteles zurückgehende Humustheorie, die besonders von Albrecht Thaer vertreten wurde und postulierte, dass die Pflanze sich von Humus ernährt.

Die bedeutendste Pflanzenphysiologie in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhundert war Julius Sachs. Er führte die Hydrokultur ein, um die Funktion der Wurzel zu untersuchen und zu ermitteln, welche chemischen Elemente für das Pflanzenwachstum im Wurzelraum notwendig sind. Dabei entdeckte er, dass das Wasser und die Nährstoffe durch die feinen Wurzelhaare aufgenommen werden. Weiter identifizierte er die Stärke als Produkt der Photosynthese und fand heraus, dass sie am Tag (im Licht) in den Chloroplasten angereichert und in der Nacht (im Dunkeln) wieder abgebaut wird. Bei der Keimung stärkehaltiger Samen untersuchte er den Abbau der Stärke und er wies nach, dass Schließzellen und Wurzelspitzen auch dann Stärke enthalten, wenn sie in anderen Teilen der Pflanze verschwunden ist. Große Bedeutung erlangen seine Lehrbücher der Botanik und der Pflanzenphysiologie.

Im späten 19. Jahrhundert verlagerte sich das Interesse der Pflanzenphysiologie zunehmend auf die Ebene der Zelle, vor allem dank der Arbeiten Wilhelm Pfeffers, der den Protoplasten, das Innere der Pflanzenzelle (ohne die Zellwand), als den pflanzlichen „Elementarorganismus“ bezeichnet und von diesem und seinen Teilen her die Physiologie erforschen wollte. Parallel dazu ging die bislang nur beschreibende und vergleichende Morphologie teils in eine „kausale Morphologie“ über, die auf experimentellem Weg nach den Ursachen pflanzlicher Formbildung suchte. Hier wurde Karl von Goebel der bedeutendste Vertreter. Ebenso traten in der Anatomie, der Untersuchung der Gewebe, kausale Fragestellungen in den Vordergrund, vor allem durch Gottlieb Haberlandt.

In der durch Pfeffer angestoßenen Richtung erlebte die pflanzenphysiologische Forschung im 20. Jahrhundert einen enormen Aufschwung. Die Zahl der jährlich erscheinenden Publikationen vervielfachte sich. Im Kontext der neuen Konzepte der Quantenphysik kam in den 1930er Jahren eine Diskussion über mögliche Grenzen der kausalen Erklärbarkeit der Lebensprozesse auf, die namentlich durch die theoretischen Physiker Pascual Jordan und Niesl Bohr angeregt wurden.