Donnerstag, 23. Dezember 2021

Dienstag, 28. Februar 2017

Symbiose von Hefepilzen oder selbständiges Lebewesen ? - Die eindrucksvollen Körperformen der Wein-Mütter

Grosser Beliebtheit erfreut sich heutzutage ein Getränk, das als Stoffwechselprodukt des organischen Wirkens des sogenannten "Tee-Pilzes" betrachtet werden kann. Weltweit besser bekannt als "Kombucha", "Tea-Funghus" oder "Scoby" handelt es sich dabei um ein Fermentations-Getränk, das aus Fruchtsäften oder Tee durch Zugabe eines Medusen-ähnlichen Pilzes hergestellt wird, dessen Metabolismus einen Gärprozess bewirkt in dessen Rahmen Zucker und Fruchtalkohol umgewandelt werden und organische Säuren - insbesondere Essigsäure - und Enzyme entstehen, die sich förderlich auf das Wohlbefinden des menschlichen Organismus auswirken sollen. 

Verantwortlich für die Aufwertung des Ausgangsgetränkes Tee oder Fruchtsaft ist nach Volksmeinung "der Pilz", der für die Hausmacher Getränkeproduktion weiterverschenkt oder gekauft, vermehrt und dann wieder weiterverschenkt wird. Sein Name ist vielfältig, denn er wird als Symbioseprodukt unterschiedlicher Hefepilze sowie Glucose- und Hefebakterien betrachtet, welche die Bio-Wissenschaft naturgemäss einer Art zuzuordnen versucht. Diese wird gegenwärtig als Medusomyces gisevii bezeichnet und trägt im Deutschen den Namen Mandschurischer Teepilz (Manchourian Mushroom) oder Kombucha-Pilz

Weinzüchtern sind ähnliche Pilz-Phänomene aus der häuslichen Weinzubereitung bekannt, allerdings werden sie dem Wein nicht unbedingt absichtlich hinzugefügt, sondern entstehen sozusagen als Nebenprodukt der alkoholischen Gärung beim Umwandlungsprozess des Weintrauben-Press-Saftes in alkoholhaltigen Wein, wenn eine bestimmte Kombination von Hefe-Bakterien Zugang zu dem Fruchtsaftansatz erhält und dieser über die nötigen Nährstoffe verfügt, welche der Pilz in seinem Stoffwechsel dann umwandeln kann. Nach Lehrmeinung handelt es sich dabei um Zucker - natürlichen Fruchtzucker oder künstlich zugeführten Zucker - und Alkohol, welche dann vom Pilz abgebaut und unter anderem zu Essigsäure vergärt werden sollen. Soweit ungefähr der allgemeingültig akzeptierte Kenntnisstand.

Wein-Mütter, Essig-Mütter oder Kombucha-Pilze wachsen zuerst an der Oberfläche des vergärenden Fruchtsaft- oder Tee-Ansatzes. Dieser natürliche Entstehungsprozess verläuft folgendermassen :

  • Der Essigpilz (Bacterium aceti / Bacterium pasteurianum) bildet auf dem Essig eine Decke, nimmt den Sauerstoff aus der Luft auf und überträgt ihn an den Alkohol.. Gleichzeitig wird er dabei überwuchert von dem sogenannten Kahm-Pilz (Mycoderma vini), der ebenfalls eine Decke auf der Flüssigkeit bildet, aber keinen Essig erzeugt, sondern die Fruchtsäuren des Essigs oxidiert. Dadurch entsäuert er das Essiggut und macht es so zu einem geeigneteren Nährboden für den Essigpilz. Eine Symbiose von Hefen und Pilzen also, die so bei der Weinessig-Entstehung abläuft und bei Kombucha.-Tee vermutlich sehr ähnlich aber möglicherweise unter Beteiligung anderer Bakterien.

Da dieser Fermentations-Prozess zu einem Ergebnis führt, das man konsumieren will und da die Zeitspanne der Umwandlung des Alkohols relativ kurzfristig ist - man spricht von 8-14 Tagen - ist auch die Wachstumsphase des Gär-Pilzes in der haushaltsüblichen Kultur meist sehr begrenzt. Nach spätestens 2 - 6 Wochen wird so der Kombucha-Pilz bzw. die Essig-Mutter ausgetauscht und hat dann zumeist eine scheibenförmige Gestalt, die dem Durchmesser des Glasbehälters entspricht, welche für den Gäransatz verwendet wird. Die Schichtdicke des Pilzes, der sich in seinem Nährmedium durch scheibenförmige Teilung weitervermehrt, liegt weit unter 1 Zentimeter. und erinnert an das Aussehen einer Meduse oder Meeres-Schirmqualle

Was passiert nun aber, wenn man den Hefepilzdeckel auf dem Wein übersieht, beispielsweise wenn man den Wein aus irgendeinem Grund im Keller vergessen hat und erst 3 Jahre später wieder nach ihm schauen geht ? Ein Phänomen, das im CID Institut eingetreten ist, nachdem der während des ersten Pratikantinnen-Aufenthaltes von August bis Oktober 2018 hergestellte Wein über 36 Monate hinweg schlummerte, da die asiatische Biologin, die den Ansatz der im Botanischen Institutsgarten geernteten Weintrauben nach den traditionellen, georgischen Imeretianischen und Kakhetianischen QVEVRI-Wein-Methoden hergestellt hatte, nach einer zwischengeschobenen Spanien-Kurz-Reise nicht an ihren Praktikumsort zurückkehren konnte, weil ihr unterwegs sämtliche Reisedokumente abhanden gekommen waren. 

Doch im CID Institut geht nichts verloren und so hatten die Weinmütter, die sich allerdings nicht in den Glasballons mit den georgischen QVEVRI-Weinen bildeten, sondern in einigen der parallel hergestellten und in Weinflaschen abgefüllten fruchtschalenlosen Traubensäften - denen noch etwas Honig hinzugegeben worden war - 36 Monate Zeit, ihre Pilzkörper über das allgemein hin bekannte Medusen-Scheiben-Stadium hinaus zu entwickeln. Im Rahmen dieses Entwicklungsprozesses sind sehr ungewöhnliche Wein-Mutterformen entstanden, die am 22.12.2021 im CID Institut aus ihren Glasbehältern befreit und fotodokumentiert werden konnten.



Wein-Mütter nach 36 Monaten im Ergebnis der Weintrauben-Ernte
des Botanischen CID Instituts-Gartens von Oktober 2018


 

Die Wein-Mütter in den Weinflaschen entwickelten teilweise sehr unterschiedliche Grundformen. Zumeist bildeten sie eine Stab- oder Röhren-förmige Schlauchform aus, deren initialer Durchmesser vom Flaschenhals bestimmt war, wo der initiale Berührungskontakt des Fruchtsaftansatzes mit dem Sauerstoff stattfand und entwickelten sich dann als Tubus weiter abwärts bis hin zum Flaschenboden. Die Luftzufuhr war während er 36 Monate allerdings stark limitiert, da die Flaschen mit nicht fest zugedrehten Schraubdeckeln verschlossen waren. 





Der Fruchtkörper des so entstanden Lebewesens war zumeist schlauchförmig, wobei eine milchig-transparente Körperhülle die im Inneren des Schlauches erkennbaren Scheiben, die offensichtlich den scheibenförmigen Vermehrungsstadien des Pilzes entsprechen, sichtbar werden lässt.







In einigen Ansätzen entwickelten sich allerdings Wein-Mutterformen mit deutlich grösserem Durchmesser, beinahe von Flaschenweite, so dass die Körper der "Lebewesen im Wein" nicht mehr durch den Flaschenhals befreit werden konnten und das Aufbrechen der Flaschen notwendig wurde. Bei diesen Fruchtkörpern weiteren Durchmessers konnte allerdings dann auch die Entwicklung feinerer beziehungsweise komplexerer Körperstrukturen registriert werden. So sind in Bruchstellen-Bereichen der äusseren Schutzhülle, die den Scheiben-Körper-Aufbau im Inneren des Schlauches umgibt, faser- bzw. bänder-förmige Strukturen erkennbar, ähnlich, Bändern-, Sehnen, Gefäss-  oder Muskelgewebe. 






Ohne den Entwicklungsvorgang der Fruchtkörper genauer beobachtet, studiert und dokumentiert zu haben, wird hier davon ausgegangen, dass es sich bei den schlankeren tubulären Körperformen um die "Jüngeren" Stadien handelt, während die umfangreicher ausgebildeten Fruchtkörper als "Ältere" Entwicklungs-Stadien betrachtet werden. Bei diesen "Älteren" Lebewesen fanden sich sowohl in ihrer Ganzheit als auch in ihrem Inneren "fester" ausgebildete Detailstrukturen, die dem Körperbau eine grössere Kompaktheit mit einheitlich geformten aber auch untergliederten und unterschiedlich gefärbten Teilbereichen verliehen. 


















Im Inneren der Fruchtkörper dominierte jeweils der scheibenförmige Aufbau, doch konnten unterschiedliche Farben und Konsistenzen dieser "Scheiben" beobachtet werden, und unterschiedliche Formen und Verknüpfungen der "Scheiben" im Inneren des ummantelten Körpers registriert werden.









































In der Natur sind Körperentwicklungs-Stadien temporär begrenzte Etappen einer Metamorphose, also eines Körper-Umwandlungsprozesses im Verlauf der Lebensphase, der von einem Umgebungswechsel bzw. einem Wechsel der Umgebungsbedingungen begleitet ist. So findet die menschliche Embryonalentwicklung im Inneren des Mutterkörpers statt und führt nur zur bekannten Erscheinungsform des Lebewesens "Mensch", wenn mit der Metamorphose der Geburt ein Umgebungswandel und Wandel des Nährstoffzufuhr eintritt. Selbes gilt für die Umwandlung von Raupen zu Puppen und dann von Puppen zum Schmetterling bei Lepidopteren. Öffnet man eine Schmetterlingspuppe zur Unzeit, so findet man in ihrem Inneren nur eine einheitliche Flüssigkeit aber keine ausgebildeten Organe. 

Übertragen auf unsere Weinmütter mag sich die Frage stellen, was aus ihnen würde, würden sie die passenden Weiter-Entwicklungsbedingungen für ihre merkwürdigen Medusen-artigen Körperscheiben und Ummantelten Körper-Schläuche finden. Wir Menschen versklaven sie, unterjochen ihren Entwicklungszyklus dem Verwertungsinteresse, Essig, Tee oder Wein herzustellen. So bleiben sie unter "unserer" Regie eingesperrt im Zwischenstadium ihrer Körperentwicklung in Glasbehältern, welches uns Nutzen und Produkt bringt. Was würden sie tun, wenn sie aber als ganzer Körper ins Meer gelangen würden ? Korallenriffe bilden ? Welche Körperform würden sie entwickeln wenn sie im Rahmen geschützter Geburten zum richtigen Zeitpunkt in eine, ihrer weiteren Entwicklung angepasste Nährstoffumgebung gelangen würden ? Aus ihrer Hülle schlüpfen, Flügel ausbilden und wegfliegen ? Wurzeln und Früchte tragen ? In uns schlüpfen und weiterleben ?

Ein Wissen, das mit hoher Wahrscheinlichkeit nur noch Naturvölkern vorbehalten wäre, wenn diesen nicht schon ihre Naturwissen mit G 5, Pegasus, facebook, Internet und iPhone verloren gegangen wären.



Fotos, Text und Redaktion :

Dipl. Biol. Peter Ulrich Zanger

https://cid-institut-de.blogspot.com/

Donnerstag, 23. Dezember 2021



Eine Schriftenreihe des 

Botanischen Gartens des CID Institutes in Weilmünster

https://botanischer-garten-cid-institut.blogspot.com/










Bemerkungen zum Klima-Desaster des Jahres 2020 in der Klein-Klima-Region Weilmünster-Weilburg

14. September 2020

Redaktion, Fotos und Design :

Dipl. Biol. Peter Zanger


Auf die besondere klimatische Situation der Region des Hinter-Taunus wurde bereits in einer früheren Publikation des Botanischen Gartens des CID Institutes hingewiesen. In den Anmerkungen zur hydrologischen Phänomenologie der Weil wurde in der Schriftenreihe Natur des Weiltales im November 2015 der Aspekt des periodischen vollständigen Austrocknens des Oberlaufes der Weil besonders hervorgehoben und dessen potentielle Ursachen diskutiert. Dabei wird die relative regionale Niederschlagsarmut in Sommermonaten im Naturraum zwischen Taunuskamm und Lahn allerdings als nicht aussergewöhnlich oder als erst neuerdings auftretendes Phänomen betrachtet. 

Nach mehreren weiteren extrem trockenen Jahren ist die gegenwärtige Situation der natürlichen Wasserversorgung der regionalen Natur durch Regenfälle nunmehr im September 2020 allerdings auf einem Höhepunkt angelangt, der Anlass zur Besorgnis begründet, denn wären die ausbleibenden Regenfälle des Jahres 2020 Folge eines länger anhaltenden, allgemeinen Klimawandels, so müsste auf Grundlage der heutigen Situation an eine grundlegende Umstellung des Nahrungsmittelanbaues in unserer Region gedacht werden.

Laut Daten des Deutschen Wetterdienstes DWD ist 2020 für das Bundesland Hessen zwar insgesamt noch kein extrem trockenes Jahr, doch existiert für die erwähnte Region eine Aufmerksamkeit erregende, überdurchschnittliche Negativ-Abweichung vom Normalwert der durchschnittlichen Regenmenge. Für den Standort des Botanischen Gartens in Weilmünster bedeutet dies beispielsweise, dass die Niederschlagsmenge im Monat August zwischen 50-70% unter dem Normalwert liegt. Dieser Normalwert berechnet sich aus dem Mittelwert der zwischen 1961 und 1990 gemessenen monatlichen Niederschlagsmengen im Vergleichsmonat. Ähnliche Extremabweichungen wie in Limburg-Weilburg treten ansonsten in Hessen nur in den Regionen Frankenberg und Gross Gerau auf.



Karte der Abweichungen der monatlichen Niederschlagsmengen vom Normalwert im August 2020 für Hessen. Der Standort des Botanischen Gartens des CID Institutes in Weilmünster ist mit einem blauen Pfeil markiert und befindet sich in einer Region mit Regen-Defizit von bis zu 70%. Quelle : DWD Klimatalas für Deutschland      


Die Gesamt-Niederschlagsmenge vom 1. Januar bis 31. August 2020 lag in Weilmünster bei 380,7 Liter pro Quadratmeter, ein Wert der Vergleichswerten in semi-ariden Regionen nahekommt. Besonders trocken waren die Monate Mai (27,7 l/qm), Juni (63 l/qm), Juli (17,1 l/qm) und August (23,4 l/qm). Für September kündigen sich derzeit ähnlich extrem niedrige Regenmengen-Werte an. 






Klima-Diagramme mit Niederschlagsmengen und Regentagen in Weilmünster für die Monate Mai-August 2020.


Notwendigerweise werden diese aussergewöhnlich niedrigen Regenmengen Konsequenzen für die Fruchtproduktion der spätblühenden Pflanzen haben und somit nicht nur die wilde Natur sondern auch die Ertragsmengen der "Zweiten Ernten" in Landwirtschaft und Gartenbau  sowie den Obstanbau haben, wenn diese letzteren die natürlichen Wasserverluste nicht durch künstliche Bewässerungen ausgleichen können.

Zwar regnete es in den vergangenen 4 1/2 Monaten zumindestens in Wochenabständen immer wieder kontinuierlich, doch sind die geringen Regenmengen ungenügend um den Pflanzen ausreichend Kraft durch Feuchtigkeit zum Überstehen der nachfolgenden Trockentage zu geben. Zudem ändert sich die chemisch-physikalische Kondition des Bodens während langanhaltender Trockenheit. Besonders die Erde tonhaltiger Böden verbackt unter Dauerhitze zu einem steinharten Konglomerat ähnlich vorgebranntem Ton und verliert so anhaltend ihre natürliche Wasserspeicherkapazität, so dass geringe Regenmengen auf dem Blattwerk der Pflanzen oder der trockenen Bodenoberfläche verdunsten und nicht bis zu den Wurzel vordringen können. 

Aber nicht nur die Wasserversorgung der Pflanzen wird durch Dauertrockenheit gestört. Bodenlebewesen können sich in der steinhart ausgedörrten Erde kaum noch fortbewegen und ernähren und vertrocken ebenso wie die Pflanzen der Krautschicht. Dies hat nicht nur Folgen für die Bodenfruchtbarkeit sondern für die Existenz der für die Vermehrung der Pflanzen durch Bestäubung wichtigen Insekten. Insektenarten deren Larven sich im Boden verpuppt hatten können nicht mehr schlüpfen und fallen als lebenswichtige Katalysatoren der Fruchtbildung aus.

Im Botanischen Garten des CID Institutes in Weilmünster sowie seinen direkt angrenzenden Grünflächen ist die Insekten-Präsenz seit August 2020 praktisch Null. Vollständig fehlen Tagfalter, Coleopteren, Libellen und Hymenopteren mit Ausnahme der gemeinen Wespe Vespula germanica. Das Fehlen der Insekten begründet sich wie bereits erwähnt mit den ariden Bodenverhältnissen sowie desweiteren mit dem Trockenheits-Folgeschaden der stark reduzierten bis gänzlich fehlenden Blütenbildung der unbewässerten Sommer-Blüten-Pflanzen. Aride Bodenverhältnisse, mangelnde Blütenbildung und fehlende Wasseraufnahmestellen haben somit aktuell ein vorübergehendes lokales Aussterben genau der Tierarten bewirkt, die als Bestäuber für die Fruchtbildung der Nutzpflanzen unverzichtbar sind. 

Als konkretes Beispiel aus dem Botanischen Garten wird hier die Situation der Kürbisgewächse (Cucurbitaceae) angeführt. Seit Wochen wurden bei Kontrollen an keiner einzigen Blüte der Kürbis- und Zucchini-Pflanzen Insekten registriert. Folgerichtig hat auch bisher noch kein einziger Blütenansatz dieser Nutzpflanzen trotz ausreichender künstlicher Bewässerung mit der Fruchtbildung begonnen.



Insekten-freie Zucchini-Blüte ohne Fruchtbildungsansatz


Der Botanische Garten des CID Institutes ist dank seines Charakters eines Arboretums, dessen Bäume die Bodenvegetation stark beschatten, gegen totales Austrocken durch extreme Sonneneinstrahlung bei fehlendem Regen besser geschützt als seine Umgebung. Nachteilig für die Vegetation wirken sich allerdings die ungünstigen Mikro-Bodenverhältnisse aus sowie die Tatsache, dass geringe Regenfälle vom Blattwerk der Bäume absorbiert werden und nicht auf den Boden gelangen. Seit Juli 2020 dominiert so im Baumpark ein "Herbstaspekt" mit wegen Wassermangel von den Bäumen vorzeigt abgeworfenen, vertrockneten Blättern. Fruchtbäume wie Apfel und Pflaume zeigen massiven, verfrühten Fruchtfall bei reduzierter Fruchtgrösse.




Herbstaspekt nach Trockenheits-bedingtem, verfrühten Laubabwurf




Vorzeitiger Fruchtfall bei Pflaume und Apfel


Weitaus dramatischer gestaltete sich die gegenwärtige Situation auf dem Botanischen Garten benachbarten Grünlandflächen. Auf einer angrenzenden, zuletzt im Juni 2020 gemähten Wiese dominiert ein Aspekt arider Steppenlandschaften mit verdörrter Krautschicht und fehlendem Grasaufwuchs, so dass in diesem Jahr die sonst für Oktober 2020 erwartete zweite Mahd ausfallen wird. In früheren Jahren trotz Trockenheiten und Niederschlagsmangel auf dieser Wiesenfläche regelmässig blühende Doldenblütler, die in Spätsommermonaten die einzige Nahrung für blütenbesuchende Insekten bildeten, sind in diesem Jahr in ihrem Wuchs stark reduziert und verkümmert und weisen nur sogenannte "Jammer-Blüten" auf, an denen jeglicher Insektenbesuch fehlt. 


Jammerwuchs-Doldenblüte mit reduzierter Blütenbildung auf Grünland 


Reduzierte Steppen-Wuchsform eines Doldenblütlers


Arides Grünland Mitte September 2020 nach Mahd im Juni 2020



Vertrocknete Krautschicht einer Wiese Mitte September 2020


Günstig gestalten sich die gegenwärtigen Klimaverhältnisse allerdings für bisher nicht-einheimische Pflanzenarten aus tropischen Regionen. So sind die starke Sonneneinstrahlung und die relative Trockenheit kein Hindernis für das Wachstum beispielsweise der Süsskartoffel Ipomoea batata. Eine erste Experimentalpflanzung einer "Batata" im CID Institut Mitte August 2020 zeigt nach nur 4 Wochen eine erfreuliche Entwicklung dieses Neophyten im Vergleich zu sogenannten "einheimischen" Fruchtpflanzen.



Süsskartoffel Ipomoea batata im CID Institut am 16.8.2020



Süsskartoffel Ipomoea batata im CID Institut am 14.9.2020