Fachgruppe Biologie

Amorphophallus titanum

Thu, 01 Jan 1998 00:00:00 GMT

Amorphophallus titanum Barthlott, Wilhelm; Lobin, Wolfram Die spektakulärste unter den rund 270000 bekannten Blütenpflanzen ist vermutlich Amorphophallus titanum: Als dunkel purpurfarbige Fontäne entfaltet er eine bis über drei Meter hohe übelriechende Blume - so groß, daß sich ein erwachsener Mensch darin verstecken könnte. Der wahrhaft unheimlichen Faszination dieses Regenwald-Titanen kann man sich kaum entziehen: Als sich in den Gewächshäusern des Botanischen Gartens der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität in Bonn im Mai 1996 gleich zwei dieser kurzlebigen Blumen entfalteten, lockten sie innerhalb weniger Tage ca. 30000 Besucher an.
Die Titanenwurz, ein Aronstabgewächs, wurde vor 119 Jahren von dem italienischen Botaniker ODOARDO BECCARI auf Sumatra entdeckt. Man würde erwarten, daß diese außerordentliche Pflanze inzwischen wissenschaftlich bestens untersucht ist - aber genau das Gegenteil ist überraschenderweise der Fall. Der Grund ist einfach: Amorphophallus titanum ist selten - sowohl in seiner Heimat als auch in der Kultur. Als sich 1987 in Bonn die erste Blume (morphologisch ist es ein Blütenstand) seit dem zweiten Weltkrieg öffnete, waren weltweit nur 21 Blühereignisse bekannt. Als wir die voll geöffnete Blume für eine genaue Untersuchung abschnitten - das hatte bis dahin nie jemand gemacht - zeigten schon die ersten Analysen Erstaunliches: sie wog bei aller Stabilität nur wenige Kilogramm, vermutlich die eleganteste LeichtbauKonstruktion im Pflanzenreich.
BECCARI hatte bereits 1878 Samen gesammelt, die über Florenz nach Kew bei London gelangten, wo die Pflanze zum erstenmal 1889 in Kultur blühte. Rund zwei Dutzend Pflanzen sind in den folgenden einhundert Jahren in Botanischen Gärten zur Blüte gelangt. Die größte Blume hatte eine Höhe von 270 Zentimetern, nach Expeditionsberichten wird sie in ihrer Heimat bis dreieinhalb Meter hoch. Noch gewaltiger ist das einzige Blatt, das sich aus der bis 75 kg schweren unterirdischen Knolle entfaltet: auf dem bis 5 Meter hohen Blattstiel entwickelt sich eine vielfach geteilte Blattspreite mit einem Durchmesser von ebenfalls bis zu 5 Metern. Unbefangene Betrachter halten das Ganze eher für einen Baum als für ein einzelnes Blatt.
Amorphophallus hat in Bonn eine lange Tradition - schon der Gründungsdirektor des Botanischen Gartens, C.G. NEES VON ESENBECK, beschäftigte sich vor 1829 mit dieser Gattung. Insgesamt gibt es rund 170 Amorphophallus-Arten in Afrika und vor allem in Asien. Heute ist in den Bonner Gewächshäusern eine der umfangreichsten Lebend-Sammlungen mit rund 25 Arten zusammengetragen; wovon die afrikanischen Arten monographisch bearbeitet werden. Unter diesen Arten gibt es wahre Zwerge, die nur 15 cm hoch werden - keine erreicht mit ihren Blumen auch nur annährend die Dimension von A. titanum. Die Titanenwurz wurde erstmals durch Professor MAX KOERNIKE, einem Schüler EDUARD STRASBURGERS, nach Bonn gebracht: er hatte 1934 in Sumatra Knollen gesammelt. Bereits vor dem zweiten Weltkrieg hatte A. titanum in den Jahren 1937 und 1940 in Bonn geblüht.
Die erste Pflanze nach dem Kriege blühte 1987 und es entstand die Idee, eine monographische Bearbeitung dieser spektakulären und doch überraschenderweise weitgehend unbekannten Pflanze anzufertigen. Der Abschluß verzögerte sich erheblich, es wurden zusätzlich elektronenmikroskopische und physiologische Arbeiten durchgeführt und weitere Kapitel bis hin zur Entdeckungsgeschichte und Gewebekultur integriert. Als die Arbeiten im Frühjahr 1996 druckfertig vorlagen entwickelten sich zwei weitere Blütenstände, die bestäubt werden konnten und Samen produzierten: die Entwicklung von rund 200 Jungpflanzen konnte erstmals studiert werden. Eine dieser beiden Pflanzen gelangte im Mai 1998 wiederum zur Blüte: es deutet sich damit an, daß möglicherweise im natürlichen Lebensrythmus des adulten A. titanum alternierend im Jahreswechsel jeweils ein Blatt und dann ein Blütenstand entwickelt wird.

The purity of sacred lotus

Sun, 22 Feb 2026 00:00:00 GMT

The purity of sacred lotus Barthlott, Wilhelm Main conclusion Superhydrophobicity and self-cleaning (Lotus Effect) came only in focus of research after 1997. Botanic systematic studies led to a paradigm shift in materials science and numerous technical applications. However, physics behind it is still not fully understood. Details on the discovery, consequences, and open questions are presented.

Extreme water repellency (superhydrophobicity) is a feature of many biological surfaces from terrestrial cyanobacteria to green plants and animals. The initially controversially discussed publication "Purity of sacred Lotus or escape from contamination on biological surfaces" (Planta 1997) showed that defined hierarchically structured superhydrophobic surfaces reduce the adhesion of pathogens and particles as defense mechanism. The technical applicability was indicated, and the publication initiated about 2000 publications annually and numerous applications in our daily life. Although cuticular plant surfaces are probably the largest homogenous interfaces on our planet, they came very late in the focus of research. Functional principles, occurrence of self-cleaning biological surfaces, the physical background, patenting consequences, and open questions are discussed.

Die Selbstreinigungsfähigkeit pflanzlicher Oberflächen durch Epicuticularwachse

Tue, 01 Jan 1991 00:00:00 GMT

Die Selbstreinigungsfähigkeit pflanzlicher Oberflächen durch Epicuticularwachse Barthlott, Wilhelm Pflanzliche Oberflächen (z.B. Blätter) sind häufig durch mikroskopische epicuticulare Wachsausscheidungen für Wasser unbenetzbar. Es wurde nachgewiesen, daß abperlende Regentropfen partikuläre Depositionen, deren Adhaesion an die Oberfläche ebenfalls verringert ist, quantitativ entfernen. Dieser bislang übersehene Selbstreinigungsmechanismus ("Lotos-Effekt") kann durch Umwelteinflüsse wie "Sauren Regen" oder Tenside nachhaltig gestört werden. Eine Übertragung dieser Eigenschaften auf künstliche Oberflächen könnte für die Produktion von Lacken oder Folien von großer Bedeutung sein. Die Arbeiten werden vom Bundesminister für Forschung und Technologie gefördert und z.T. in Zusammenarbeit mit dem Institut für Obstbau durchgeführt.

Cooperative coding of continuous variables in networks with sparsity constraint

Thu, 03 Jul 2025 00:00:00 GMT

Cooperative coding of continuous variables in networks with sparsity constraint Züge, Paul; Schieferstein, Natalie; Memmesheimer, Raoul-Martin A hallmark of biological and artificial neural networks is that neurons tile the range of continuous sensory inputs and intrinsic variables with overlapping responses. It is characteristic for the underlying recurrent connectivity in the cortex that neurons with similar tuning predominantly excite each other. The reason for such an architecture is not clear. Using an analytically tractable model as well as spiking neural networks, we show that it can naturally arise from a cooperative coding scheme. In this scheme neurons with similar responses specifically support each other by sharing their computations to obtain the desired population code. This sharing allows each neuron to effectively respond to a broad variety of inputs, while only receiving few feedforward and recurrent connections. Few strong, specific recurrent connections then replace many feedforward and less specific recurrent connections, such that the resulting connectivity optimizes the number of required synapses. This suggests that the number of required synapses may be a crucial constraining factor in biological neural networks. Synaptic savings increase with the dimensionality of the encoded variables. We find a trade-off between saving synapses and response speed. The response speed improves by orders of magnitude when utilizing the window of opportunity between excitatory and delayed inhibitory currents that arises if, as found in experiments, spike frequency adaptation is present or strong recurrent excitation is balanced by strong, shortly-lagged inhibition.