Was ist ein Zapfen?
Zapfen mit erkennbar systematisch angeordneten Zapfenschuppen Manchmal erinnern Zapfen an Blüten
Welche Bäume tragen Zapfen?
Echte Zapfen werden nur und ausschließlich von Koniferen (= Zapfen tragend) gebildet.
Sie bestehen im Wesentlichen aus einer Zapfenspindel und Zapfenschuppen, die einem festen Bauplan folgend um diese Spindel
herum angeordnet wachsen.
Bei den allgemein bekannten Zapfen handelt es sich um verholzte weibliche Blütenstände. Eigentlich sind es umgebildete, gestauchte Sprosse.
Dies kann man gut anhand von sogenannten "durchwachsenen" Zapfen beobachten. Diese Fehlbildung ist ein Rückschritt zum normalen
Sprosswachstum.
Ein weiterer Hinweis ist die Bildung von Zwieseln, also von Verzweigungen der Zapfenachsen, wie man sie, wenn auch sehr selten, bei
Kiefern und Tannen finden kann.
Wie auch bei anderen Pflanzen erfüllen die Blüten der Koniferen eine Fortpflanzungsfunktion. Die eigentliche weibliche "Blüte" besteht
aus der Frucht und der Deckschuppe, sowie der Samenanlage. Diese liegt frei auf der Schuppe. Deshalb zählen sie zu den Nacktsamern.
Eine Narbe wie bei den Bedecktsamern gibt es nicht..
Wissenschaftlich unterscheidet man zwischen männlichen und weiblichen Zapfen.
Die meisten Koniferen tragen beide auf einem Baum (einhäusig).
Doch auf einigen findet man entweder nur männliche oder nur weibliche Zapfen (zweihäusig).
Araukarienkrone mit männlichen Zapfen Araukarienkrone mit weiblichen Zapfen
Männliche Zapfen - Die Pollenzapfen
Pollenzapfen sind meist filigrane, stark reduzierte männliche Blütenstände. Sie bestehen im Wesentlichen aus einer schmalen Achse,
um die die hauchdünnen Stauborgane spiralig oder gegenständig angeordnet sind. Diese bilden
den Pollen, der durch den Wind verbreitet wird. Dabei bilden sich manchmal dichte gelbe Wolken.
Aber keine Angst: Es sind keine allergischen Reaktionen auf Koniferenpollen bekannt.
Nach Abgabe der Pollen fallen die Überreste der Pollenzapfen rasch ab.
Pollenwolke aus spiralförmig um einen Zweig angeordnete Pollenzapfen herabhängende Pollenzapfenreste
Bei den meisten Koniferen sind sie über die gesamte Krone verteilt.
Sie können aufrecht am Ende eines Triebes stehen, herabhängen oder zu mehreren spiralförmig um diesen
angeordnet sein.
aufrecht stehende Pollenzapfen einer Zeder hängende Pollenzapfen einer Scheinzypresse
Weibliche Zapfen - Die Samenzapfen
Morphologisch gesehen ist ein Samenzapfen ein stark reduzierter weiblicher Blütenstand der Koniferen. Er besteht im
wesentlichen aus Fruchtschuppen, die in einem bestimmten Verhältnis um die Zapfenachse angeordnet sind. Auf
ihnen befinden sich die Samenanlagen, die von dem Pollen der männlichen Zapfen bestäubt werden sollen. Sie
liegen frei auf den geöffneten Fruchtblättern. Das unterscheidet die Nacktsamer, zu denen die Koniferen gehören,
von den Bedecktsamern.
Da die Bestäubung über Wind stattfindet, besteht die Gefahr, dass sich die einhäusigen Bäume ständig selbst
befruchten. Um einen genetischen Austausch zu gewährleisten, stehen die weiblichen Zapfen meist im oberen
Drittel der Baumkrone am Ende eines jungen Triebes. Sie sind sehr klein und häufig rot gefärbt.
Zapfen in der Blüte
Nach der Blütezeit setzt ein rasantes Größenwachstum ein. Die Fruchtschuppen, die nun Samenschuppen heißen,
nehmen stark an Länge und oftmals auch an Dicke zu. Es kommt dadurch zu einem Verschluss des Zapfens.
In dieser Zeit verfärben sich die Zapfenschuppen und werden dunkelviolett oder grün.
unreife Samenzapfen zur Blütezeit am Ende eines Jungtriebes und reifende Samenzapfen
Während des Wachstumsprozesses kann man beobachten, wie die Zapfen einiger Koniferenarten durch ihr
zunehmendes Gewicht beginnen herabzuhängen. Andere bleiben bis zur Reife aufrecht am Baum stehen.
Auf diese Weise unterscheiden sich die sonst recht ähnlichen Fichten und Tannen.
links: hängende Zapfen einer Fichte rechts: aufrecht stehende Zapfen einer Tanne
Die Zapfen einiger Arten besitzen sogenannte Deckschuppen. Während der Blüte sind sie deutlich erkennbar. Sie
helfen den Pollen, die Samenanlage zu erreichen.
Während der Samenzapfen anschließend schnell an Größe zunimmt, wachsen die Deckschuppen nicht mit und sind
bei Reife nicht mehr von außen erkennbar.
Lediglich bei Douglasien, den meisten Tannen und einigen Lärchenarten ragen die Deckschuppen auch nach der
Reife deutlich über die Zapfenschuppen heraus. Dann allerdings sind sie ein wertvolles Unterscheidungsmerkmal.
Tannenzapfen ohne und mit sichtbaren Deckschuppen Lärchenzapfen mit und ohne sichtbare Deckschuppen
Eine besondere Bedeutung haben die Deckschuppen bei den Araucariengewächsen. Dort sind sie es, die maßgeblich
den eigentlichen Zapfen bilden.
Zapfen am Affenschwanzbaum (Araucaria araucana)
Nachdem der Zapfen ausgewachsen ist, verholzen die Samenschuppen und der Zapfen nimmt die für seine Art
typische braune Farbe an.
Dieser Prozess dauert 1-3 Jahre.
Auch die Samen im Inneren des Zapfens wachsen heran. Bei Reife ist ein Embryo mit Keimblättern und
Wurzelanlage gut erkennbar.
Doch um sich fortzupflanzen, muss der Samen den Zapfen verlassen.
Strategien der Zapfenöffnung
4 Wege hat die Natur beschritten, damit die Samen möglichst effektiv in die Freiheit gelangen.
Schrumpfung:
Hier schrumpfen die fest geschlossenen Zapfenschuppen zusammen, so dass die Samen durch die entstehenden
Lücken entfliegen können.
Bekannte Beispiele hierfür sind die Mammutbäume, Zypressen und Scheinzypressen.
Riesenmammutbaumzapfen in unterschiedlichen Reifestadien
irreversible Spreizung:
Hier spreizen die Zapfenschuppen auseinander, weil sich die Außenschichten stärker zusammenziehen. Hat sich der
Zapfen einmal geöffnet, schließt er sich nicht mehr.
Bekannte Beispiele sind die Lebensbäume und die Weihrauch- bzw. Flußzedern.
unreife geschlossene Zapfen und reife geöffnete Zapfen aus dem Vorjahr eines Lebensbaumes
reversible Spreizung:
Die Zapfen öffnen sich bei Trockenheit und schließen sich wieder bei Feuchtigkeit. Dieser Prozess kann unzählige
Male wiederholt werden. Besonders bekannt ist dieser Effekt bei Kiefernzapfen. Daher werden diese auch manchmal
als Feuchtigkeitsmesser eingesetzt. Aber auch zahlreiche andere Koniferenzapfen besitzen diese Eigenschaft, wie
z.b. die Fichten-, Helmlock- oder Lärchenzapfen.
Insekten nutzen die Zapfen wiederum gerne als "klimatisiertes Domizil", Bei Sonne sind die Zapfenschuppen geöffnet.
Bei Regen und Feuchtigkeit hingegen verschließen sie sich und bilden einen sicheren Schutz.
geöffnete und kurz vor der Öffnung stehende Zapfen der Emodi Kiefer
Zerfall:
Reife Zapfen dieser Koniferen findet man nie vollständig unter einem Baum. Das liegt daran, dass sich die
Zapfenschuppen von der Spindel lösen. Der Wind trägt nach und nach Zapfen und Samen ab, bis nur noch die Spindel
am Zweig übrigbleibt. Die Schuppen findet man dann über den gesamten Boden verstreut.
Besonders bekannt ist diese Art der Samenfreisetzung von den Tannen, Zedern und Araucarien.
übrig gebliebene Zapfenspindel einer Araucarie Samen und Schuppenreste auf dem Boden
Baupläne der Zapfen
Die Zapfenschuppen sind nicht zufällig um die Zapfenachse angeordnet, sondern folgen einem bestimmten Bauplan,
der meistens einer Gattung zugrunde liegt.
Obwohl sich die Koniferen sehr ähneln und für Laien wie für Fachleute schwer zu unterscheiden sind, geben doch
gerade die Baupläne exakte Hinweise zur Bestimmung.
Grundlegend lassen sich 3 Baupläne unterscheiden.
3-zählig angeordnete Zapfenschuppen:
Bei diesem Bauplan stehen immer 3 Zapfenschuppen in einem Quirl zusammen. Der Zapfen baut sich aus 2-3
Quirlen auf, die immer um 60° versetzt stehen.
Die Zapfen der bekanntesten Gattung, die diesem Bauplan folgt, wird man zunächst für Beeren halten, denn die
Hauptschuppen verholzen nicht, sondern werden fleischig. Man spricht auch von Scheinbeeren oder Beerenzapfen.
Der bekannteste Vertreter ist der heimische Wacholder (Juniperus communis), dessen Beerenzapfen auch als
Gewürz Anwendung finden.
Weltweit ist diese Gattung weit verbreitet und mit ca. 60 Arten vertreten.
Die anderen Koniferengattungen, deren Zapfen diesem Bauplan folgen, sind weit weniger bekannt. Es handelt sich
um wärmeliebende Bäume aus Australien und Südamerika, die den echten Zypressen sehr ähneln. Auch Trivialnamen
wie "Patagonische Zypresse" (Fitzroya) oder "Schmuckzypresse" (Callitris) tragen zu Verwechslungen bei. Der Bauplan
der Zapfen unterscheidet sie aber eindeutig.
3 Schmuckzypressenzapfen (Callitris) und ein Wacholder Beerenzapfen (Juniperus recurva)
Im Unterschied zum Wacholder verholzen die Schuppen der Zapfen und öffnen sich bei Reife. Viele kleine, an den
Seiten geflügelte Samen können nun entfliegen.
gegenständig angeordnete Zapfenschuppen:
Bei diesem Bauplan stehen immer 2 Zapfenschuppen einander gegenüber. Es können mehrere Paare um jeweils
90° versetzt einen Zapfen bilden.
Dadurch entsteht ein spiegelsymmetrischer Zapfen.
Diesen Bauplan verwenden zahlreiche Gattungen, von denen die bedeutensten wohl die Zypressen (Cupressus), die
Scheinzypressen (Chamaecyparis) und die Lebensbäume (Thuja) sind.
Zapfen v. l. n. r.: Gliederzypresse (Tetraclinis articulata), Urweltmammutbaum (Metasequoia glyptostroboides), Arizonazypresse
(Cupressus arizonica), Orientalischer Lebensbaum (Platycladus orientalis), Weihrauchzeder (Calocedrus decurrens),
sibirischer Zwerglebensbaum (Microbiota decussata)
Obwohl der Bauplan grundsätzlich dem gleichen Prinzip folgt, zeigen sich große Unterschiede. Zum Einen in Anzahl
und Form der Schuppen, zum Anderen in der Anordnung und Anzahl der Samen im Zapfen. Somit können die Zapfen
beim Unterscheiden der Arten und Gattungen sehr hilfreich sein, da es oftmals sehr schwierig ist, diese anhand von
Nadeln, Zweigen oder dem Habitus auseinanderzuhalten.
spiralig angeordnete Zapfenschuppen:
Diesem Zapfen-Bauplan folgen die meisten Koniferen. Kiefern, Fichten, Tannen, Lärchen, die amerikanischen
Mammutbäume - nur um einige zu nennen.
(Foto geschraubte Zapfen)
Dabei wachsen die Zapfenschuppen um jeweils 137,5 Grad versetzt in 3, 5 oder 8 Spiralen um die Zapfenachse
herum. Die Zapfenschuppen folgen damit einem in der Natur weit verbreiteten Prinzip der optimalen
Raumausnutzung.
Viel Spaß beim zählen der Spiralen. Wie viele sind es links bzw. rechts herum? Merken und mit Fibonacci-Zahlen vergleichen.
Leonardo von Pisa (ca. 1170 - 1240), besser bekannt als "Fibonacci", fand die mathematische Grundlage für
dieses scheinbar merkwürdige Wuchsverhalten, das fast überall in Flora und Fauna Anwendung findet.
Wer sich eingehender damit beschäftigen möchte, der sollte unter "Fibonacci-Zahlen" oder "Goldener Schnitt" im
Internet nachschauen.
zapfenlose Koniferen:
Eigentlich ein Paradoxon in sich: Zapfenlose Zapfenträger. Aber die Natur läßt keine Chance aus, durch Ausnahmen
von der Regel die Wissenschaftler zur Verzweiflung zu bringen.
Zu dieser Gruppe zählen die Eibengewächse. Die männlichen Pollenzapfen befolgen in ihrem Bauplan die bereits
beschriebenen Spielregeln. Die weiblichen Samenzapfen hingegen sind auf einen Samen reduziert, der von einem
Arillus, einem fleischigen Gewebe, eingefaßt wird.
Eibe (Taxus baccata) Der Arillus mancher Eiben kann auch gelb sein.
Die Gattungen werden unter anderem dadurch unterschieden, ob der Arilus den Samen ganz oder teilweise
umschließt. Die Verbreitung der Samen wird meist von Tieren übernommen.
Samen von Torreya californica mit fruchtfleischartigem Arillus
Hormone - die Architekten der Zapfenbaukunst
Laut derzeitigem Wissensstand sind diese Baupläne nicht bis ins Kleinste genetisch festgelegt, sondern ergeben
sich als Resultat eines Wechselspiels von hemmenden und anregenden Einflüssen. Dabei spielen Hormone eine
große Rolle. Sie sorgen für den richtigen Abstand zwischen den Schuppen.
In der Theorie bedeutet dies, dass es einem Baum unter bestimmten Voraussetzungen möglich ist, den Bauplan
zu ändern.
Tatsächlich konnte ich ein Beispiel dafür in der Natur finden.
An einem Urweltmammutbaum (Metasequoia glyptostroboides) entdeckte ich sowohl Zapfen mit gegenständigen,
als auch spiralförmig angeordneten Schuppen!
links der "normale" Zapfen (gegenständige Zapfenschuppen), rechts der "abnormale Zapfen" (spiralige Zapfenschuppen)
Die "normalen" Zapfen sind spiegelsymmetrisch und weisen 4 gerade Seitenflächen auf. Die "abnormalen" Zapfen
hingegen folgen exakt dem Prinzip der Fibonacci-Spiralen und besitzen 5 verdrehte Seitenflächen.
Die Ursachen werden zu erforschen sein.
Samenformen
Nicht nur die Zapfen, auch die Samen der Koniferen unterscheiden sich und können ebenfalls zur Bestimmung
beitragen.
rudimentär und ungeflügelte Samen:
Ungeflügelte Samen findet man nur bei wenigen Koniferen. Lediglich bei den Kiefern gibt es einige Arten, deren
Samen meist als Nahrungsmittel genutzt werden. Auch die rudimentär geflügelten Samen sind in diese Gruppe
mit aufzunehmen. Deren Flügel übernehmen keine Flugfunktion mehr.
v.l.n.r. Nußkiefer (Pinus sabiniana), Armandskiefer (Pinus armandii), sibirischer Zwerglebensbaum (Microbiota decussata) und
Orientalischer Lebensbaum (Platycladus orientalis)
einseitig geflügelte Samen:
Hier wird der Flügel aus der oberen Schicht der Samenschuppe gebildet und kann mehrere cm lang sein. Die Samen
fallen aus dem Zapfen heraus und rotieren wie Propeller. So können sie bei Wind weit transportiert werden.
Vor allem in der Familie der Kieferngewächse findet man diese Samenform.
beidseitig geflügelte Samen:
Diese Samen sind typisch für Zypressengewächse. Die Flügel entstehen aus der Samenhülle. Innerhalb dieser
Gruppe anhand der Samen zu unterscheiden ist äußerst schwierig.
beidseitig geflügelte Samen von der Arizona-Zypresse (Cupressus arizonica), Urweltmammutbaum (Metasequoia glyptostroboides),
Lebensbaum (Thuja occidentalis) und einer Schmuckzypresse (Callitris glaucophylla)
beidseitig ungleich geflügelte Samen:
Bei dieser auffälligen Variante lassen sich die Callizedern leicht von allen anderen Gattungen unterscheiden.
Zapfen der Weihrauchzeder (Calocedrus decurrens) kleiner und großer Flügel mit Samen
dreiseitig geflügelte Samen:
In Deutschland findet man nur bei der Sumpfkiefer mit solchen Samen. Allerdings gehört viel Fantasie dazu
die drei Flügel zu erkennen.
Samen der Sumpfzypresse (Taxodium distichum)
einseitig Deckschuppen-geflügelte Samen:
Das typische Merkmal dieser Samen besteht darin, dass sie vollständig von den Deckschuppen umwachsen sind.
Dabei kann der "Scheinflügel" sehr unterschiedlich lang sein.
Diese Besonderheit ist nur bei den Araucariengewächsen zu finden.
Zusammenfassung
Schließlich ist es die Summe der Eigenschaften des Baumes und der Zapfen, die zu einer erfolgreichen
Bestimmung führen. Dabei können die vorangegangenen Ausführungen nur helfen. Letztendlich wird das
notwendige know how nur durch praktische Erfahrung und Bestimmungsübung gewonnen.