Samenpflanzen

Pinaceae (Kieferngewächse)

Die Kieferngewächse sind Nacktsamer mit Nadeln an Lang- und Kurztrieben, eingeschlechtlichen Blüten, Zapfen und schizogenen Harzkanälen, aus denen Balsame wie Terpentin stammen.

Prüfungsrelevanz: zentral ✓ gelesen
Das Wichtigste in Kürze6 Punkte
  • Die Pinaceae (Kieferngewächse) sind Nacktsamer mit Kiefer, Fichte, Tanne und Lärche. Sie bilden keine Früchte, weil ihre Samenanlagen nicht in einem Fruchtknoten liegen.
  • Die Nadeln stehen schraubig. Bei der erwachsenen Kiefer sitzen sie nur an Kurztrieben, bei Fichte und Tanne nur an Langtrieben, bei der sommergrünen Lärche an beiden.
  • Die Blüten sind diklin und die Pflanzen monözisch. Männliche Blüten haben zahlreiche Staubblätter mit je zwei Pollensäcken.
  • Der weibliche Zapfen ist ein verholzender Blütenstand. Jede Samenschuppe in der Achsel einer Deckschuppe trägt meist zwei nackte Samenanlagen.
  • Das Holz leitet Wasser nur über Tracheiden mit Hoftüpfeln. Der Balsam liegt in schizogenen Harzkanälen der Sprossachse.
  • Colophonium ist der nichtflüchtige Harzanteil des Terpentins. Fichtennadelöl stammt unter anderem aus Picea abies.

Worum es geht

Kiefer, Fichte, Tanne und Lärche bilden zusammen die Familie der Pinaceae, eine große Familie der Nadelhölzer. Als Nacktsamer unterscheiden sie sich im Blüten- und Holzbau deutlich von den Bedecktsamern. Für die Pharmazie liefern sie Balsame wie Terpentin und ätherische Nadelöle, die man aus Erkältungsbädern und Einreibungen kennt.

Einordnung und Erkennungsmerkmale

Die Pinaceae gehören zu den Gymnospermen (Nacktsamern). Ihre Samenanlagen liegen frei auf Schuppen und reifen nicht in einem Fruchtknoten. Deshalb bilden sie keine Früchte. Wie sich die Nacktsamer stammesgeschichtlich einordnen, zeigt die Phylogenie der Samenpflanzen.

Merkmal Ausprägung
Systematik Gymnospermen, Nadelhölzer; Gattungen Pinus, Picea, Abies, Larix
Wuchsform Bäume und Sträucher mit sekundärem Dickenwachstum
Blätter Nadeln, schraubig gestellt, meist immergrün (Lärche sommergrün)
Blüte eingeschlechtlich (diklin), einhäusig (monözisch), ohne Blütenhülle, windbestäubt
Blütenformel ♂: A∞ mit je 2 Pollensäcken; ♀: Samenschuppe mit 2 nackten Samenanlagen, kein Fruchtknoten
Frucht keine; Samen reifen im verholzenden Zapfen
typische Inhaltsstoffe Balsame (Harz in ätherischem Öl) in schizogenen Harzkanälen
wichtige Arzneipflanzen Kiefern, Lärche, Fichte

Nadeln, Lang- und Kurztriebe

Die Nadeln der Pinaceae stehen schraubig an der Achse. Gegenständige Blätter kommen nicht vor. Schuppenförmige Laubblätter sind ebenfalls die Ausnahme. Daran grenzt man sie von den Cupressaceae ab, etwa vom Lebensbaum Thuja mit gegenständigen Schuppenblättern. Die Fichte Picea abies ist also ein Kieferngewächs.

📖 Definition: Kurztrieb

Ein Kurztrieb ist ein Seitenspross mit stark gestauchten Internodien. Seine Blätter sitzen deshalb dicht gebüschelt an einem Punkt, während der Langtrieb gestreckte Internodien hat und die Krone aufbaut.

Wo die Nadeln sitzen, hängt von der Gattung ab. Fichte und Tanne tragen sie nur an Langtrieben. Die Lärche hat beides: Einzelnadeln am jungen Langtrieb und Nadelbüschel an Kurztrieben. Sie wirft im Herbst alle Nadeln ab. Nicht jedes Kieferngewächs ist also immergrün.

Bei der erwachsenen Kiefer stehen die Nadeln nur an Kurztrieben. Die Langtriebe tragen lediglich kleine, häutige Schuppenblätter. Bei der Waldkiefer sitzen an jedem Kurztrieb zwei Nadeln, am Grund von einer Nadelscheide umhüllt. Man kann sich den Kurztrieb wie einen winzigen Halter vorstellen, der das Nadelpaar am Zweig festklemmt.

Zeichnung eines Kiefernzweigs mit Nadelpaaren an Kurztrieben und eines Lärchenzweigs mit Nadelbüscheln

Lang- und Kurztriebe bei Kiefer und Lärche

Holz aus Tracheiden

Das Holz der Pinaceae ist einfach gebaut. Wasser leiten ausschließlich Tracheiden, also langgestreckte, tote Einzelzellen. Sie sind über Hoftüpfel verbunden. Tracheen (Gefäße) fehlen, ebenso typische Sklerenchymfasern. Tracheiden sind Teil des Xylems und kommen deshalb in der Rinde nicht vor. Den Unterschied zwischen Tracheide und Trachee erklärt die Einheit Xylem und Phloem.

Auf Fotos erkennt man die Familie an schraubig gestellten Nadeln, am Harzgeruch und vor allem an den holzigen Zapfen.

Blüte und Frucht

Die Blüten der Pinaceae sind diklin, also eingeschlechtlich. Zwittrige Blüten gibt es nicht. Männliche und weibliche Blüten wachsen aber auf demselben Baum: Die Familie ist monözisch (einhäusig). Diese Kombination aus eingeschlechtlichen Blüten und Einhäusigkeit solltest du sicher können, denn diözisch ist nur die Ausnahme. Die Begriffe selbst erklärt der Bau der Blüte.

Männliche Blüten

Die männlichen Blüten stehen in Gruppen an Kurztrieben, bei der Kiefer gehäuft am Grund junger Triebe. Jede Blüte besteht aus zahlreichen schraubig gestellten Staubblättern, nicht aus einer festen kleinen Zahl wie fünf. Jedes Staubblatt trägt zwei Pollensäcke. Der Wind verbreitet den Pollen im Frühjahr oft als gelben Staub.

Weibliche Zapfen

Der weibliche Zapfen ist keine Einzelblüte, sondern ein Blütenstand. An seiner Achse sitzen schraubig Deckschuppen. In der Achsel jeder Deckschuppe steht eine Samenschuppe. Sie entspricht einer weiblichen Blüte und trägt auf der Oberseite in der Regel zwei nackte Samenanlagen. Bis zur Samenreife verholzt der Zapfen.

Schematischer Längsschnitt eines Kiefernzapfens mit beschrifteter Achse, Deckschuppe, Samenschuppe und zwei Samenanlagen

Weiblicher Zapfen der Pinaceae: Jede Samenschuppe in der Achsel einer Deckschuppe ist eine Blüte mit zwei nackten Samenanlagen.

Der Aufbau aus Deckschuppe und Samenschuppe mit zwei Samenanlagen wird im Examen gerne gefragt, ebenso das Erkennen des verholzten Zapfens auf Abbildungen. Die Gattungen unterscheidet man am Zapfen so:

Gattung Zapfen Erkennungsmerkmal
Kiefer (Pinus) holzig, eiförmig, fällt als Ganzes ab dicke Schuppen mit verdicktem Ende, reift bei der Waldkiefer in zwei Jahren
Fichte (Picea) hängend, fällt als Ganzes ab dünne, biegsame Schuppen
Tanne (Abies) aufrecht zerfällt am Baum, die Spindel bleibt stehen
Lärche (Larix) klein, aufrecht bleibt lange am Zweig

Keine Frucht

Ohne Fruchtknoten entsteht keine Fruchtwand. Was aus dem Zapfen fällt, sind Samen, bei der Kiefer mit einem Flügel. Auch die Latsche Pinus mugo bildet daher keine Klausenfrucht, wie sie bei den Lippenblütlern vorkommt. Echte Fruchttypen behandelt die Einheit Schließfrüchte.

Inhaltsstoffe

Typisch für die Pinaceae sind Gemische aus Harz und ätherischem Öl. Sie liegen in Harzkanälen der Sprossachse, also im Stamm und in den Zweigen. Verletzt man die Rinde, tritt das zähe, duftende Harz aus und verschließt die Wunde.

📖 Definition: Balsam

Ein Balsam ist eine Lösung von Harz in ätherischem Öl. Er ist dickflüssig, weil das nichtflüchtige Harz im flüchtigen Öl gelöst ist.

Die Harzkanäle entstehen schizogen. Zellen weichen auseinander und bilden einen Interzellularraum. Ihn kleidet ein lebendes Drüsenepithel aus, das den Balsam in den Kanal abgibt. Anders entstehen lysigene Ölbehälter wie bei den Rutaceae, denn dort lösen sich die Zellen selbst auf. Ölzellen (Idioblasten) speichern Öl in einzelnen Zellen, etwa bei den Lauraceae. Die Typen im Vergleich zeigt die Einheit Exkretbehälter.

🎯 Examensrelevant: Schizogene Harzkanäle

Besonders prüfungsrelevant: Pinaceae speichern ihren Balsam in schizogenen Harzkanälen der Sprossachse. Achte darauf, das nicht mit lysigenen Ölbehältern oder Ölzellen zu verwechseln.

Der flüchtige Anteil besteht vor allem aus Monoterpenen wie α-Pinen, β-Pinen und Bornylacetat. Der Harzanteil enthält Harzsäuren wie die Abietinsäure. Alkaloide spielen in der Familie praktisch keine Rolle.

Arzneipflanzen und Drogen

Die Pinaceae liefern arzneilich genutzte Balsame und offizinelle ätherische Öle, keine Alkaloiddrogen.

Pflanze Droge Leitstoffe Wirkung oder Verwendung
Kiefern, u. a. Strandkiefer (Pinus pinaster) Terpentin (Terebinthina communis), Terpentinöl, Colophonium α-Pinen, β-Pinen; Harzsäuren hyperämisierend in Einreibungen, Colophonium in Pflastern
Waldkiefer (Pinus sylvestris) Kiefernnadelöl α-Pinen, Bornylacetat Inhalation bei Erkältung, Einreibung
Latsche (Pinus mugo) Latschenkiefernöl α-Pinen, Δ3-Caren Inhalation bei Erkältung
Fichte (Picea abies), Tannen (Abies) Fichtennadelöl Bornylacetat, Pinene Inhalation, Erkältungsbäder, Einreibung
Europäische Lärche (Larix decidua) Lärchenterpentin (Terebinthina laricina) Harzsäuren, Monoterpene äußerlich in Salben

Kiefern (Pinus)

Verschiedene Pinus-Arten liefern Terpentin. Dieser Balsam ist kein Gummiharz. Ein Gummiharz wie Myrrhe enthält zusätzlich Polysaccharide, Terpentin dagegen nur Harz und ätherisches Öl. Aus ihm gewinnt man zwei Produkte:

  1. Gewinnung: Man ritzt den Stamm an, und Balsam fließt aus den Harzkanälen.
  2. Destillation: Wasserdampfdestillation trennt den flüchtigen Anteil als Terpentinöl ab.
  3. Rückstand: Zurück bleibt das spröde, gelbliche Colophonium, der nichtflüchtige Harzanteil.
⚠️ Achtung: Terpentinöl und Nadelöl

Terpentinöl stammt aus dem Balsam des Stammes. Die Nadelöle destilliert man dagegen aus Nadeln und Zweigspitzen.

Die Waldkiefer liefert Kiefernnadelöl. Man erkennt sie an den paarigen Nadeln, der oben fuchsroten Rinde und den eiförmigen Zapfen. Colophonium ist ein bekanntes Kontaktallergen in Pflastern.

Farbige botanische Tafel der Waldkiefer mit Nadelzweig, gelben männlichen Blüten, jungen und reifen Zapfen und nummerierten Einzelheiten

Waldkiefer (Pinus sylvestris): Zweig mit paarweise stehenden Nadeln, männlichen und weiblichen Blüten und einem reifen Zapfen, dazu Samen und Einzelheiten.
Köhler’s Medizinal-Pflanzen · hrsg. von Franz Eugen Köhler · gemeinfrei

Lärche (Larix decidua)

Die Lärche ist der sommergrüne Vertreter mit Nadelbüscheln an Kurztrieben. Aus ihrem Stamm gewinnt man Lärchenterpentin. Auch er ist ein Balsam, also Harz gelöst in ätherischem Öl.

Fichte (Picea abies)

Die Fichte trägt ihre Nadeln einzeln an Langtrieben. Ihre hängenden Zapfen fallen als Ganzes ab. Picea abies ist Stammpflanze von Fichtennadelöl, neben Tannenarten. Kiefernnadelöl liefert sie nicht. Leitstoff des Fichtennadelöls ist vor allem Bornylacetat, das den typischen Waldduft prägt.

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Aussage 1

Die Samenschuppe im Kiefernzapfen entspricht einer weiblichen Blüte und trägt in der Regel zwei Samenanlagen.

Der Zapfen ist ein Blütenstand. Jede Samenschuppe in der Achsel einer Deckschuppe ist eine Blüte mit meist zwei nackten Samenanlagen.

Aussage 2

Kieferngewächse sind in der Regel zweihäusig, männliche und weibliche Blüten wachsen also auf verschiedenen Bäumen.

Pinaceae sind typischerweise monözisch (einhäusig). Ihre eingeschlechtlichen Blüten stehen auf demselben Baum.

Aussage 3

Bei erwachsenen Waldkiefern sitzen die Nadeln einzeln an den Langtrieben.

Die Nadeln der erwachsenen Kiefer stehen nur an Kurztrieben, bei der Waldkiefer paarweise. Die Langtriebe tragen nur Schuppenblätter.

Aussage 4

Colophonium bleibt nach der Wasserdampfdestillation von Terpentin als nichtflüchtiger Harzanteil zurück.

Das Terpentinöl wird abdestilliert, Colophonium ist der Harzrückstand.

Aussage 5

Pinaceae bilden keine Früchte, weil ihre Samenanlagen frei auf Schuppen liegen und nicht in einem Fruchtknoten reifen.

Als Gymnospermen haben sie nackte Samenanlagen. Ohne Fruchtknoten entsteht keine Fruchtwand.

Aussage 6

Terpentinöl destilliert man aus den Nadeln und Zweigspitzen der Kiefer.

Terpentinöl stammt aus dem Balsam des Stammes. Aus Nadeln und Zweigspitzen gewinnt man die Nadelöle.

Aussage 7

Die Harzkanäle der Pinaceae entstehen lysigen durch Auflösung von Zellen.

Sie entstehen schizogen: Zellen weichen auseinander, ein Drüsenepithel kleidet den Kanal aus.

Aussage 8

Die Gemeine Fichte (Picea abies) ist eine Stammpflanze von Fichtennadelöl.

Picea abies liefert neben Tannenarten Fichtennadelöl. Kiefernnadelöl stammt dagegen aus Pinus sylvestris.

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