Farbe ist wichtig – eine besondere Spinnenbeziehung zu Cypripedium calceolus

Cypripedium calceolus with Misumena vatia

Misumena vatia, die Veränderliche Krabbenspinne, hat eine besondere Beziehung zu Orchideen – auf einer Albiflora-Form von Dactylorhiza fuchsii kleidet sie sich mit einem weißen Körper, wie Norbert Griebl beobachtet hat. Jetzt habe ich sie in Thüringen auf der gelben Lippe von Cypripedium calceolus in ihrer gelben Form entdeckt – perfekte Mimikry. Die Spinne nutzt dabei den Umstand aus, dass die Frauenschuh-Lippe für kleine Insekten eine Kesselfalle ist – während die Pflanze so ihre Befruchtung sicherstellen will, ist die Spinne an der Nahrung interessiert.

Sie ändert ihre Farbe, indem sie ein gelbes Pigment in die äußere Zellschicht ihres Körpers einlagert. Wenn sie auf einer weißen Blüte sitzt, wird dieses Pigment wieder in untere Schichten transportiert oder ausgeschieden. Der Farbwechsel von weiß nach gelb dauert 10 bis 25 Tage, der von gelb zu weiß nur etwa 6 Tage.

Cypripedium calceolus zeigt in Thüringen kaum Abweichungen bei der Blütenfarbe. Unter mehr als 1000 Pflanzen konnte ich eine mit reduzierten Anthocyaninen in Sepalen und Petalen finden, die als Cypripedium calceolus forma citrinum angesprochen werden könnte.
Cypripedium calceolus f. citrinum

Colour matters – a spider’s relationship with Cypripedium calceolus

Cypripedium calceolus with Misumena vatia

Misumena vatia, a crab spider has developed a special relationship with orchids. Sitting on an albiflora form of Dactylorhiza fuchsii it wears its white body, as Norbert Griebl has observed. Now I’ve watched her in Thuringia on Cypripedium calceolus in its yellow form – a perfect mimicry. The spider makes use of the fact that the slipper-shaped pouch of the plant traps small insects in order to ensure its fertilization – while is spider is only interested in food.

The spider changes its colour by secreting a yellow pigment into the outer cell layer of its body.While sitting on white flowers, this pigment is transported into lower layers. The colour change from white to yellow takes between 10 and 25 days, the reverse about six days.

The Cypripedium calceolus in Thuringia show almost none varieties in terms of flower colours. Among more than 1000 plants I’ve found one with reduced anthocyanin pigments in sepals and petals which could be addressed as Cypripedium calceolus forma citrinum.

Cypripedium calceolus f. citrinum

Dactylorhiza cyrnea – a new species described on Corsica

Two specialists of the orchid flora on Corsica, Wolfram Foelsche and Klaus Cord-Landwehr, have described a new Dactylorhiza species: Dactylorhiza cyrnea belongs to the group of Dactylorhiza maculata and shares its characteristics of a tetraploid set of chromosomes. In their article “Dactylorhiza cyrnea und die Taxa der Gattung Dactylorhiza auf Korsika”, published in the Journal Europäischer Orchideen (Vol. 44, Heft 1, April 2012), the authors review the findings of Dactylorhiza insularis, Dactylorhiza sambucina and Dactylorhiza saccifera on Corsica and note that there is no Dactylorhiza majalis confirmed for this Mediterranean island. The plants described as Dactylorhiza cyrnea is morphologically similar to the diploid Dactylorhiza fuchsii. They are rather elongated and grow in humid locations. The leafs are mostly vaguely spotted but may also be unspotted. The flowers have a markedly thin spur (contrasting the thick spur of D. saccifera) which is shorter than the ovary. Their colour is a bright pink, with a purple labellum pattern. The population described by the authors “offers a very consistent appearance” – but there are also white flowered plants occasionally, the authors note. The photo above on the right, generously sent to me by Wolfram Foelsche, is also included in the article.

Dactylorhiza cyrnea – neue Art auf Korsika beschrieben

Die beiden Spezialisten der Orchideen-Flora auf Korsika, Wolfram Foelsche und Klaus Cord-Landwehr, haben eine neue Dactylorhiza-Art beschrieben: Dactylorhiza cyrnea gehört zur Gruppe von Dactylorhiza maculata und hat wie diese einen tetraploiden Chromosomen-Satz. In ihrem Beitrag über “Dactylorhiza cyrnea und die Taxa der Gattung Dactylorhiza auf Korsika”, veröffentlicht im Journal Europäischer Orchideen (Vol. 44, Heft 1, April 2012), überprüfen die Autoren die Fundmeldungen von Dactylorhiza insularis, Dactylorhiza sambucina und Dactylorhiza saccifera auf Korsika und stellen fest, dass sich Dactylorhiza majalis nicht für die Mittelmeerinsel belegen lässt. Die als Dactylorhiza cyrnea beschriebenen Pflanzen sind morphologisch ähnlich mit der diploiden Dactylorhiza fuchsii. Sie haben einen ziemlich langgestreckten Wuchs und wachsen an feuchten Standorten.

Die Blätter sind meist undeutlich gefleckt, können aber auch ungefleckt sein. Die Blüten haben einen ausgeprägt dünnen Sporn (im Unterschied zum dicken Sporn von D. saccifera), der kürzer als der Fruchtknoten ist. Ihre Farbe ist ein helles Rosa, mit einem violetten Lippenmuster. Die von den Autoren beschriebene Population “bietet … ein sehr einheitliches Bild, das nur ab und zu von weiß blühenden Pflanzen belebt wird”, wie die Autoren vermerken”. Das oben rechts gezeigte Foto, das mir Wolfram Foelsche dankenswerterweise zugeschickt hat, ist auch in dem Artikel abgedruckt.

Lecturing about albiflora orchids in Koblenz

Invited by the Arbeitskreis Heimische Orchideen (AHO) Rhineland-Palatinate I’ve presented some thoughts about albiflora orchids at a meeting in Koblenz. After introducing the basics of the bio-chemistry and genetics of flower colours I pointed to the striking differences in the frequency of albiflora forms with certain orchid species. With frequencies of more than 0.1 per cent one might assume that albiflora forms are not just the result of spontaneous mutations but may indicate a certain evolutionary process. With regard to Dactylorhiza fuchsii there is reason to believe that there are ecological pressures favouring albiflora forms – a hypothesis, which will be elaborated in an upcoming article in AHO’s journal “Berichte aus den Arbeitskreisen Heimische Orchideen”.

Vortrag zu Albiflora-Orchideen in Koblenz

Auf Einladung des Arbeitskreises Heimische Orchideen (AHO) Rheinland-Pfalz habe ich bei einem Abend in Koblenz einige Gedanken zu Albiflora-Orchideen vorgestellt. Nach einer Einführung in die Grundlagen von Biochemie und Genetik der Blütenfarben habe ich auf die deutlichen Unterschiede in der Häufigkeit von Albiflora-Formen bei bestimmten Orchideenarten hingewiesen. Bei einer Frequenz von mehr als 0,1 Prozent kann man annehmen, dass Albiflora-Formen nicht einfach das Ergebnis spontaner Mutationen sind, sondern auf einen gewissen evolutionären Prozess hindeuten. Mit Blick auf Dactylorhiza fuchsii gibt es Grund für die Vermutung, dass ökologische Einflüsse die Ausbildung von Albiflora-Formen begünstigen – eine These, die in einem geplanten Artikel für das AHO-Magazin “Berichte aus den Arbeitskreisen Heimische Orchideen” ausgeführt werden soll.

Kein Latein mehr für Beschreibung von Arten nötig

Caroli Linnæi ... Flora zeylanica: sistens plantas indicas Zeylonæ insulæ ...
Caroli Linnæi ... Flora zeylanica: sistens plantas indicas Zeylonæ insulæ ...1747

Mit Beginn des neuen Jahres hat die internationale botanische Gemeinschaft zwei Voraussetzungen für die Beschreibung neuer Arten oder anderer Taxa fallen gelassen. Es ist jetzt nicht länger erforderlich, eine Beschreibung auf Latein anzufügen, und der Artikel mit der Beschreibung einer neuen Art muss nicht mehr gedruckt, sondern kann auch online veröffentlicht werden. “Beginning 1 January 2012 names of new plants, algae, and fungi may now be published with a validating diagnosis or description that is written in either Latin or English”, heißt es in einem Artikel, der die Beschlüsse eines internationalen botanischen Kongresses I’m Juli 2011 in Melbourne erläutert. Die Regeln zur Einführung gültiger Taxa sind im International Code of Nomenclature for algae, fungi, and plants (ICN) festgelegt.

Description of new species: No Latin required anymore

Caroli Linnæi ... Flora zeylanica: sistens plantas indicas Zeylonæ insulæ ...
Caroli Linnæi ... Flora zeylanica: sistens plantas indicas Zeylonæ insulæ ...1747

With beginning of the new year, the international botanical community has dismissed two requirements in describing new species or other taxa. It is now no longer necessary to include a Latin description of the plant, and the article describing a new species must not be printed, but can also be published online. “Beginning 1 January 2012 names of new plants, algae, and fungi may now be published with a validating diagnosis or description that is written in either Latin or English”, says an article which explains the decisions of an international botanical congress in July in Melbourne. The rules of introducing valid taxa are stated in International Code of Nomenclature for algae, fungi, and plants (ICN).

Richard Bateman über Stabilität und Wandel

Richard Bateman
Stets auf der Suche nach Hinweisen zur Erhellung des Albiflora-Phänomens habe ich Richard Bateman in London besucht. Die weiß blühenden Formen “sind für mich von größtem Interesse wegen der unterschiedlichen Häufigkeiten bei den diploiden und tetraploiden Gruppen von Dactylorhiza”, sagte er mir. “Wenn man über die einzelnen diploiden Arten nachdenkt – incarnata, fuchsii, sambucina – so weisen sie allesamt ausgeprägte Farbvarietäten auf. Und sie haben alle eine gewisse Anzahl von sehr weißen oder blassen Individuen.” Ganz anders aber sind die Beobachtungen bei den tetraploiden Dactylorhiza-Arten wie praetermissa, majalis oder alpestris. Bateman sagte: “In 30 Jahren der Beobachtungen im Feld habe ich nur eine weiß blühende praetermissa und eine weiße Form von traunsteinerioides gesehen.” Um einiges jünger ist das Projekt albiflora.eu – aber bisher gingen hier nur Berichte über ein paar verstreute Beobachtungen von weiß blühenden Dactylorhiza majalis ein – und keine von praetermissa oder traunsteineri. Als eine mögliche Erklärung merkte Bateman an: “Wahrscheinlich ist bei den Tetraploiden ein Minimum von vier Kopien eines Gens mit einer Fehlfunktion erforderlich, um Albinismus zu verursachen. Daher denke ich, dass die Tetraploiden einen Puffer gegen Albinismus besitzen, indem sie über zusätzliche Kopien der Gene verfügen, welche die Anthocyanin-Pigmente erzeugen.”

Auf das Argument der negativen Konnotation des Begriffs Fehlfunktion antwortete Bateman: “Die meisten Organismen sind so ‘entworfen’, dass sie so bleiben, wie sie sind und sich nicht [grundlegend] ändern. Daher ist aus genetischer Perspektive jede zum Vorschein kommende Änderung eine Fehlfunktion. Ich stimme zu, dass eine Fehlfunktion auch ehger nützlich als negativ sein kann, aber meistens ist es negativ.”

Batemans vorrangige Forschungsinteressen sind die Fragen der Artenbildung oder zumindest die Frage, was zu evolutionären Abweichungen zwischen Populationen führen könnte: “Die Ebene der Gattungen ist – für mich zumindest – geklärt. Nun interessiert mich die Artenebene am meisten. Hier gibt es noch die größten Herausforderungen – wie die Artenbildung bei Orchideen verläuft.” Trotz einer gewaltigen Fachliteratur zu diesem Thema seien diese Fragen, so sagt Bateman, immer noch nicht angemessen beantwortet. “Jedes Mal, wenn ich eine bestimmte Gruppe von Orchideen untersuche, fällt die Antwort [auf diese Frage] unterschiedlich aus.” So ist bislang keine Verallgemeinerung möglich. Allerdings merkt Bateman an: “Ich bin der festen Überzeugung, dass die Bedeutung [spezifischer] Bestäuber von vielen Forschern übertrieben wird.”

Zumindest eine allgemeine Beobachtung scheint sicher zu sein, wie Bateman anmerkt: “Es werden ständig neue [evolutionäre] Strategien ausprobiert – mehr als die meisten Leute glauben – aber ich denke, sie sind weniger oft erfolgreich, als die meisten Leute annehmen.”

Neben derartigen Betrachtungen über Stabilität und Wandel in der Genetik von Orchideen fragten wir uns, warum hypochrome Formen von Ophrys eher grün als weiß sind – offensichtlich enthalten die Ophrys-Blüten immer noch ChlorophylI, selbst wenn die Anthocyanine fehlen – und das aus gutem Grund: “Die Blattrosetten von Ophrys (und auch von Himantoglossum) neigen zum Verblühen, bevor die Blüten sich richtig öffnen”, sagte Bateman. “Ich denke nicht, dass eine umfangreiche Versorgung mit Nährstoffen [zwischen Wurzel und Blüte] stattfindet. Die Blüte ist autonom geworden … während die Blüten bei Orchis oder Anacamptis weit weniger unabhängig sind.” Ophrys-Blüten sind also ziemlich einzigartig. “Wenn man an den Blüten arbeitet, sie aufschneidet und unter dem Mikroskop betrachtet, ist es verblüffend zu sehen, wie viel Energie in eine Ophrys-Blüte investiert ist. Da gibt es sehr viel Gewebe.”

Nach dem Besuch waren dann die Royal Botanic Gardens in Kew der richtige Ort, um weiter über die Wunder der Natur zu sinnieren. (Mit Dank an Richard Bateman für die Überprüfung der Zitate, zusätzliche Anmerkungen sind mit eckigen Klammern kenntlich gemacht)
Kew Gardens

Richard Bateman on stability and change

Richard Bateman
Still looking for any hints to shed some light on the albiflora phenomenon, I visited Richard Bateman in London. The white-flowered morphs “are of greatest interest to me because of their relative frequencies in the diploid and the tetraploid groups of Dactylorhiza”, he told me. “If your mind works its ways through the different diploids – incarnata, fuchsii, sambucina – they all show colour polymorphism. And they all have a certain number of very pale or white individuals.” Quite different are the observations with tetraploid Dactylorhiza species like praetermissa, majalis or alpestris. Bateman noted: “I’ve only found one albino praetermissa and one albino traunsteinerioides in 30 years of going in the field.” Quite younger is the albiflora.eu project – but up to now only some scattered findings of white-flowered Dactylorhiza majalis have been reported – and none of praetermissa or traunsteineri. As a possible explanation Bateman noted: “Presumably, in the tetraploids there has to be a minimum of four copies of a gene that is malfunctioning to cause the albinism. So I think the tetraploids are buffered against albinism by having additional copies of the genes that generate the anthocyanin pigments.”

Arguing with him about the negative connotations of the term malfunction, Bateman answered: “Most organisms are ‘designed’ to remain the way they are and not to change [substantially]. So, from a genetic viewpoint, any change that is expressed is a malfunction. I agree the malfunction could be beneficial rather than negative but most times it’s negative.”

Bateman’s main interests in research are the questions of speciation or at least the question of what might lead to evolutionary divergence between populations: “The genus level – for me at least – is solved. The species level interests me the most now. That’s were the most challenging topics still have to be addressed – how orchids speciate.” Despite a huge literature on the topic, Bateman noted, those questions are still not adequately solved. “Each time I address a particular set of orchids, the answer [to this question] is different.” So up to now, no generalization is possible. But, Bateman said, “I strongly believe that the importance of pollinator [specificity] is being exaggerated by a lot of workers.”

At least one general observation can be stated according to Bateman: “New [evolutionary] strategies are tried out constantly – more than most people believe – but I think they succeed less often than most people believe.”

In addition to such reflections on stability and change in the genetics of orchids, we wondered why hypochrome forms of Ophrys are rather green than white – obviously the Ophrys flowers still contain chlorophyll even if they lack the anthocyanins – and with good reason: “The rosette leaves of Ophrys (and Himantoglossum as well) tend to be dead before the flowers properly open”, Bateman said. “So I don’t think there is much supply of nutrient coming from [root to flower]. The flower has become autonomous … whereas in Orchis or Anacamptis the flowers are far less independent.” So, Ophrys flowers are quite special. “One of the most striking things when you start working on the flowers, cutting them up looking at them under microscope, you realize how much energy is invested in an Ophrys flower. There is a lot of tissue.”

After the visit, the Royal Botanical Gardens in Kew have been the very right place to further contemplate on the miracles of nature. (With thanks to Richard Bateman for reviewing his quotes, additional notes are marked with brackets)
Kew Gardens