Angewandte Botanik. - - - - Über einemikroskopisch-graphische Methode derBestimmung des Fasergehaltes von Gespinstpflanzen. (Mit 2 Figuren auf Tafel I. ) Von Prof. Dr. A . Herzog. Aus den Arbeiten der Forschungsstelle für Bastfasern in Sorau N.-L. Die feindliche Absicht, unsere altgewohnten Röhstoffquellen abzuschneiden, und insbesondere unsere blühende Textilindustrie lahmzulegen und z u vernichten, hat natürlich unsererseits dazu geführt, für die bisher aus dem Auslande in großen Mengen be zogenen Faserstoffe, wie Baumwolle, Jute, Schafwolle und Seide Ersatz zu schaffen. Wohl haben einige der auf diesem Gebiete gemachten zahl reichen Vorschläge z u praktisch brauchbaren Ergebnissen geführt, so daß z u erwarten steht, daß sie auch in Friedenszeiten ihren Wert behalten werden, allein von der überwiegenden Mehrzahl aller Fälle kann dies sicherlich nicht behauptet werden! Leider muß auch festgestellt werden, daß vielfach unter dem fadenscheinigen Deckmantel vaterländischer Gesinnung, Faserpflanzen und Faser gewinnungsverfahren inmarktschreierischer Weise angeboten wurden, d ie sich bei näherer Prüfung für die Allgemeinheit als gänzlich wertlos erwiesen haben. Auch beweist es eine vollständige Unkenntnis der Sachlage oder eine absichtliche Täuschung der Öffentlichkeit, wenn in einem Atem mit der Rettung des Vaterlandes aus Fasernot an gekündigt wurde, daß die angepriesenen Faserstoffe imstande sein Würden, Baumwolle, Jute, Flachs usw. auch nach dem Kriege voll Ständig z u ersetzen bzw. z u verdrängen. Man vergaß eben auf der Suche nach geeigneten Gespinst pflanzen sehr häufig, daß keine höhere Pflanze völlig frei von Faser Strängen ist. Letzteres ist auch selbstverständlich, da die „Fasern“ Angewandte Botanik I. - 5 66 - A. Herzog, nach den klassischen Untersuchungen Schwendeners!) neben der Nährstoffleitung auch die besondere Aufgabe haben, der lebenden Pflanze die zum Gedeihen unbedingt nötige Festigkeit und Wider standsfähigkeit gegen äußere Einflüsse zu verleihen. Unter diesen Umständen is t e s daher nicht wesentlich, daß eine Pflanze „Fasern“ überhaupt enthält, als vielmehr, daß diese genügend fest, leicht gewinnbar und in den betreffenden Organen der Pflanze so stark angereichert sind, daß ihre Gewinnung im Großen wirtschaftlich wird. Gerade hier fehlt es aber auch dem in der Textilindustrie Tätigen a n dem unbedingt nötigen Vergleichsmaßstab, d . h . an einem brauchbaren Bestimmungsverfahren für den technisch in erster Linie maßgebenden Gesamtfasergehalt. Die bekannten technischen Methoden der Faserstoffgewinnung bieten durchaus nicht immer die Möglichkeit, den absoluten und relativen Fasergehalt auch nureiniger maßen einwandfrei z u ermitteln. Wohl reichten einige von ihnen hin, vergleichende Untersuchungen von Organen ein und derselben Pflanzenart, z. B . des Flachses, auszuführen, aber die Verhältnisse ändern sich sofort, sobald man nach dem gleichen Verfahren eine andere Faserpflanze z u bereiten versucht. So eignet sich z . B . die Wasserröste sehr gut zur Bereitung bzw. zur Bestimmung des Faser gehaltes von Flachs und Hanf, nicht aber auch zu der des Ginsters, der Typha und des Weidenröschens. Leider sind auch die zahlreichen chemischen Verfahren zur Bestimmung des „Cellulosegehaltes“ nicht ohne weiteres auf die hier vorliegenden Verhältnisse über tragbar, da sie in der Regel keine sichere Trennung der Fasern von den anhängenden Zellgeweben zulassen und weil ferner der chemische Begriff „Cellulose“ durchaus nicht immer mit dem der technischen „Faser“ zusammenfällt. So ist denn leicht z u verstehen, daß selbst in solchen Kreisen, die sich mit der eingehenden Prüfung von Ersatzfaserpflanzen be schäftigen, Unklarheit über die in den bestimmten Fällen vorliegenden Fasergehalte herrscht. Wenn z. B . von einer Seite der Bastgehalt der wildwachsenden Brennessel z u 2 5 und mehr °/o angegeben wurde, während der tatsächliche nur 5–8°/o beträgt, so bedeutet dies eine völlig willkürliche Verschiebung des technologischen Begriffes „Faser“, die durch nichts gerechtfertigt ist. Leider hat auch die Tages- und Fachpresse durch kritiklose Verbreitung derartiger halt loser Angaben völlig falsche Vorstellungen verbreitet und Hoffnungen *) S . Schwendener, Das mechanische Prinzip im Bau der Monocotylen. Leipzig 1874. Mikrosk-graph. Methode d. Bestimm. d. Fasergehaltes v. Gespinstpflanzen. 67 erweckt, die sich in Wirklichkeit niemals werden erfüllen lassen. Ferner muß vorläufig noch dahingestellt bleiben, ob die in einigen Fällen vorgeschlagene „Inkulturnahme“ solcher Pflanzen zu einem praktisch brauchbaren Ergebnis führen wird, insbesondere, ob diese imstande sein wird, den schon vorhandenen, längst bewährten heimischen Textilpflanzen, dem Flachse und Hanfe, die auf eine viel tausendjährige Kultur zurückblicken können, den Rang abzulaufen. Letzteres müßte aber doch auch angestrebt und sicherlich erreicht werden, wenn anders es einen Sinn haben soll, an Stelle eines ver stärkten Anbaues von Flachs und Hanf, der Aufnahme neuer Faser pflanzen in den landwirtschaftlichen Betrieb dasWort zu reden. Im übrigen bleibt auch noch sehr zu berücksichtigen, daß die Schwierig keiten nicht so sehr im Anbau und in der Ernte der Pflanze liegen, als vielmehr in deren technischer Aufschließung und mechanischer Ausarbeitung. Und gerade in dieser Hinsicht haben die bisherigen praktischen Erfahrungen in überreichem Maße gelehrt, daß keine der vorgeschlagenen Gespinstpflanzen dem Flachse gegenüber irgend welche Vorzüge besitzt, ja diesen auch nur einigermaßen erreicht! Im Verlaufe zahlreicher Untersuchungen und Begutachtungen von Ersatzfaserpflanzen bin ic h z u der Überzeugung gekommen, daß dasMikroskop noch die beste Möglichkeit bietet, über die in einem Pflanzenorgan vorhandene relative und absolute Fasermenge Auf schluß z u geben. Im Hinblick auf die oben auseinandergesetzte Wichtigkeit dieser Angelegenheit, sei es mir im folgenden gestattet, das von mir gewählte Verfahren a n der Hand von einigen Original lichtbildern zu erläutern. Die zur Untersuchung auf Fasergehalt vorliegenden Pflanzen werden sorgfältig sortiert und eine oder mehrere Pflanzen von durch schnittlicher Beschaffenheit z u den nachfolgenden Arbeiten aus gewählt. Diese Vorsicht ist genau zu beachten, d a bekanntlich dickere Organe bei sonst gleichen Verhältnissen relativ faserärmer sind als dünnere. Nunmehr wird aus derMitte des zu untersuchenden Organes (Stengel, Blatt) ein der Länge nach genau bestimmtes Stück (etwa 1 0 cm) herausgeschnitten und, falls es nicht schon trocken sein sollte, durch mehrtägiges Lagern a n der Luft getrocknet und auf einer empfindlichen Wage ausgewogen. Zur Bestimmung der Trockensubstanz wird sodann bei 110° vollständig ausgetrocknet und wieder gewogen. Dieses Gewicht ist der späteren Berechnung d e s Fasergehaltes zugrunde z u legen. Von einem der beiden Stengel 0der Blattreste wird nunmehr, unmittelbar a n die schon vorhandene - 5* 68 - A. Herzog, Schnittfläche anschließend, ein etwa 1 cm langes Stückchen behutsam abgeschnitten und nach der in der botanischen Histologie allgemein üblichen Härtung mit Alkohol und Einbettung in Paraffin zur Herstellung feiner mikroskopischer Querschnitte verwendet. In manchen Fälllen ist die Paraffineinbettung vollständig zu umgehen, vorausgesetzt, daß der zu präparierende Gegenstand freihändig oder mittels des Mikrotomes gut geschnitten werden kann. Als Beobachtungsflüssigkeit empfiehlt sich die Anwendung konzentrierten Glyzerins, da dieses vorzüglich aufhellt und auch keinerlei der nach folgenden Untersuchung nachteilige Veränderungen der Größen verhältnisse der T'flanzengewebe durch Quellung usw. bewirkt. Der zu prüfende Querschnitt wird natürlich selbst bei Benutzung voll kommener Schneideeinrichtungen und völliger Beherrschung der in Frage kommenden Technik nicht immer die gesamte Schnittfläche in tadelloser Beschaffenheit umfassen. Dies ist jedoch kein erheblicher Mangel, da das gleiche Prüfungsergebnis auch mit einem nur teil weise erhaltenen Schnitt erzielt werden kann, sofern die im folgenden gegebenenWinke genau beachtet werden. Auf vollkommen einwand freie Schnitte, die als Schaupräparate natürlich sonst erwünscht sind, kann also hier verzichtet werden. Die experimentelle Bestimmung des Gesamtfasergehaltes läuft nun darauf hinaus, die von den Faseranteilen des Organquerschnittes gedeckten Flächen graphisch auszumessen und hieraus unter Be rücksichtigung des mittleren spezifischen Gewichtes der Cellulose . (1,5 g) die in der oben gewählten Längeneinheit (10 cm) enthaltene Fasermenge zu berechnen. Die praktische Ausführung gestaltet sich nun wie folgt: - Liegt, was in der Regel der Fall sein wird, ein nicht voll ständiger Schnitt vor, so is t vor allem für eine möglichst genaue Zentrierung des Präparates Sorge zu tragen. Dies gelingt sehr leicht, wenn ein nach den Angaben Heims von den Optischen Werken E . Leitz in Wetzlar hergestelltes Zählplättchen mit kon zentrischen Ringen und 8 Sektoren zur Verfügung steht (vergl. Fig. 1) . Es läßt sich ebenso wie ein gewöhnliches Mikrometer plättchen auf d ie Sehfeldblende des Okulares legen und mit Hilfe der Augenlinse des letzteren scharf einstellen. Es versteht sich von selbst, daß das Zentrieren nur bei schwachen Vergrößerungen Vorgenommen werden kann, d a der Schnitt, zum mindesten bei Stengel- und Wurzelstücken, vollständig zu überblicken sein muß. Sehr zweckmäßig erweisen sich hierbei die von verschiedenen optischen Mikrosk-graph. Methode d. Bestimm. d. Fasergehaltes v. Gespinstpflanzen. 69 Firmen gelieferten Objektive mit veränderlicher Eigenvergrößerung (z . B . a * von C . Zeiss-Jena oder G von Winkel-Göttingen). Über die mit dem besonders geeigneten Winkelschen Objektiv und ver schiedenen Okularen erzielbaren Vergrößerungen gibt die folgende Zahlentafel Aufschluss. Stellung Vergrößerungen mit den Huyghensschen und des Index komplanatischen Okularen. am Objektiv G 1 2 3 4 5 0 5 6 10 12 20 1 6 8 12 16 24 2 7 9 15 18 30 3 9 10 18 . 20 36 - 4 10 12 20 24 40 5 11 13 22 26 44 6 12 15 24 30 48 7 13 16 –26 32 52 8 14 18 28 36 . 56 9 15 19 30 Z8 60 10 16 20 32 40 64 Bei dem verhältnismäßig großen Objektabstand dieser Systeme empfiehlt sich die Verwendung eines besonderen Präpariermikroskops, etwa des nach den Angaben P . Culmanns") von der Firma Zeiss-Jena gebauten monokularen, bildaufrichtenden Prismenmikro skops. Wo vorhanden, ist auch dasWinkelsche Zeichenmikroskop nach Behrens”) zu derartigen Arbeiten mit großem Vorteil brauchbar, d a e s bei Benutzung der mitgelieferten Lupen und Objektive eine Reihe von bequem abstufbaren Vergrößerungen zuläßt (2–38) und in Verbindung mit dem Zeichenapparat Nr. 1 dieser Firma in aus gezeichneter Weise auch zum Zeichnen der Schnitte benutzt werden kann. Selbstverständlich sind auch die binokularen Präpariermikro Skope sehr gut brauchbar, nur muß beim Zeichnen die Zeichenfläche entsprechend geneigt werden, um Verzerrungen der Bilder zu ver meiden. Am besten geschieht dies mittels des verstellbaren Zeichen tisches nach Bernhard*), der heute von verschiedenen optischen Werkstätten geliefert wird. Bei Querschnitten von breiten Blättern tritt insofern eine Änderung in der Vorbereitung der auszumessenden Fläche ein, als e s genügt, die Zahl der auf dem Gesamtquerschnitt *) Zeitschr. f. wiss. Mikr. 20, 416–420, 1903. *) Katalog Nr. 5 2 von R .Winkel, Göttingen, 86–88. *) Ztschr. f. wiss. Mikr. 9 , 439–445, 1892 u . 11, 298–301, 1894. 70 A. Herzog, vorhandenen Gefäßbündel und einfachen Baststränge bezw. deren Einzelfasern zu ermitteln und ihre Fläche nach dem im folgenden angegebenen Verfahren zu bestimmen. Hierbei ist es angezeigt, ein Netzmikrometerplättchen in das Okular einzulegen, um Irrtümer in der Zählung zu vermeiden. Die Zählung kann auch bei dikotylen Stengeln Platz greifen, sofern neben dem primären Bast kein sekundärer vorhanden ist, da in diesem Falle keine nennenswerten Unterschiede in der Ausbildung der Bastzellen vorhanden sind. (Vergl. Fig. 1–2). Nach erfolgter Zentrierung des Schnittes wird ein vollständig erhaltener, tunlichst großer Sektor (*/4 oder */2) des Präparates entsprechend markiert. Es geschieht dies am einfachsten so, daß die Grenzen durch kleine Tuschepunkte, die man mit einer feinen Borste aufträgt, kenntlich gemacht werden. Allgemein gültige Regeln lassen sich hier nicht geben, indessen lehrt die Erfahrung sehr bald das Richtige treffen. Innerhalb des begrenzten Sektors werden nunmehr die Faseranteile, die in der Regel als Bündel auftreten (vergl. Lichtbild 2 ), mit Hilfe eines mikroskopischen Zeichenapparates genau abgezeichnet, wobei e s jedoch genügt, die äußere Begrenzung der Einzelbündel wiederzugeben. Da dieZeich nung in mittlerer Vergrößerung (etwa 300–500) auszuführen ist, muß selbstverständlich das Präparat systematisch so lange ver schoben werden, bis sämtliche vorhandene Faseranteile ins Gesichts feld gelangt und abgezeichnet sind. In solchen Fällen, wo die Fasern auf dem Schnitte mehr oder weniger getrennt voneinander auftreten, wie z . B . beim Brennessel- und Ramiestengel usw., kann insofern eine Vereinfachung des Meßverfahrens eintreten, als an die Stelle der Zeichnung die einfache Zählung der im begrenzten Sektor enthaltenen Einzelfasern tritt. Selbstverständlich muß aber auch hier die durchschnittliche Querschnittsfläche in der noch anzugebenden Weise bestimmt werden. Die im ersten Falle erhaltenen Zeichnungen der Faserbündel werden nunmehr nach einer der bekannten Methoden ihrer Fläche nach ausgemessen. Am genauesten geschieht dies mit Hilfe eines Polarplanimeters oder nach der von Ambronn angegebenen Methode, bei welcher das gezeichnete Flächenstück ausgeschnitten und auf einer genauen Wage gewogen wird. Aus dem gleichzeitig ermittelten Flächen einheitsgewicht des benutzten Zeichenpapiers läßt sich die dem ausgeschnittenen Stücke entsprechende Fläche leicht berechnen. Zur Not kann die Bestimmung auch mit einem in qmm Mikrosk-graph. Methode d. Bestimm. d. Fasergehaltes v. Gespinstpflanzen. 71 geteilten, auf die Zeichnung aufgelegten Pauspapier bezw. einer entsprechenden Glas- oder Zellhorntafel vorgenommen werden. Um die wahre Größe der von den Faseranteilen gedeckten Fläche zu érhalten, is t natürlich das erhaltene snmmarische Ergebnis noch durch die ein für allemal genau bestimmte quadratische Vergrößerung der Zeichnung zu dividieren, Wie leicht einzusehen, is t die so gefundene Fläche, die natürlich äuf den gesamten Querschnitt umzurechnen ist, noch um den von den Zellkanälen der Fasern gedeckten Flächenanteil zu verringern, da es lediglich auf die von den Zellwänden gedeckte Fläche ankommt. Zu diesem Zweck wird ein dem Durchschnitt entsprechendes Bündel in sehr starker Ver größerung (1000–2000 linear) abgezeichnet, wobei aber nunmehr auch die Innenbegrenzung der Einzelzellen sorgfältig wieder zugeben ist. Naturgemäß wird diese Zeichnung aus mehreren Teil stücken bestehen, d a die starke Vergrößerung immer nur einen Teil des Bündels zu überblicken gestattet. Durch planimetrische Ausmessung wird nunmehr das relative Verhältnis der von der Zellwand und vom Zellkanal gedeckten Querschnittsfläche Er mittelt und der endgültigen Berechnung der wirklichen Ge samtfläche der von den Faserwandungen gedeckten Gesamtfläche zugrunde gelegt. In gleicher Weise wird bei den oben er wähnten isolierten Fasern vorgegangen, nur mit dem Unterschied, daß die Berechnung durch Mültiplikation der von einer Faser wandung gedeckten Fläche mit der Zahl der früher ermittelten Einzelfasern, die auf den gesamten Organschnitt entfallen, erfolgt. Stellen die zu bestimmenden „Fasern“ neben einfachen Baststrängen auch Gefäßbündel dar, wie dies z . B . bei den Schäften und Blättern der Monocotylen der Fall ist, dann ist das gewählte Verfahren gleichfalls anwendbar, nur mit dem Unterschied, daß bei den Ge fäßbündeln auch die Anteile der Parenchym- und Holzzellen in Rechnung gezogen werden müssen, was natürlich die Arbeit ziem lich umständlich macht. In der Regel wird es aber auch hier genügen, nur die von den Bastbelägen allein gedeckten Flächen z u ermitteln, da erfahrungsgemäß die Bastzellen wegen ihrer Zähigkeit und starken Wandverdickung die technisch allein wert vollen Teile des Bündels ausmachen. Der Gesamtfasergehalt des in Untersuchung gezogenen Organes läßt sich nun rechnerisch leicht aus -der gefundenen Querschnittsfläche, dem durchschnitt lichen spezifischen Gewicht der Fasersubstanz (s = 1,5 g ) und dem eingangs bestimmten Trockensubstanzgewicht eines 1 0 cm 72 A. Herzog, langen Organteils ermitteln. Bedeuten Q die von den Wandungen der Fasern gedeckte Gesamtquerschnittsfläche in qmm und s das spezifische Gewicht der Faser (s = 1,5 g), so ergibt sich das in mg ausgedrückte Gewicht g des in einem 10 cm langen Organ stück enthaltenen Bastes zu: - g = 100 - Q - 1,5 der Fasergehalt F in % berechnet sich hieraus und dem in mg ausgedrückten Gewichte G des 10 cm langen Organstückes zu: _ 100 - g - - r=-GT: Es ist einleuchtend, daß die absolute Querschnittsfläche der Einzelbastzelle auch zur Kennzeichnung verschiedener Eigenschaften der technischen Faser herangezogen werden kann. Insbesondere gilt dies von der Feinheit, die nach meinen Erfahrungen besser durch die metrische Nummer im Sinne der Textilindustrie, als durch Angaben von Breiten- und Dickenwerten ausgedrückt wird. Es geht dies Ju . a . aus verschiedenen Zusammenstellungen der von mir gefundenen Nummer- und Meßwerte verschiedener Fasern deutlich hervor!). Auch zur Beurteilung der Festigkeitsverhältnisse einer Faser erweist sich die Kenntnis der Querschnittsfläche sehr nützlich, d a nur die von der Wandung eingenommene Fläche als tragender Querschnitt in Frage kommt. Wenngleich die vorbeschriebene Methode nur bei genügender Vertrautheit mit mikroskopischen Arbeiten zum Ziel führt, und naturgemäß umständlicher ist als ein rein chemisches Bestimmungs verfahren, so bietet si e dafür den nicht z u unterschätzenden Vor teil, in allen Fällen, d. h . unabhängig von der Schwierigkeit und Art irgend eines technischen Aufschließungs- und Ausarbeitungs verfahrens, anwendbar z u sein. Auch die Möglichkeit, die faserigen Anteile allein, also ohne zellige Anhängsel, in beliebigen Pflanzen teilen bestimmen zu können, muß als besonderer Vorteil bezeichnet Werden. Wie ich aus zahlreichen Prüfungen dieser Art entnehmen konnte, bieten die gefundenen Werte nicht nur ein gutes vergleich bares Material hinsichtlich des relativen Gesamtfasergehaltes ver schiedener Pflanzen, si e lassen sich auch mit Vorteil zur Kenn *) A . Herzog, Mikrophotogr. Atlas der technisch wichtigen Faserstoffe. München 1908. Mikrosk-graph. Methode d. Bestimm. d. Fasergehaltes v. Gespinstpflanzen. 73 - zeichnung der für die Verfrachtung der Pflanzen so wichtigen Volumsverhältnisse heranziehen. Wie nämlich die einfache Über legung ergibt, stellt der prozentuale Anteil der von den Fasern auf dem Organquerschnitt gedeckten Fläche gleichzeitig auch die Volumsprozente des Bastes dar, da auf verhältnismäßig kurzen Organlängen keine nennenswerten Änderungen in der Verteilung und Mächtigkeit der Ausbildung der faserigen Elemente zu ver zeichnen sind. Handelt es sich um genaue Ermittlungen, dann is t e s natürlich erforderlich, die vorerwähnte Prüfung auf verschiedene Zonen des betreffenden Organes auszudehnen und aus den so erhaltenen Prüfungsergebnissen den zugehörigen Durchschnitt z u ermitteln. Selbstverständlich muß in diesem Falle der Gesamtquerschnitt d e s betreffenden Organstückes vorher ermittelt werden, was am besten gelegentlich der Zentrierung des Schnittes durch mikrosko pisches Zeichnen des Organumrisses und durch Auswertung der dargestellten Fläche in sehr rascher Weise ausführbar ist. Ein sehr einfaches Verfahren zur Herstellung tadelloser Übersichts querschnitte, die u . a . auch z u photographischen Aufnahmen ge eignet sind, habe ich kürzlich eingehend beschrieben!). Selbst Verständlich läßt sich auch auf derart hergestellten Bildern der Anteil der einzelnen Gewebe und des etwa im Innern des Organs befindlichen lufterfüllten Hohlraumes am Gesamtvolumen leicht und rasch ermitteln. (Vergl. Tafel I Fig. 1.) Erklärung der Tafel I.“ Fig. 1 . Übersichtsquerschnitt eines Flachstengels (Linum usitatissimum) nach Zentrierung mittels der Heimschen Bakterienzählplatte. Vergr. 40. Fig. 2 . Randstück eines Stengelquerschnittes des Leindotters (Camelina sativa). . In de r sekundären Rinde ein aus mehreren mäßig verdickten Bastfasern zu sammengesetztes Bündel sichtbar. Vergr. 420. *) Zeitschr. f. wiss. Mikr. 34, 241–244, 1918. uc1.b3299303_page_083_cut uc1.b3299303_page_084_cut uc1.b3299303_page_085_cut uc1.b3299303_page_086_cut uc1.b3299303_page_087_cut uc1.b3299303_page_088_cut uc1.b3299303_page_089_cut uc1.b3299303_page_090_cut uc1.b3299303_page_091_cut