Keimung (der Samen)

Als Keimung bezeichnet man den Beginn der Entwicklung des Samens. Sie umfasst den Wachstumsprozess des im fruchtbaren Samen befindlichen Embryos vom Austritt der Keimwurzel bis zur vollständigen Ausbildung des Keimlings.

Um keimen zu können, müssen verschiedene Voraussetzungen gegeben sein. Die wichtigsten sind Wärme, Wasser, Licht (oder Abwesenheit von Licht) und Sauerstoff. Wärme stellt sicher, dass außerhalb des Keimungsmilieus bereits die richtigen Temperaturen herrschen, die der Keimling zu seiner weiteren Entwicklung braucht.

Die Samen vieler Pflanzenarten sind nach der Ausbreitung noch nicht keimungsfähig (sogenannte Keimruhe oder Dormanz), sondern ’warten’ auf bestimmte Umweltreize, die erst die Keimung ermöglichen. Dazu gehören zum Beispiel Kältereize (Vernalisation, die Temperatur darf über einen bestimmten Zeitraum eine bestimmte Höhe nicht überschreiten), die sicherstellen, dass die Keimung erst in einer günstigen Jahreszeit (nach dem Winter) einsetzt.

Manche Pflanzen lassen sich nach den benötigten Lichtbedingungen einteilen. Sogenannte Lichtkeimer haben meist kleine Samen, sie haben daher nicht genug Energie, um eine dichte Bodenschicht zu durchdringen und brauchen das Licht bzw. die Wärme, um zu keimen. Beispiele sind, z. B Basilikum (Ocimum basilicum) und Gräser wie der Roggen (Secale cereale). Dunkelkeimer keimen dagegen bei Licht nicht, sie benötigen vollkommene Dunkelheit. Beispiele sind Mais (Zea mays) und Eisenhut (Aconitum napellus).

Wasser ist eine weitere unerlässliche Voraussetzung für die Keimung: Viele Samen sind sehr wasserarm (Überdauerungszustand) und müssen zunächst eine ganze Menge an Wasser aufnehmen (quellen), um anschließend mit der Keimung zu beginnen.

Sauerstoff wird für den Pflanzenstoffwechsel benötigt. Der Abbau der Reservestoffe (und damit der Gewinn der für die Keimung benötigten Energie) geschieht über dissimilative Prozesse. Hier wird Sauerstoff als Elektronenakzeptor benötigt.

Aufbau des Keimlings
Der Pflanzenembryo oder Keimling besteht aus

• dem Hypokotyl (Vorläufer der Sprossachse)
• den Keimblättern (Kotyledonen, einem oder mehreren, je nach Pflanzenart)
• der Radicula (Wurzelanlage)
• der Plumula (meristematisches Gewebe, das bereits die Anlage der ersten Laubblätter trägt)

Am Beginn der Keimung bricht als erstes die Wurzelanlage (Radicula) durch die Samenschale. Sie beginnt sofort mit der Wurzelbildung. Das ist wichtig für die weitere Wasserversorgung, außerdem verankert sie den Keimling im Boden. Danach beginnt die Streckung der Sprossachse. Man unterscheidet hierbei zwei Formen: Die epigäische (oberirdische) Keimung und die hypogäische (unterirdische) Keimung. Bei der epigäischen Keimung streckt sich das Hypokotyl und durchstößt in Hakenform die Erdoberfläche. damit drückt er die Keimblätter nach oben, die sich zu entfalten beginnen. Beispiel: Buche (Fagus sylvatica).

Bei der hypogäischen Keimung bleiben die Keimblätter unterhalb der Erdoberfläche. Hier streckt sich das Epikotyl (der Bereich der Sprossachse zwischen den Keim- und den ersten Laubblättern (auch Primärblätter genannt). Das erste, was aus der Erde auftaucht, sind also die Primärblätter, die auch sofort photosynthetisch aktiv sind. Beispiel: Stieleiche (Quercus robur).

Die Keimblätter haben in erster Linie die Funktion, den Keimling zu ernähren, solange er noch keine Photosynthese betreiben kann. Dazu werden aus Speicherstoffen die benötigten Nährstoffe gebildet. Bei der epigäischen Keimung betreiben sie auch selbst Photosynthese (erkennbar an der grünen Farbe). Sie ernähren den Keimling so lange, bis die Primärblätter ihre Arbeit aufgenommen haben. Sind sie voll entwickelt, sterben die Keimblätter ab.

Nach der Entwicklung der ersten Blätter beginnt das Streckungswachstum der Internodien (der Bereiche zwischen den Knoten, an denen sich die Blattansätze befinden), die Pflanze wächst in die Länge. Gleichzeitig beginnt die Ausbildung von Blättern, während in der Erde die Wurzel sich verzweigt, um weitere Nährstoffe aus dem Boden zu gewinnen. Der Keimling hat sich zu einer vollständigen Pflanze entwickelt. Je nach Pflanzenart kann es aber noch einige Jahre dauern, bis sie zum ersten Mal Blüten ansetzt und damit ’erwachsen’ ist.