Grundlagen der Bedecktsamer

Ich habe mir gedacht, ich schreibe einmal einen Beitrag zu den Grundlagen der Bedecktsamer. Dieses Thema mag oft als trocken empfunden werden, jedoch verfasse ich diesen Artikel der Vollständigkeit halber. Vielleicht ist es für den ein oder anderen ja interessant. Ein weiterer Grund für diesen Beitrag ist, dass ich die Grundlagen auch halbwegs verständlich und kompakt zusammenfassen möchte, da ich mich selbst darüber gefreut hätte, eine solche Seite zu finden.

Gefäßpflanzen (Tracheophyten)

Den Gefäßpflanzen sind unterteilt in:

• Samenpflanzen [Spermatophyten]
  • Bedecktsamer (Angiospermen)
  • Nacktsamer (Gymnospermen)
• Samenlose Gefäßpflanzen [Pteridophyten]
  • Bärlappgewächse (Lycopodiophytina)
  • Gabelblattgewächse (Psilotophytina)
  • Schachtelhalmgewächse (Equisetophytina)
  • Eusporangiate Farne (Marattiophytina)
  • Leptosporangiate Farne (Polypodiophytina)

„Gefäße“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass sowohl Leitsysteme für das Wasser (=Xylem) als auch Leitsysteme für die Nährstoffe (=Phloem) vorliegen. Das ist ein bedeutender Unterschied zu den Moosen !

Einteilung der Samenpflanzen (Spermatophyten)

• Nacktsamer („Gymnospermen“) – v.a. Nadelbäume
• Bedecktsamer („Angiospermen“, „Blütenpflanzen“)

Mit ca. 90% Anteil am Reich der Pflanzen ist der überwiegende Großteil der Pflanzen den Angiospermen zuzuordnen.

Die Samenpflanzen haben im Laufe der Evolution einen starken Vorteil erhalten. Der Same wird von der Samenschale (=Testa) geschützt und der Embryo (=spätere Pflanze) ist mit Nährgewebe versorgt, was eine längere Haltbarkeit und somit eine längere Keimfähigkeit der Verbreitungsform bedingt. Moose verbreiten sich hingegen über Sporen. Diese haben eine wesentlich kürzere Lebensdauer. Die Moossporen sind einzellig.

Der Pollen (= männliche Verbreitungseinheit) als auch die Samenanlage (= weibliche Verbreitungseinheit) sind zur Samenbildung nötig.

• Der Pollen ist ein hoch konserviertes Merkmal. Das heißt, dass sich dieser im Laufe der Evolution wenig bis kaum verändert hat.

Weiters ist noch anzuführen, dass die Befruchtung (durch die Bestäubung bedingt) im Gegensatz zu den Samenpflanzen hier nicht von der Anwesenheit von Wasser abhängt – z.B. durch Tiere oder Wind. Bei den Moosen schwimmt die Spermazelle im Wasser zu der Eizelle – fast analog zum Menschen.

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Gametophyt / Sporophyt

Ich möchte hier betonen, dass die Stadien Gametophyt als auch Sporophyt bei allen Pflanzen präsent sind. Ich ergänze diese Information nur der Vollständigkeit halber und auch um ein Fundament zu haben, damit die Befruchtung erklärt werden kann.

Die nachfolgende Erklärung für Gametophyt / Sporophyt bezieht sich auf die Samenpflanzen.

• Gametophyt = haploides Stadium der Pflanze (n)
  • Der Gametophyt ist die Geschlechtszellen-bildende Generation der Pflanze
    • Männlicher Gametophyt = das mehrzellige Pollenkorn – Der männliche Gametophyt besteht aus: 1 vegetative Zelle; 2 Spermazellen [n, haploid]
      • Die Spermazellen gelangen über den Pollenschlauch in den Embryosack
    • Weiblicher Gametophyt = Embryosack – Der weibliche Gametophyt besteht aus: Antipodenzellen; 2 Polkernen; Synergiden; Eizelle [n, haploid]
• Sporophyt = diploides Stadium der Pflanze (2n)
  • z.B. der riesige ausgewachsene Baum wäre ein Sporophyt. Dieser trägt bei den Farnen und den Samenpflanzen den sehr kleinen Gametophyten

Der männliche Gametophyt bildet begeißelte Spermatozoiden (=Spermazellen). Der weibliche Gametophyt bildet Gameten (=Eizellen).

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Entwicklungszyklus der Angiospermen

Kurz zusammengefasst: Spermazelle (n, haploid) + Eizelle (n, haploid) = Zygote (2n, diploid) → Sporophytenembryo (2n, diploid)

Wer das ganze mehr im Detail beschrieben haben möchte kann diesen Absatz weiterlesen. Hier wird die Entwicklung des männlichen und weiblichen Parts vor der Befruchtung als auch die Befruchtung etwas detailreicher beschrieben.

Wer zwecks besseren Verständnis wissen möchte wie z.B. der Fruchtknoten oder das Staubblatt aussieht ist mit dem Absatz „Aufbau der Blüte (von außen nach innen)„ gut beraten.

Der männliche Part

Im Staubblatt (=Mikrosporophyll) sitzen Pollensäcke (=Mikrosporangien).

1. Die in den Mikrosporangien befindliche Mikrosporenmutterzelle (2n, diploid) durchläuft die Meiose, wodurch Mikrosporen (n, haploid) entstehen.
2. Aus den Mikrosporen entsteht der männliche Gametophyt (=Pollen).
3. Der Pollen teilt sich erneut und eine generative Zelle als auch eine Pollenschlauchzelle (=vegetative Zelle entstehen).
4. Eine erneute Teilung der generativen Zelle führt zur Bildung von 2 Spermazellen.

Der weibliche Part

Im Fruchtknoten (=Megasporophylle) sitzen die Samenanlagen mit den Megasporangien (2n, diploid).

1. Im Megasporangium befindet sich eine Megasporenmutterzelle (2n), aus der durch Meiose 4 Megasporen hervorgehen. Lediglich eine der 4 Megasporen überlebt.
2. Die überlebende Megaspore entwickelt sich weiter zum weiblichen Gametophyten (weibl. Gametophyt = „Embryosack“).

Doppelte Befruchtung

1. Jetzt fliegt z.B. die Biene mit dem Pollen zur nächsten Blüte. Der Pollen der einen Pflanze kommt auf die Narbe der anderen Pflanze
2. Die Pollenschlauchzelle verhilft hierbei wie der Name sagt zur Ausbildung des Pollenschlauchs
3. Nun ist der Pollenschlauch vollständig durch das Griffelgewebe gewachsen und es geht weiter
4. Die erste Spermazelle verschmilzt mit der Eizelle
5. Es bildet sich eine Zygote (2n, diploid)
6. Aus der Zygote geht der Sporophytenembryo (=Wurzelanlage+Keimblätter) hervor. Dieser wird dann später zur großen Pflanze
7. Die zweite Spermazelle verschmilzt mit den 2 Polkernen im weiblichen Gametophyten.
8. Ein Endospermkern (3n, triploid) entsteht
9. Mehrfache Teilung des Endospermkerns führt zur Bildung von Endosperm (3n; triploid)

Das Nährgewebe der Bedecktsamer wird auch als „Sekundäres Endosperm“ bezeichnet. Das Nährgewebe der Angiospermen wird im Gegensatz zu dem der Gymnospermen nur dann gebildet, wenn ein Embryo im ‚Samen vorhanden ist.

Zusammengefasst in Bildern

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Aufbau der Blüte (von außen nach innen):

• Kelchblätter (Sepalen)
• Kronblätter (Petalen)
  • Kelchblätter und Kronblätter sind entweder als Perianth oder als Perigon gestaltet
• Staubblätter (Stamina od. Mikrosporophylle) = männl. Teil
• Fruchtblätter (Karpelle od. Megasporophylle) = weibl. Teil

Die Blüte stellt kein eigenes Organ der Pflanze dar, sie ist lediglich ein spezialisierter Kurzspross !

Der Stempel (Pistill) kann aus einzelnen Fruchtblättern oder mehreren miteinander verwachsenen Fruchtblättern (= Karpelle) gebildet werden.

Die Relevanz von Angiospermen anhand von Beispielen

• Weizen (Triticum aestivum)
• Reis (Oryza sativa)
• Mais (Zea mays)
• Kartoffeln (Solanum tuberosum)
• Maniok (Manihot escultenta)
• Süßkartoffeln (Ipomoea batatas)
• Salbei (Salvia officinalis)
• Kümmel (Carum carvi)
• Zimtbaum (Cinnamomum ceylanicum)
• Basilikum (Ocimum basilicum)
• Tollkirsche (Atropa belladonna)

Schlusswort

Das war eine mehr oder weniger kompakte Zusammenfassung zu einer großen Klasse der Samenpflanzen. Ich werde eventuell auch in Zukunft noch grundlagen-lastiges über Pflanzen schreiben. Für Feedback in den Kommentaren bin ich offen – Bis dann 🙂