Evolution der Pflanzen

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Evolution

Wie alle Lebewesen haben auch Pflanzen in ihrer Geschichte einen evolutionären Prozess durchlaufen. Im Gegensatz zu Tieren lässt sich das auf den ersten Blick nicht ohne weiteres erkennen, denn Pflanzen sind...erstmal grün. Aufschluss über den evolutionären Prozess findet man bei der Betrachtung des sogenannten Kernphasenwechsels/Generationenwechsels (Kernphasenwechsel = Übergang von diploid zu haploid, Generationenwechsel = geschlechtliche und ungeschlechtliche Fortpflanzung, die zwischen den Generationen abwechselnd auftritt) Im Wald sind v.a. drei Gruppen interessant: Moose, Farne und Bäume.

Drei rudimentäre Kurzabrisse über die Fortpflanzung:

Moose:

Moose stehen evolutionär auf der untersten Stufe. Sie entstanden vor hunderten von millionen Jahren. Das Moos, welches auf Bäumen oder dem Boden wächst, liegt als haploider Gametophyt vor (Gametophyt=haploide Generation bei Organismen). Auf der Pflanze enstehen nach dem Entwickeln eines Vorkeims zwei Geschlechtsorgane, ein männliches und ein weibliches. Die Spermazelle wird übetragen und verschmilzt mit der Eizelle, es entsteht eine Sporenkapsel mit diploidem Chromosomensatz. Durch Meiose wird die diploide Zelle wieder in haploide Zellen umgewandelt, welche die Pflanze bilden.

Farne:

Die Farne haben sich vor ca. 400 millionen Jahren entwickelt. im Gegensatz zu den Moosen ist die anfassbare Pflanze kein haploider Gametophyt, sondern ein haploider Sporophyt (Sporophyt=diploide Generation bei Organismen) . Auch hier entwickelt sich aus der haploiden Spore ein Vorkeim, es enstehen weibliche und männliche Geschlechtsorgane, die wiederum den Prozess der Befruchtung durchlaufen. Es entsteht ein diploider Embryo, der auf den Vorkeim stößt und aus dieser Zusammenkunft ensteht die Farnpflanze. Durch Meiose entstehen wieder haploide Sporen, die herunterfallen und der Prozess beginnt von vorne.

Bäume:

Die Samenpflanzen, zu denen die Bäume gehören, enstanden vor ca. 270 millionen Jahren. Der Baum steht als diploider Sporophyt im Wald. In den Blüten des Baumes befindet sich der haploide Gametophyt. Die Zellen des Pollens werden durch Meiose in vier haploide Zellen geteilt, wovon drei gleich im Eiapperat kaputt gehen. die verbleibende Zelle wird in acht ebenfalls haploide Zellen geteilt, die sich im Embryosack im sogenannten Integument anordnen: jeweil drei oben und drei unten. Die mittlere obere ist die Eizelle. Die restlichen zwei verschmelzen zu einem Zellkern. Dazu kommt ein Polenkern, aus dem ein Polenschlauch mit drei Zellkernen wächst. Der Schlauch tritt in das Integument ein. Der oberste Zellkern steuert das Wachstum, der zweite Zellkern ist für die Befruchtung der Eizelle zu einem diplöoiden Embryo zuständig. Der dritte Zellkern verschmilzt mit dem Embryo, es entsteht ein triploider Zellkern. Durch ihn wird der Endosperm gebildet sowie das Nährgewebe. Es liegt also eine doppelte Befruchtung vor.

Fazit:

Den Generationenwechsel/Kernphasenwechsel durchzieht eine Linie, auf der die haploide Phase immer weniger Bedeutung annimmt, bzw. es offenbart sich das Prinzip, dass je höher eine Pflanze entwickelt ist, je kürzer die haploide Phase andauert und je weniger Bedeutung sie hat. Während man auf Moosen und Farnen die haploiden Zellen noch leicht erkennbar sind, hat man lange gebraucht, bis man sie bei Bäumen entdeckt hat, denn jede Zelle ausser den haploiden Gametophyten in der Blüte hat einen diploiden Chromosomensatz. Der triploide Chromosomensatz führt bei Bäumen nicht wie bei anderen Pflanzen zu Störungen während der Meiose (bei Menschen führt die Triploidie zu schweren Behinderungen und in der Regel zum frühen Tod).

Pilze

P.S. auch bei Pilzen findet ein Kernphasenwechsel statt (Pilze zählen nicht zu den Pflanzen, sondern sind seit einigen Jahren nach Raven et. al als eigenständige Gruppe aufgeführt). Die Sporen sind die haploiden Zellen. Sie fallen zu Boden und bilden sogenannte Hyphen, die als plus und minus vorliegen. Diese Verschmelzen zu einem Faden, es entsteht eine Zelle. Der Zellinhalt ist verschmolzen, aber es liegen zwei Zellkerne vor. Aus dem Faden erwächst der neue Pilz, im Hut fusionieren die Zellkerne und bilden einen diploiden Zellkern. Die Zellkerne verschmelzen nun wieder und bilden neue Sporen.