Einführung in die Pflanzenvielfalt

Vom Wasser aufs Land

Das Reich der Pflanzen (Plantae) erschien zum ersten Mal vor etwa 410 Millionen Jahren auf, als Grünalgen vom Wasser auf das Land kamen. Das Land war eine relativ nicht bewohnte Umgebung mit reichlichen Ressourcen. Die terrestrische Umgebung bot auch mehr Licht und Kohlenstoffdioxid, das von Pflanzen benötigt wird, um zu wachsen und zu überleben.

Die großen Unterschiede zwischen dem Land und dem Meer stellten jedoch eine gewaltige Herausforderung für die Kolonisierung der frühen Arten dar. Dadurch wurden viele neue Anpassungen durchgeführt, die zu der Vielzahl der heute existierenden Pflanzenformen geführt haben.

Eine frühe Anpassung war die Entwicklung einer äußeren wachsartigen Beschichtung, die Cuticula genannt wird. Die Cuticula schützt die Pflanzen vor Austrocknung, da sie die Feuchtigkeit im Inneren einschließen. Diese Adaption verhinderte jedoch den direkten Austausch von Gasen durch die Pflanzenoberfläche. Als Ergebnis entwickelten sich Poren an der äußeren Oberfläche der Pflanzen, die die Aufnahme von Kohlenstoffdioxid und die Freisetzung von Sauerstoff ermöglichten.

Zusätzliche Strukturen waren notwendig, um den Transport des Wassers und der Nährstoffe vom Boden zu den oberen Teilen der Pflanze zu ermöglichen. Als Ergebnis entwickelte sich ein Gefäßgewebe, das nicht nur dazu dient, Wasser und Nährstoffe in alle Bereiche der Pflanze zu transportieren, sondern auch eine strukturelle Unterstützung bietet, als die Stiele größer und stärker wuchsen.

Um die Fortpflanzung an Land zu ermöglichen, entwickelten Landpflanzen ein Gametangium, das ist eine Fortpflanzungsstruktur, die Gameten und Embryonen vor der äußeren Umgebung der Pflanze schützen. Bei männlichen Pflanzen wird diese Struktur als Antheridium bezeichnet und bei weiblichen Archegonium.

Verschiedene Strategien entwickelten sich, um den Transport der Spermatozoiden von dem Antheridium zu den Eizellen innerhalb des Archegonium zu erleichtern. Dazu gehören Spermatozoiden, die von einer Struktur zur nächsten schwimmen, vom Wind getragen werden oder durch Bestäuber wie Bienen und Vögeln transportiert werden. Der spezifische verwendete Modus ist für jede Klasse der Pflanzen eindeutig. Nach der Befruchtung werden die Eizellen im Archegonium zurückgehalten, um den sich entwickelnden Embryo oder Sporophyten zu schützen und zu nähren.

Eine weitere wichtige Reproduktionsadaption war die Bildung der Samen. Obwohl nicht alle Landpflanzen gesät werden, sind Samen aus vielen Gründen vorteilhaft. Ohne diese Strukturen benötigen Pflanzen feuchte Umgebungen, um die Gameten von einem Ort zum anderen zu transportieren. Oft sind männliche und weibliche Sporen in samenlosen Pflanzen ungefähr gleich groß und beide werden transportiert. Samenpflanzen enthalten jedoch in der Regel kleine männliche Sporen, die sich angepasst haben um sehr bewegbar zu sein. Diese sogenannten Pollenkörner werden dann zu weiblichen Gametophyten transportiert, so dass sich die Spermatozoiden direkt in die Eizelle einlagern. Nach der Befruchtung bildet sich der Samen, der den pflanzlichen Embryo und die Nährstoffversorgung enthält.

Diese Adaptionen führten zu Pflanzenarten, die sich gut an das Leben in der terrestrischen Umgebungen angepasst sind.

Abstammungen der Pflanzen

Obwohl es inzwischen unzählige Pflanzensorten gibt, lassen sich alle in eine von drei Gruppen einteilen: gefäßlose Pflanzen, samenlose Gefäßpflanzen und Gefäßpflanzen. Gefäßlose Pflanzen sind die ältesten und einfachsten Pflanzen, dazu gehören die Moose, Lebermoose, und Hornmoose. Zu den samenlosen Gefäßpflanzen gehören Farne und Schachtelhalme. Diese Gruppe war die Erste, die ein Gefäßtransportsystem entwickelte. Die letzte Gruppe, die Gefäßpflanzen, umfasst alle verbleibenden Arten. Diese Gruppe ist die vielfältigste und nimmt die breiteste Palette an Lebensräumen ein und ist in zwei große Untergruppen unterteilt, die Bedecktsamer (Angiospermen) und die Nacktsamer (Gymnospermae). Angiospermen umfassen alle blühenden und fruchtenden Pflanzen, wobei der Pollen von dem Wind transportiert wird oder durch Bestäubern. Nacktsamer sind nicht-blühende Pflanzen, dazu gehören die Nadelbäume, Palmfarne und Ginkgobäume. Diese Arten produzieren nackte Samen, die nicht durch Früchte und Pollen geschützt sind, die von Wind getragen werden.