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34.3: Samenlose Gefäßpflanzen
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Seedless Vascular Plants
 
PROTOKOLLE

34.3: Seedless Vascular Plants

34.3: Samenlose Gefäßpflanzen

Seedless Vascular Plants Were the First Tall Plants on Earth

Today, seedless vascular plants are represented by monilophytes and lycophytes. Ferns—the most common seedless vascular plants—are monilophytes. Whisk ferns (and their relatives) and horsetails are also monilophytes. Lycophytes include club mosses, spikemosses, and quillworts—none of which are true mosses.

Unlike nonvascular plants, vascular plants—including seedless vascular plants—have an extensive network of vascular tissue comprised of xylem and phloem. Most seedless vascular plants also have true roots and leaves. Furthermore, the life cycles of seedless vascular plants are dominated by diploid spore-producing sporophytes, rather than gametophytes.

However, like nonvascular plants, seedless vascular plants reproduce with spores rather than seeds. Seedless vascular plants are also typically more reproductively successful in moist environments because their sperm require a film of water to reach the eggs.

The Life Cycle of Seedless Vascular Plants

Like animals, seedless vascular plants (and other plants) alternate between meiosis and fertilization during reproduction. Meiosis is a cell division process that produces haploid cells—which contain one complete set of chromosomes—from a diploid cell—which contains two complete sets of chromosomes. Fertilization, by contrast, produces a diploid cell called a zygote through the fusion of haploid cells called gametes—sperm and eggs.

In most animals, only the diploid stage is multicellular, and gametes are the only haploid cells. Plants, however, alternate between haploid and diploid stages that are both multicellular; this is called alternation of generations. Alternation of generations is a feature of all sexually reproducing plants, but the relative size and prominence of the haploid and diploid stages differ among plants.

In seedless vascular plants (as well as seed plants), the diploid stage of the life cycle—the sporophyte—is dominant. For example, what most people recognize as a fern is the large, independent fern sporophyte. Sporophytes produce haploid cells called spores through meiosis.

A spore can germinate and develop into a gametophyte—the haploid stage of the life cycle—through mitosis. Gametophytes produce egg and sperm cells through mitosis (unlike animals, which produce gametes through meiosis). Most seedless vascular plants produce one type of spore that gives rise to a bisexual gametophyte. The gametophytes are smaller and less structurally complex than the sporophytes, but they can photosynthesize and do not depend on the sporophyte for nourishment or protection.

Egg and sperm cells fuse through fertilization, forming a diploid zygote. The zygote divides through mitosis to generate the familiar, fronded fern sporophyte—continuing the cycle.

Samenlose Gefäßpflanzen waren die ersten großen Pflanzen auf der Erde

Heute werden kernlose Gefäßpflanzen durch Monilophyten und Lykophyten repräsentiert. Farne – die häufigsten kernlosen Gefäßpflanzen – sind Monilophyten. Whisk Farne (und ihre Verwandten) und Schachtelhalm sind auch Monilophyten. Lykophyten sind Clubmoose, Spikemosses und Quillworts – keines davon sind echte Moose.

Im Gegensatz zu nicht vaskulären Pflanzen verfügen Gefäßpflanzen – einschließlich kernloser Gefäßpflanzen – über ein ausgedehntes Netzwerk von Gefäßgewebe, das aus Xylem und Phloem besteht. Die meisten kernlosen Gefäßpflanzen haben auch echte Wurzeln und Blätter. Darüber hinaus werden die Lebenszyklen von kernlosen Gefäßpflanzen von diploiden Sporen produzierenden Sporophyten dominiert, anstatt von Gametophyten.

Wie nichtvaskuläre Pflanzen vermehren sich jedoch kernlose Gefäßpflanzen eher mit Sporen als mit Samen. Samenlose Gefäßpflanzen sind auch in der Regel reproduktiver erfolgreich in feuchten Umgebungen, weil ihre Spermien einen Film von Wasser benötigen, um die Eier zu erreichen.

Der Lebenszyklus von kernlosen Gefäßpflanzen

Wie Tiere wechseln auch kernlose Gefäßpflanzen (und andere Pflanzen) zwischen Meiose und Düngung während der Fortpflanzung. Meiose ist ein Zellteilungsprozess, der haploide Zellen – die einen vollständigen Chromosomensatz enthalten – aus einer diploiden Zelle erzeugt, die zwei vollständige Chromosomensätze enthält. Die Befruchtung hingegen erzeugt eine diploide Zelle, die zygot genannt wird, durch die Fusion von haploiden Zellen, die Als Gameten bezeichnet werden – Spermien und Eier.

Bei den meisten Tieren ist nur das diploide Stadium mehrzellig, und Gameten sind die einzigen haploiden Zellen. Pflanzen wechseln jedoch zwischen haploiden und diploiden Stadien, die beide mehrzellig sind; dies wird Generationenwechsel genannt. Der Generationswechsel ist ein Merkmal aller sexuell reproduzierenden Pflanzen, aber die relative Größe und Prominenz der haploiden und diploiden Stadien unterscheiden sich zwischen den Pflanzen.

In kernlosen Gefäßpflanzen (sowie Samenpflanzen) ist das diploide Stadium des Lebenszyklus – der Sporophyt – dominant. Was die meisten Menschen beispielsweise als Farn erkennen, ist der große, unabhängige Farnsporophyt. Sporophyten produzieren haploide Zellen, die durch Meiose sporen genannt werden.

Eine Sporen kann durch Mitose keimen und sich zu einem Gametophyten entwickeln – dem haploiden Stadium des Lebenszyklus. Gametophyten produzieren Ei- und Spermien durch Mitose (im Gegensatz zu Tieren, die Durch Meiose Gameten produzieren). Die meisten kernlosen Gefäßpflanzen produzieren eine Art von Sporen, die zu einem bisexuellen Gametophyten führt. Die Gametophyten sind kleiner und weniger strukturell komplex als die Sporophyten, aber sie können Photosynthetisieren und sind nicht auf die Sporophyte für Ernährung oder Schutz angewiesen.

Ei- und Spermien verschmelzen durch Befruchtung und bilden eine diploide Zygote. Die Zygote teilt sich durch Mitose, um den vertrauten, gefronierten Farnsporophyt zu erzeugen – und setzt den Zyklus fort.


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