Fortpflanzung der Pflanzen

Fortpflanzung der Pflanzen
Die Pflanzen sind im Allgemeinen in der Lage, sich lokal auszubreiten und ihren Standort
mehr oder weniger dicht zu besiedeln. Sie können sich auch über große Entfernungen
verbreiten und so neue Standorte einnehmen. Meistens erfolgt die lokale Ausbreitung durch
vegetative Vermehrung, das heißt durch ungeschlechtliche Fortpflanzung, während die
Verbreitung über spezialisierte Organe, z.B. Sporen, Samen oder Früchte erfolgt, die durch
geschlechtliche Fortpflanzung entstehen. Der Transport der Samen über große Entfernungen
wird durch Wind, Wasser oder Tiere bewerkstelligt.
Die geschlechtliche Fortpflanzung der Blütenpflanzen
Die geschlechtliche Fortpflanzung, d.h. die Bildung eines neuen Individuums aus einer durch
Verschmelzung von männlichen und weiblichen Fortpflanzungszellen entstandenen Eizelle,
existiert bei allen Pflanzen. Diese werden übrigens Embryophyten genannt (griech.
embryon = Embryo, phyta = Pflanzen), um die Tatsache zum Ausdruck zu bringen, dass bei
der geschlechtlichen Fortpflanzung eine neue Pflanze aus der Entwicklung eines Embryos
entsteht. Die Einzelheiten der geschlechtlichen Fortpflanzung sind jedoch bei den
verschiedenen Pflanzengruppen unterschiedlich; dies spiegelt die evolutionäre Geschichte
dieser Lebewesen wider. Wir berücksichtigen hier nur die geschlechtliche Fortpflanzung der
Blütenpflanzen.
Die Blütenpflanzen oder Spermatophyten (griech. sperma = Samen, phyton = Pflanze)
zeichnen sich – wie ihr Name andeutet – durch die Bildung von Samen in der
geschlechtlichen Fortpflanzung aus. Im Gegensatz zu Moosen und Farnen erfolgt die
Verbreitung dieser Pflanzen nicht durch Sporen sondern durch Samen. Der Samen existiert in
keiner anderen Pflanzengruppe und seine "Erfindung" stellte eine wichtige evolutionäre
Innovation dar. Sie erklärt den Erfolg dieser Pflanzen im Laufe der geologischen Zeitalter.
Die Spermatophyten umfassen alle Bäume, Sträucher und krautigen Pflanzen mit Blüten. Man
teilt sie in Nacktsamer (Gymnospermen) und Bedecktsamer (Angiospermen) ein.
Gymnospermen (griech. gymnos = nackt, sperma = Samen) sind holzige mehrjährige
Pflanzen (Bäume, Sträucher und Lianen), die sich durch ihre nackten Samen auszeichnen.
Nackt bedeutet, dass sie nicht in eine Frucht eingeschlossen sind.
Die Angiospermen (griech. angeion = Gefäß, Behälter, sperma = Samen) sind die echten
Blütenpflanzen. Sie besitzen eine geschlossene Samenanlage, die sich in einem spezialisierten
Organ, dem so genannten Karpell (oder Fruchtblatt), befindet. Die Gesamtheit der
Samenanlagen wird als Fruchtknoten (Ovar) bezeichnet. Nach der Befruchtung wandeln sich
die Samenanlagen in Samen um und befinden sich in einer Frucht, die durch Umwandlung
des Fruchtknotens entsteht.
Blüten und Früchte (Schöllkraut)
Bei den Nacktsamern, wie beispielsweise bei den Nadelbäumen, sind die
Fortpflanzungsorgane einfache "Blüten", die so genannten Zapfen. Die weiblichen kleinen
Zapfen bestehen aus einer Achse, die die Schuppen trägt, an denen zwei nackte Samenanlagen
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efestigt sind. Nackt bedeutet, dass sich die Samenanlagen im Gegensatz zu denen der
Bedecktsamer nicht in einem Karpell befinden. Die männlichen Zapfen sind ähnlich
aufgebaut; sie haben auch eine Achse, die die Schuppen trägt. Jede Schuppe enthält zwei
Pollensäckchen, in denen sich der Pollen ausbildet; sie entsprechen den Staubgefäßen der
Blütenpflanzen. Wenn der Pollen reif ist, befreit er sich aus den Pollensäckchen; zwei
Luftsäcke an jedem Pollenkorn erleichtern den Transport durch den Wind.
Die Blüte der Bedecktsamer
Die Blüten der Bedecktsamer sind meistens Zwitter, das heißt sie enthalten sowohl männliche
als auch weibliche Organe. Aber es gibt auch Pflanzenarten, bei denen die Geschlechter
getrennt sind, d.h. manche Pflanzen haben männliche und andere weibliche Blüten.
Im Gegensatz zu den einfachen Blüten der Nadelbäume und anderer Nacktsamer enthalten die
Blüten der Bedecktsamer vier verschiedene Blütenbestandteile: zwei sterile, die Kelchblätter
und die Blütenblätter, die zwei fruchtbare Bestandteile umgeben, die männlichen Staubgefäße
und den weiblichen Stempel, die die Fortpflanzungszellen produzieren. Anzahl, Stellung und
Form der verschiedenen Blütenteile sind charakteristisch für jede Art von Blütenpflanzen und
werden in den Bestimmungsschlüsseln zur Identifikation der Pflanzen verwendet.
Aufbau einer Kirschblüte
Einige Pflanzenarten haben Blüten, bei denen bestimmte Teile fehlen. In diesem Fall spricht
man von unvollständigen Blüten. Das ist zum Beispiel bei den Blüten der Eiche oder der
Buche der Fall, die keine Blütenblätter haben.
Bei vielen Pflanzen bilden die Blüten einen Blütenstand, das heißt, dass mehrere Blüten mehr
oder weniger dicht am Ende eines Stiels zusammen stehen, der dann Blütenschaft genannt
wird. Das ist zum Beispiel bei Margeriten und Sonnenblumen der Fall. Was in der
Umgangssprache allgemein als "Blüte" bezeichnet wird, entspricht bei diesen Pflanzen in
Wirklichkeit zahlreichen kleinen Blüten, die dicht gedrängt auf einem einzigen Blütenboden
angeordnet sind. Da die Blüten am Rand jeweils ein einziges Blütenblatt haben, während dies
bei den inneren Blüten fehlt, entsteht der Eindruck, dass es sich bei dem Blütenstand um eine
einfache Blüte handelt.
Die Bestäubung
Die Bestäubung ist der Vorgang, bei dem Pollenkörner von einer Blüte zur anderen
transportiert werden, was die Zusammenführung der Fortpflanzungszellen und die
Befruchtung ermöglicht. Die Mechanismen der Bestäubung sind je nach Pflanzenart
unterschiedlich. Die Bestäubung erfolgt durch den Wind oder durch Tiere, insbesondere durch
Insekten. Sie werden vor allem durch die Farben, die Düfte oder den Nektar der Blüten
angezogen. Der Nektar ist eine Flüssigkeit, die von spezialisierten Drüsen einiger Blüten
erzeugt wird. Wenn die Insekten an den Pflanzen Nektar sammeln, haftet sich der Pollen an
ihrem Körper fest und kann so zu anderen Blüten übertragen werden. Auf diese Weise tragen
rund 100 000 verschiedene Tierarten zur geschlechtlichen Fortpflanzung der Blütenpflanzen
bei und über zwei Drittel der Kulturpflanzen sind zur Bestäubung auf Tiere angewiesen.
An dem hinteren Bein der Biene klebt ein Pollenklümpchen.
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Die Befruchtung
Die Befruchtung ist die Bildung einer Eizelle, die aus der Verschmelzung männlicher und
weiblicher Fortpflanzungszellen entsteht. Sie erfolgt im Anschluss an die Bestäubung, wenn
die Pollenkörner auf der Narbe am Ende des Stempels abgestreift wurden. Die Pollenkörner
haften an der Narbe, da diese von klebrigen Papillen überzogen ist. Sobald das Pollenkorn an
der Narbe haftet, keimt es, indem es den so genannten Pollenschlauch bildet, der durch das
Gewebe des Stempels bis zum Fruchtknoten mit den Samenanlagen wächst. Durch den
Pollenschlauch ist die Befruchtung der Samenpflanzen im Gegensatz zu der von Moosen und
Farnen nicht von einer wässrigen Umgebung abhängig.
Ein Pollenschlauch (durch Epifluoreszenz weiß hervorgehoben) transportiert die männlichen
Fortpflanzungszellen zur Samenanlage (rot)
(Quelle: banque nationale de photos en SVT)
Früchte und Gemüse
In der Botanik haben die Begriffe Frucht und Gemüse eine präzise Bedeutung. Als Frucht
wird das Organ bezeichnet, das durch die Umwandlung des Fruchtknotens nach der
Befruchtung entsteht und die Samen enthält. Als Gemüse oder Hülse wird die aufspringende
trockene Frucht (die sich öffnet, wenn sie reif ist, um die Samen freizugeben) einiger
Pflanzenarten bezeichnet, besonders die Frucht der Schmetterlingsblütler (oder
Hülsenfrüchtler oder Leguminosen), zu denen Saubohnen, grüne Bohnen und Erbsen gehören.
Die Hülse ist ein Gemüse im botanischen Sinn.
In der Umgangssprache wird eine andere Einteilung gemacht. Bei Lebensmitteln spricht man
von Gemüse, um unterschiedslos verschiedene Pflanzenorgane zu bezeichnen, die allgemein
als herzhafte Beilage verzehrt werden. Dabei kann es sich um Stängel (Porree, Fenchel),
Blätter (Spinat, Kohl, Salat), Früchte (Tomaten, grüne Bohnen, Zucchini, Auberginen),
Samen (Erbsen, weiße Bohnen), Wurzeln (Karotten), Knospen (Spargel), Blütenstände
(Blumenkohl) usw. handeln, während mit dem Begriff Frucht in der Umgangssprache einfach
die Früchte mit einem süßen Geschmack bezeichnet werden, die im Allgemeinen als
Nachspeise verzehrt werden. Aber nicht alle Früchte im botanischen Sinn sind süß (z.B. grüne
Bohnen, Zucchini, Auberginen) und so darf die botanische Bedeutung des Begriffs Frucht
nicht mit der umgangssprachlichen gleichgestellt werden.
Der Samen
Der Samen, das charakteristische Organ der sexuellen Fortpflanzung der Blütenpflanzen, ist
das Ergebnis der doppelten Befruchtung einer Samenanlage durch ein Pollenkorn, bei der
einerseits eine Zygote entsteht, aus der sich der Embryo entwickelt, und andererseits ein
Nährgewebe, das Endosperm. Die Samen, die in der Regel am Ende des Sommers freigesetzt
werden, erlauben die Verbreitung der Pflanzen über größere Entfernungen und das
überdauern der ungünstigen Jahreszeit.
Typischerweise enthalten alle Samen einen Embryo und Nährstoffe, die zusammen in eine
oder mehrere Samenhäute eingebettet sind.
Ein Embryo besteht aus einem Keimling, der je nach Blütenpflanzengruppe ein, zwei oder
mehrere Keimblätter trägt. Der Keimling selbst besteht aus einer Keimwurzel, aus der die
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Wurzel entsteht, einem Keimstängel als Ausgangspunkt des Stängels, an dem sich das oder
die Keimblätter befinden, und einer Endknospe, die als Keimknospe bezeichnet wird. Die
Keimblätter sind besondere Blätter, die in den Samen angelegt werden.
Einzelheiten des Keimlings des Bohnensamens
Pflanzen, deren Samen nur ein Keimblatt enthalten, werden einkeimblättrige Pflanzen oder
Monokotyledonen genannt und zeichnen sich auch durch parallele Blattadern aus. Dazu
gehören z.B. die Gräser (Weizen, Mais, Reis) und die Liliengewächse (Lilie, Tulpe).
Irisbeet
Iris gehören zu den einkeimblättrigen Pflanzen. Ihre Blattadern verlaufen parallel.
Pflanzen, deren Samen zwei Keimblätter enthalten, werden zweikeimblättrige Pflanzen oder
Dikotyledonen genannt und haben verzweigte Blattadern. Sie sind die artenreichste Gruppe.
Löwenzahn, Weiße Taubnessel, Hahnenfuß usw.
Die zweikeimblättrigen Pflanzen sind die artenreichste Gruppe. Ihre Blattadern sind
verzweigt.
Bei den Nacktsamern, z.B. den Nadelbäumen, enthält der Samen mehr als zwei Keimblätter.
In gemäßigten Klimazonen können die Samen den Winter überdauern; sie sind gegen Kälte,
Trockenheit und hohe Feuchtigkeit resistent. Die Resistenz der Samen hängt im Wesentlichen
mit ihrem stark ausgetrockneten Zustand, der die Samenruhe ermöglicht, und ihren
Samenschalen, die eine verfrühte Wasseraufnahme verhindern, zusammen.
Saat, Korn und Samen
Es ist nicht immer der Samen im eigentlichen Sinne, der nach der Aussaat eine neue Pflanze
hervorbringen kann. Bei manchen Pflanzen, wie beispielsweise den Gräsern (Weizen, Mais,
Reis) entspricht das Korn in Wirklichkeit einer Nussfrucht (Achäne), deren Hülle mit den
Samenschalen verwachsen ist, so dass sie schwer zu unterscheiden sind.
Im Allgemeinen bezeichnet man mit Saat das Korn, aus dem nach der Aussaat eine neue
Pflanze entstehen kann, egal, ob es sich dabei um einen Samen oder eine Frucht handelt. So
sind Saaten von Bohnen, Linsen, Saubohnen, Melonen, Kürbis, Apfel usw. Samen, während
Saaten von Gräsern (Mais, Reis, Weizen) Nussfrüchte sind, die als Getreidefrüchte oder
Karyopsen bezeichnet werden. Es ist allerdings festzuhalten, dass die Reiskörner des
Lebensmittelhandels Karyopsen sind, deren äußere Hüllen (Kleie) entfernt wurden, die aber
so nicht keimen können (polierter Reis). Nur ungeschälter Reis (Vollkornreis) kann keimen.
Die ungeschlechtliche Fortpflanzung oder vegetative
Vermehrung
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Die vegetative Vermehrung ist eine Art der Fortpflanzung, bei der sich aus einem Teil des
Vegetationskörpers (Teil der Pflanze, der nicht der geschlechtlichen Fortpflanzung dient), d.h.
aus der Wurzel, dem Stängel oder einem Blatt eine neue Pflanze entwickeln kann. Da bei der
vegetativen Vermehrung kein geschlechtliches Phänomen auftritt, ist die neue Pflanze mit der
Mutterpflanze genetisch identisch. Ein Organismus, der mit dem Mutterorganismus genetisch
identisch ist, wird Klon genannt. Die Fähigkeit der Pflanzen, sich ungeschlechtlich durch
vegetative Vermehrung fortzupflanzen, ist auf die große Plastizität der Pflanzengewebe
zurückzuführen. Die Pflanzenzellen selbst können sich entdifferenzieren, bevor sie sich
vermehren und einen Verband undifferenzierter Zellen, den so genannten Kallus, bilden, aus
dem eine vollständige Pflanze entstehen kann.
Die vegetative Vermehrung ermöglicht es gewissen Pflanzen (hier: Dach-Hauswurz), ihr
Substrat zu überwuchern.
Die natürliche vegetative Vermehrung kann von den verschiedensten Organen ausgehen. Es
kann sich um unterirdische Teile wie Rhizome (Iris, Quecke), Zwiebeln (Tulpe, Knoblauch,
Porree), Knollen (Kartoffeln) oder Wurzeln (Flieder, Himbeerstrauch) handeln.
Bildung neuer Triebe durch die vegetative Vermehrung an einer Kartoffelknolle
Im letzten Fall spricht man von Wurzeltrieben. Es kann sich auch um oberirdische Organe wie
Stängel, Blätter oder sogar Blüten handeln. So bildet die Erdbeerpflanze waagerechte
Ausläufer, die Stolonen oder Kriechsprossen, aus, an denen sich neue Pflanzen entwickeln,
die selbstständige Pflanzen werden, wenn die Stolonen absterben. Wenn ein Brombeerzweig
den Boden berührt, bilden sich zunächst Wurzeln und dann ein Stängel aus, und es entsteht
eine neue Pflanze.
Die künstliche vegetative Vermehrung wird nicht nur in der Landwirtschaft, sondern auch im
Labor ausgenutzt, um Nahrungs- und Zierpflanzen zu vermehren und zu verbreiten.
Bei der Vermehrung durch Stecklinge wird eine Pflanze dadurch vermehrt, dass ein Organ
oder der Teil eines Organs isoliert und ins Wasser gestellt oder in die Erde gesteckt wird.
Sobald sich Wurzeln ausgebildet haben, entsteht eine neue Pflanze. Es können Präparate mit
pflanzlichen Hormonen verwendet werden, um die Stecklingsvermehrung zu erleichtern. Die
künstliche Stecklingsvermehrung kann bei einer großen Anzahl von Arten durchgeführt
werden; man verwendet entweder Stängel (Geranie, Korbweide, Rose, Weide,
Johannisbeerbusch, Oleander, Forsythie, Yucca usw.) oder Blätter (Begonie,
Usambaraveilchen). Einige Arten können jedoch nicht durch Stecklinge vermehrt werden.
Die Vermehrung durch Absenker kann bei einigen Arten (z.B. Wein oder Nelke) erzwungen
werden, indem ein Stängel, der sich noch an der Pflanze befindet, in die Erde eingegraben
wird. Wenn sich Wurzeln und später ein neuer Stängel ausbilden, trennt man die neue Pflanze
von der Mutterpflanze.
Das Pfropfen wird hauptsächlich zur Vermehrung von Obstbäumen verwendet. Dabei wird
ein Zweig oder eine Knospe (Pfröpfling) mit einem Baum oder Busch einer nahe verwandten
Art oder einer robusteren Art (Pfropfunterlage) so zusammengefügt, dass sich die Gewebe der
beiden Pflanzen berühren, bis sich Verbindungen zwischen ihren Leitbündeln aufbauen. Diese
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Methode ermöglicht es, eine interessante Pflanze, die beispielsweise große Früchte produziert,
zu vermehren und gleichzeitig die Eigenschaften der Pfropfunterlage, z.B. die Kräftigkeit
oder Resistenz, auszunutzen. So vermehrt man manche Birnensorten, indem man ihre äste auf
den Stamm eines Quittenbaums pfropft.
Neben diesen Methoden, die schon seit langen Zeiten bekannt sind, ist es heute möglich,
Pflanzen beinahe unendlich durch Mikrostecklinge und in vitro-Kulturen zu vermehren.
Dadurch können große Mengen von Pflanzen aus einigen von der Mutterpflanze isolierten
Zellen herangezogen werden. So kann man aus Teilen eines einzigen
Usambaraveilchenblattes in vitro über 3 Millionen identische Pflanzen in einem Jahr
produzieren, wohingegen man mit der klassischen Stecklingsvermehrung nur 675 Exemplare
erzielt.
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