26.10.2020, René Rausch

Ökologie-Seite

Da der Umfang und der Fokus der Seite mehr und mehr auf der Ökologie, und nicht mehr ausschließlich auf der Botanik liegt, wird die Seite nach und nach umgestaltet. Dabei werden die bestehenden Rubriken aufgelöst und die Inhalte konsistenter geordnet.

22.03.2020, René Rausch

Synökologie und Nahrungsnetz

Nach und nach werden auch Tiere und andere Organismen in das Spektrum des Webs mit aufgenommen, zunächst solche, die direkt mit den Pflanzen in Wechselwirkung (Prädatoren, Bestäuber, Samenverbreiter etc.) stehen (Primärkonsumenten). Danach werden dann auch Vertreter höherer trophischer Ebenen aufgenommen, um dadurch komplexe Nahrungsnetze darstellen zu können.

29.01.2020, René Rausch

Pflanzensoziologie

Bald wird eine komplette Zuordnung aller aufgeführten Gefäßpflanzen (und manche Moose und Flechten) zu den ebenfalls bereits aufgenommenen Pflanzen-gesellschaften verfügbar sein. Zusammen mit den ebenfalls bereits angelegten Werkzeugen (Pflanzengesellschaft ermitteln, Artenaufnahmen etc.) ergibt sich dadurch eine komfortable Möglichkeit a) Artenaufnahmen zu verifizieren und b) Pflanzen gezielt suchen zu können.

31.08.2019, René Rausch

Gattungen, Tribus und Unterfamilien

Bisher wurden die Arten bis zur jeweiligen Familie zusammengefasst, was dem Anspruch der Seite allerdings nicht mehr genügt. Es werden daher nach und nach taxonomische Seiten für Unterfamilien und Gattungen erstellt und mit den Familien hierarchisch verknüpft. Die Seiten für die Gattungen wurden bereits erstellt, es fehlt jedoch deren korrekte Verknüpfung mit Unterfamilien.

Was sind Pflanzen?

Diese Frage steht ganz am Anfang, wenn man sich mit Botanik befassen will. Früher wurde dieser Begriff sehr weit gefasst - alle Lebewesen, die Chloroplasten haben und Photosynthese betreiben können, wurden dem Pflanzenreich zugeordnet, alle anderen dem Tierreich, oder eben den Bakterien oder den Viren. Dank der modernen Molekularbiologie und der Genetik sind solche vereinfachenden Einteilungen nicht mehr haltbar. So versteht der Biologe unter "Pflanzen" heutzutage nur die Pflanzen, die taxonomisch als "Embryophyta" zusammengefasst werden - klammert also "Algen" aus dem Pflanzenbegriff aus. Ihnen allen ist gemein, dass sie mehrzellig sind und einen Generationswechsel durchmachen, in dem zwei Stadien auftreten:

Gametophyten - Sporophyten

Ein Stadium hat jeweils (mindestens) zwei Chromosomensätze (= diploid) in ihren Zellkernen, das andere Stadium dagegen nur einen Chromosomensatz (= haploid). Die Stadien wechseln sich während eines Generationswechsels immer miteinander ab. Das haploide Stadium wird als Gametophyt bezeichnet; aus ihm gehen die Geschlechtszellen produzierenden Gametangien (Archegonien bringen Eizellen (Oocyten) hervor, Antheridien Spermazellen (Spermatozoide)) hervor. Nach Befruchtung entsteht der Sporophyt, das Stadium mit diploidem Chromosomensatz, aus dem die Vermehrungseinheiten hervorgehen (Spore, Same, Frucht). Je urtümlicher eine Pflanze ist, desto stärker dominiert das Stadium als Gametophyt (Moose), umgekehrt sind bei höheren Pflanzen (Bedecktsamer) die Gametophyten auf ein paar wenige Zellen reduziert, während der Sporophyt dominant ist. Auch nimmt von den Lebermoosen zu den Bedecktsamern hin, die Abhängigkeit vom Wasser für die Vermehrung immer weiter ab. Anmerkung: Die Schwestergruppe der Embryophyta, die Armleuchteralgen (Charales), bringen ebenfalls schon Gametangien hervor, die denen der Embryophta homolog sind; die diploide Phase beschränkt sich bei ihnen aber noch auf die befruchtete Eizelle (Zygote).

Abb. 1: Generationswechsel der Farnpflanzen

Taxonomie

Unter Taxonomie wird die Klassifizierung der Pflanzen in Abteilungen, Klassen, Ordnungen, Familien, Gattungen und schließlich Arten verstanden. Heute wird das Pflanzenreich in vier Abteilungen untergliedert, wobei drei dieser Abteilungen die Moose, die vierte Abteilung alle anderen Pflanzen umfassen. Dabei ist den Moosen gemeinsam, dass bei ihnen der Gametophyt die Haupterscheinungsform der Pflanze ist, der Sporophyt dagegen nur sehr klein bleibt, und auf dem Gametophyten wächst. Alle anderen Pflanzen werden, nach dem Umstand, dass sie echte Leitbündel haben, als Tracheophyten bezeichnet. Hier wiederum stehen die Bärlappgewächse an der Basis, denen die Farne und Samenpflanzen gegenübergestellt werden, d. h. die Farnpflanzen (Farne und Schachtelhalme) sind mit den Samenpflanzen näher verwandt, als mit den Bärlappen. Die Samenpflanzen lassen sich in vier Klassen unterteilen: Basal stehen die Palmfarne (Cycas revoluta ist eine bekannte und beliebte Zierpflanze), die Ginkgobäume, die Konifernen und die Bedecktsamer. Dabei werden die ersten drei Klassen auch als Nacktsamer (Gymnospermae) zusammengefasst.

Abb. 2: Taxonomie der Embryophyta


Anatomie

Die Gametophyten der Moose erscheinen entweder lappig (thallos) oder blättrig (folios), haben aber weder echte Blätter noch echte Wurzeln. Der Sporophyt der Tracheophyten (Gefäßpflanzen) wird als Kormus bezeichnet. Ein Kormus lässt sich in die drei Gewebe Wurzel, Spross und Blatt unterteilen, wobei es im Laufe der Evolution zu zahlreichen Spezialisierungen dieser drei Grundgewebe gekommen ist.

So sind beispielsweise Blüten, genau wie die Lagen einer Zwiebel oder die Schuppen eines Tannenzapfens, physiologisch betrachtet Blätter!
Abb. 3: Kormus

Die Wurzel (Radix)

Der untere Teil des Kormus einer Pflanze wird als Wurzel bezeichnet. Eine Wurzel ist, genau wie Spross und Blatt, immer Teil eines Sporophyten, nie der eines Gametophyten. Dies bedeutet also, dass Moose keine Wurzeln haben! Bei Samenpflanzen treibt beim Keimen die Keimwurzel aus, und bohrt sich in den Boden ein (positiver Gravitropismus). Erst dann entfalten sich die Keimblätter (bzw. bei Monokotyledonen: das Keimblatt). Durch die Wurzeln sind Pflanzen an den Ort gebunden, an dem sie aufkeimten; und dieser Umstand bestimmt ihr ganzes Leben sowie das Konkurrenzverhalten bzgl. Nachbarpflanzen (Kampf ums Licht). Im Gegensatz zum Spross können aus Wurzeln keine Blätter austreiben; Seitenwurzeln entstehen - im Gegensatz zu Seitensprossen - endogen, d. h. sie werden durch Zellteilung aus dem Perizykel (Zentralzylinder), von innen heraus gebildet.

Aufgaben der Wurzel

Aufbau einer Wurzel

Die äußerste Schicht einer Wurzel stellt das Abschlussgewebe dar. Im Bereich zwischen Meristemzone und Wurzelhaarzone wird dieses Abschlussgewebe von der Rhizodermis gebildet. Die Rhizodermis besteht aus einer Reihe nichtcutinisierter Zellen. Oberhalb der Wurzelhaarzone stirbt die Rhizodermis ab, aus der darunterliegenden Hypodermis (teilweise verkorkte Zellen) geht die Exodermis als neues Abschlussgewebe hervor.

Unterhalb des Abschlussgewebes befindet sich die Wurzelrinde, ein parenchymales Gewebe (daher auch Rindenparenchym genannt). Durch die Wurzelrinde findet der Stoffaustausch zwischen den Abschlussgeweben und den Leitgeweben statt. Hier ist auch der Ort, an welchem die Pilzhyphen bei Mykorrhiza mit den Pflanzenzellen in Kontakt treten. Als innerste Schicht der Wurzelrinde schließt sich die Endodermis an. Sie ist eine Zelllage dick, und die Zellwände dieser Zellen sind stark ausgeprägt, um dadurch den unkontrollierten Übertritt von Wasser bzw. Nährstoffen aus den Leitgeweben zu verhindern. Der Stoffaustausch zu der Wurzelrinde ist über Durchlasszellen möglich.

Noch weiter innen befindet sich der Zentralzylinder, der vom Perikambium zur Endodermis abgegrenz ist. Der Zentralzylinder enthält die Leitgewebe (Xylem und Phloem), die je nach Pflanzenart verschieden aufgebaut sind (Stelen, unter Spross genauer beschrieben).



Abb 1.: Aufbau der Wurzel

Primäres Wurzelwachstum

Das Wachstum einer Wurzel erfolgt, wie auch bei Blättern und Sprossen, aus Apikalmeristemen heraus. Dieses Meristem wird an der Spitze durch die Calyptra oder Wurzelhaube geschützt. Sie besteht aus einigen Lagen kurzlebiger parenchymatischer Zellen, die zudem schleimbildend sind, und dadurch das Durchdringen des Erdreiches begünstigen.

Oberhalb der Calyptra befindet sich die Meristemzone, also der Ort, wo die teilungsfähigen und nicht ausdifferenzierten Meristemzellen (das sind die Stammzellen der Pflanzen) liegen. Diese scheiden nach unten hin ständig Wurzelhaubenzellen ab.

Nach oben hin - in die Streckungs- und Determinierungszone werden sich zu den verschiedenen Gewebetypen ausdifferenzierende Zellen aus dem Meristem heraus gebildet.

Engütige Ausdifferenzierung erlangen die Zellen dann in der Wurzelhaarzone, und nur hier können aus einer Wurzel heraus Wurzelhaare gebildet werden: Bis zur Wurzelhaarzone bildet die Rhizodermis das Abschlussgewebe der Wurzel, und aus ihr heraus können Wurzelhaare gebildet werden. Diese vergrößern die resorptionsfähige Oberfläche der Wurzel enorm, und erhöhen dadurch die Effizienz der Wasser- und Mineralstoffaufnahme. Wurzelhaare haben eine Lebensdauer von nur wenigen Tagen und werden infolge des weiteren Wurzelwachstums daher ständig neu gebildet.

Der oberste Wurzelabschnitt ist die Differenzierungzone. Hier sind alle Gewebe vollständig ausdifferenziert und die Zellen der Rhizodermis abgestorben. Das Abschlussgewebe wird ab hier von der Exodermis gebildet, die aus der ursprünglichen Hypodermis hervorgegangen ist.

Sekundäres Dickenwachstum

(Abschnitt wird fortgesetzt)

Der Spross

(Abschnitt muss noch erstellt werden)

Das Blatt

(Abschnitt muss noch erstellt werden)

Die Blüte

Bei der Blüte handelt es sich physiologisch um differenzierte Blätter, und nicht um einen etwaigen vierten Gewebetyp!

Das Androeceum:
Das Androeceum befindet sich immer zwischen Blütenhülle und Gynoeceum; es kann mit der Blütenhülle verwachsen sein. Die einzelnen Staubblätter (Stamina) bestehen aus dem Staubfaden (Filament) und dem Staubbeutel (Anthere).

Die Antheren selber bestehen aus den einzelnen Theken (Theca), den Ort der Pollenbildung, und dem Konnektiv, das die Theken miteinander verbindet. Durch den Staubfaden und das Konnektiv zieht sich ein Leitbündel, bestehend aus Xylem und Phloem, das über das Tapetum (Nährgewebe) die Anthere mit Wasser und Nährstoffen versorgt. Der Pollen wird in den Pollensäcken gebildet.
Ein Pollenkorn entspricht dabei den (männlichen) Mikrosporen heterosporer Sporenpflanzen. Bei Reife haben sich diese bereits zu einem Gametophythen entwickelt, der also sowohl die Gametangien als auch die Spermatozoen enthält.