Diversität der Pflanzen PDF

Diversität der Pflanzen Landpflanzen leiten sich von den Grünalgen s.l. ab Chara ist aber nicht am nächsten verwandt Der Mythos der „Höherentwicklung“ Azolla Zurück ins Meer Blindflug Kein Flug  Der „Landpflanzenchallenge“ ?...

Diversität der Pflanzen Landpflanzen leiten sich von den Grünalgen s.l. ab Chara ist aber nicht am nächsten verwandt Der Mythos der „Höherentwicklung“ Azolla Zurück ins Meer Blindflug Kein Flug  Der „Landpflanzenchallenge“ ? UV-Schutzpigmente fehlen bei Charophyta s.l. Azolla Embryophyta , geändert  Embryophyta Algenvorfahr Zygote wird mehrzelliger Sporophyt, abhängig vom Gametophyten Sporophyt unabhängig vom Gametophyten Stomata zur Transpirationskontrolle Gametophyt subterran Irgendwas falsch hier? Aus Kenrick 2017  Embryophyta Embryo: Keimling, der von der Mutterpflanze ernährt wird Blüte: „ Kurzsproß mit begrenztem Wachstum, der die Sporophylle trägt“ Kormus: „Vegetationskörper aus Sproßachse, Blatt und Wurzel“ Embryophyta , geändert  Moose haben keine echten Wurzeln. Welche Vor- und Nachteile hat dies gegenüber Kormophyten (= Gefäßpflanzen) mit Wurzeln? Azolla Embryophyta  Rückblick – Kormophyten ohne Samen Echte Farne – meist freilebender Gametophyt tw. bleibt der Gametophyt in der Spore Urlandpflanze Urgefäßpflanze Farnwälder Gymnospermen Evolution der Gefäßpflanzen Telomtheorie (Wdhl) ? ? ? Rhynia Telomtheorie (Wdhl) Telom Die sogenannten Elementarprozesse Phylogenie der Samenpflanzen „besondere“ Was ist falsch an dieser Darstellung?  Was ist ein Samen? 1. Generation 2. Generation (Meiose) 3. Generation Der Samen ersetzt als neue Ausbreitungseinheit die Sporen der Farne Ursprung des Integuments? Mögliche Erklärung: Aus einem Telomsystem mit vielen Sporangien wird eines aus einem einzigen „Nucellus“ mit einer sterilen Hülle Strasburger, 2008 Zusammenstellung wichtiger Begriffe Blüten sind Sporophyllstände, also mit Sporophyllen besetzte Kurzsprosse, mit begrenztem Wachstum Samen gehen aus den Samenanlagen hervor, und bestehen aus Samenschale (Testa), dem Embryo und (meist) einem Nährgewebe (Endosperm) Früchte gehen aus Fruchtblatt/-blättern hervor, die bei den Angiospermen (=Bedecktsamer!!) die Samenanlage(n)/Samen umschließen. Entwicklungszyklus Nacktsamer „Zapfen“ Ährenförmige Blütenstände, deren Achse und Tragblätter bei der Reife verholzen Nacktsamer Phylogenie der Samenpflanzen  1. Palmfarne ca. 140 Arten, v.a. tropisch Seit dem Unterperm dokumentiert Blüten terminal Bestäubung tw. über Käfer Freie Spermatozoiden (Bestäubungstropfen) ♀ Gametophyt mit bis zu 100 Archegonien  1. Palmfarne Mikrosporophyll Makrosporophyll  1. Palmfarne Pollenkammer, freischwimmende Spermatozoide Samenanlage Zamia  2. Gingkogewächse monotypisch: Ginkgo biloba fossil schon im Unterperm (lebendes Fossil) Blätter sind Makrophylle (Wedel) diözisch laubabwerfend freibewegliche Spermatozoiden, ♀ Gametophyt grün und vielzellig  3. Gnetumgewächse Nur 3 rezente Gattungen Welwitschia (nur W. mirabilis) Ephedra (40 Arten, aride Gebiete) Gnetum (30 Arten, tropisch)  3. Gnetumgewächse Besitz von Tracheen im Holz Gnetum Monözisch – diözisch (Gnetum) Sterile Blütenhülle Stark reduzierte Gametophyten Bestäubung v.a. per Insekt (Bestäubungstropfen) Befruchtung über Pollenschlauch (Doppelte Befruchtung !) ♀ ♂  4. Nadelbäume Meist Bäume mit monopodialem Stamm Holz meist mit Harzkanälen Sowohl immergrün als auch laubabwerfend Blüten eingeschlechtlich, monözisch oder diözisch Blüten meist in „Zapfen“ Gametophyten recht reduziert Pollenschlauchbefruchtung (Siphonogamie) Langsame Entwicklung des Gametophyten (bei den meisten Pinus-Arten z.B. 1 Jahr zw. Bestäubung und Befruchtung, und nochmals mehr als ein Jahr bis zur Samenreife – also erst im 3. Jahre Freisetzung!!) Pinaceae (200 Arten; Pinus, Picea, Abies, Larix) Cupressaceae (140 Arten; Sequoiadendron, Taxodium, Juniperus) Taxaceae (25 Arten; Taxus)  4. Nadelbäume Pollen Der männliche Gametophyt ist auf Antheridiumzelle spermatogene Zelle & 2 – max. 40 vegetative Zellen reduziert Der weibliche Gametophyt in der Samenanlage ist noch deutlich vielzelliger und komplexer P = Prothalliumzellen Pollen- B = Bauchkanalzelle schlauch E = Eizelle H = Halskanalzelle I = Integument K = Kern der Pollenschlauchzelle P = Prothalliumzellen S = Stielzelle SZ = Stielzellenkern Abb. 10-266 p. 838 Strasburger 2008 Phylogenie der Samenpflanzen Bedecktsamer - Schlüsselinnovationen = Megasporophyll = Mikrosporophyll Entwicklungszyklus Bedecktsamer Männlicher Gametophyt weiter Weiblicher reduziert, eine Gametophyt vegetative & zwei ebenfalls stark Spermazellen reduziert, sieben vegetative & eine Eizelle  Doppelte Befruchtung Endosperm 3n Zygote 2n Diversität der Pflanzen Die Bedecktsamer im Überblick Fossil dokumentiert seit ca. 140 Mio J, genaue Abstammung noch diskutiert > 300.000 (!) Arten Gametophyten extrem reduziert (♀: 8 Kerne in 7 Zellen, ♂: 2-3 Zellen) Nie freie Spermatozoiden (Bestäubung via Narbe) Doppelte Befruchtung (2n Zygote, 3n Endosperm) Samenanlagen von Fruchtblatt eingeschlossen (Frucht) -> neue Verbreitungseinheit Blüten oft zu Blütenständen vereint Komplexeste Anatomie / Morphologie im „Pflanzenreich“ (aber Marchantia) Verschiedenste Lebensform (viele Krautige  „neue Nischen“ Blätter vielfach abgewandelt („Metamorphosen“) Sekundäre Inhaltstoffe (Alkaloide, Terpenoide, Glucosinolate etc) Physiologische Innovationen (C4, CAM, Diversität der Pflanzen Angiospermenblüte - evolutive Trends Bestäubung Angiospermae  basal = ursprünglich? Keine Tracheen Einfache Blätter Wechselständige Beblätterung Blüten diözisch Blüten oberständig Undifferenzierte Blütenhülle Gradueller Übergang von laubblatt- artigen Hochblättern zu Blüttenhülle Amborella trichopoda Evolution der Samenpflanzen - Rückblick Evolution der Gefäßpflanzen - Rückblick Die Stammesgeschichte zeigt einen Trend von Dominanz des freilebend-haploiden Gametophyten hin zur Dominanz des Sporophyten. In dem Prozess entfällt dann auch die Abhängigkeit von Wasser für die sexuelle Fortpflanzung. Die großen Trends bei den Autotrophen (Algen  Angiospermen) von Isomorphie zu extremer Heteromorphie der Generationswechsel von Isosporie zu extremer Anisosporie Reduktion des Gametophyten gerichtete Übertragung der Diasporen durch Tiere Übertragung der Gameten ohne Wasser (neue Lebensbereiche) Diasporen (Entwicklung völlig neuer Verbreitungseinheiten... Auch hier wieder: Tiere!) Spezialisierung der Zellen, Gewebe, Organe (z.B. Abschlussgewebe / Aufnahmegewebe) Damit einhergehend Fernleitung von Wasser/Nährstoffen/Assimilaten Interaktion von Herbivoren und Angiospermen neue Stoffwechselwege im Primär- und Sekundärstoffwechsel  Hausaufgabe Fertigen Sie je eine Skizze zum Generationswechsel der Gymnospermen und der Angiospermen an