Embryophyten: Merkmale, Großgruppen, Kormus und Thallus
Was die Grünen Landpflanzen verbindet, wie sie sich gliedern und warum Farn- und Samenpflanzen einen Kormus besitzen, Algen, Pilze und Moose dagegen einen Thallus.
Das Wichtigste in Kürze
- Die Embryophyten sind die Grünen Landpflanzen: an Land angepasst, mit Generationswechsel und einem Embryo als jungem Sporophyten.
- Sie umfassen Bryophyten, Pteridophyten und Spermatophyten (Gymnospermen und Angiospermen); Grünalgen stehen als Außengruppe daneben.
- Grünalgen und Landpflanzen enthalten Chlorophyll a und b; Grünalgen besitzen keine Phycobiline.
- Der Kormus ist der in Wurzel, Sprossachse und Blatt gegliederte, arbeitsteilige Sporophyt mit Xylem, Phloem und Festigungsgewebe, unterirdische Teile eingeschlossen.
- Algen, Pilze und Laubmoose haben einen Thallus; dessen Cauloid, Phylloid und Rhizoid sind den Kormusorganen nur analog.
- Farnpflanzen (Farne, Bärlappe, Schachtelhalme) und Samenpflanzen sind Kormophyten und als Tracheophyten ligninhaltig, etwa die Stammpflanze von Equiseti herba.
Worum es geht
Moose, Farne und Samenpflanzen stammen von Grünalgen ab und bilden zusammen die Embryophyten. Fast alle Arzneidrogen kommen aus dieser Gruppe, vom Schachtelhalmkraut bis zum Goldrutenkraut. Wer ihre Baupläne kennt, ordnet jede Stammpflanze sicher ein.
Grüne Landpflanzen
Die Embryophyten sind die Grünen Landpflanzen. Ihr Name verweist auf ihr auffälligstes Merkmal: Aus der befruchteten Eizelle wächst ein Embryo heran. Er bleibt eine Zeit lang geschützt auf der Mutterpflanze und wird von ihr ernährt.
Entstanden sind die Embryophyten aus Süßwasser-Grünalgen aus der Verwandtschaft der Charophyten. Mit ihnen teilen sie Chloroplastenbau, Pigmente und Stärke als Reservestoff. Die Grünalgen selbst zählen aber nicht zu den Embryophyten, denn sie bilden keinen Embryo.
Der Schritt an Land brachte neue Probleme. Jedes wurde durch eine Neuerung gelöst:
- Austrocknung: Cuticula und Spaltöffnungen begrenzen den Wasserverlust.
- Fehlender Auftrieb: Festigungsgewebe und verholzte Zellwände halten den Körper aufrecht.
- Wasserversorgung: Wurzeln nehmen Wasser auf, Leitgewebe verteilen es.
- Fortpflanzung: Sporen mit widerstandsfähiger Wand, der geschützte Embryo und später Pollen und Samen machen vom freien Wasser unabhängig.
Merkmale und Gliederung
Drei Merkmale kennzeichnen alle Embryophyten. Sie sind an das Landleben angepasst. Sie durchlaufen einen Generationswechsel zwischen haploidem Gametophyten und diploidem Sporophyten. Und ihr Sporophyt beginnt als Embryo, also als junger Sporophyt auf dem Gametophyten. Den Ablauf in den einzelnen Gruppen erklärt die Einheit zum Generationswechsel.
Die Embryophyten gliedern sich in drei Großgruppen. Die Samenpflanzen teilen sich weiter in Nackt- und Bedecktsamer.
| Großgruppe | Beispiele | Kennzeichen |
|---|---|---|
| Bryophyten (Moose) | Laub-, Leber-, Hornmoose | ohne echtes Leitgewebe, Gametophyt dominiert |
| Pteridophyten (Farnpflanzen) | Farne, Bärlappe, Schachtelhalme | Leitgewebe, Sporophyt dominiert, keine Samen |
| Spermatophyten: Gymnospermen | Nadelhölzer, Ginkgo | Samen, Samenanlagen frei |
| Spermatophyten: Angiospermen | Monokotyle, Eudikotyle | Samenanlagen im Fruchtknoten |
Die Verwandtschaft zeigt ein Kladogramm. Jeder Querbalken markiert ein neu erworbenes Merkmal. Alle Linien, die oberhalb des Balkens abzweigen, besitzen es ebenfalls. Man kann sich die Balken wie Familienerbstücke vorstellen, die jeder spätere Nachkomme mitbekommt.
So grenzt du eine Gruppe im Kladogramm ab:
- Außengruppe finden: Die Grünalgen zweigen unterhalb aller Balken ab und haben keines der Merkmale.
- Balken zuordnen: Embryo und Cuticula definieren die Embryophyten, Leitgewebe und Lignin die Tracheophyten, Samen und Pollen die Spermatophyten.
- Gruppe umgrenzen: Eine Gruppe umfasst alle Äste oberhalb ihres Balkens, also etwa Pteridophyten, Gymnospermen und Angiospermen bei den Tracheophyten.
- Letzten Balken lesen: Fruchtknoten und doppelte Befruchtung grenzen die Angiospermen von den Gymnospermen ab.
Photosynthesepigmente
Grünalgen und Landpflanzen haben dieselbe Pigmentausstattung. Farne, Samenpflanzen und Grünalgen enthalten Chlorophyll a und Chlorophyll b. Chlorophyll a sitzt in den Reaktionszentren, Chlorophyll b ergänzt die Lichtsammelkomplexe. Dieser gemeinsame Satz stützt die Abstammung der Landpflanzen von Grünalgen. Mehr dazu bei den Photosynthesepigmenten.
Anders als Rotalgen und Cyanobakterien besitzen Grünalgen keine Phycobiline. Diese wasserlöslichen Antennenpigmente sind bei Rotalgen in Phycobilisomen auf den Thylakoiden gebündelt. Die grüne Linie nutzt stattdessen Chlorophyll b.
Der Kormus
Höhere Pflanzen gliedern ihren Körper in wenige Grundorgane. Diesen Bauplan nennt man Kormus.
Der Kormus ist der in Wurzel, Sprossachse und Blätter gegliederte Sporophyt der höheren Pflanzen. Pflanzen mit diesem Bauplan heißen Kormophyten.
Sprossachse und Blätter fasst man oft als Spross zusammen. Der Kormus besteht dann aus Wurzel und Spross. Er umfasst also auch unterirdische Teile, die Wurzeln ebenso wie Rhizome.
Der Kormus ist arbeitsteilig gebaut. Die Wurzel verankert und nimmt Wasser und Mineralsalze auf. Die Blätter betreiben Photosynthese, die Sprossachse trägt sie. Getrennte Leitungsbahnen verbinden die Organe: Das Xylem leitet Wasser nach oben, das Phloem verteilt die Assimilate. Festigungsgewebe wie das Kollenchym stabilisieren den Körper.
Ein Kormus ist immer ein Sporophyt. Der Gametophyt der Samenpflanzen, also Pollenkorn und Embryosack, besteht nur aus wenigen Zellen und ist kein Kormus. Die Grundorgane selbst behandelt die Einheit Kormus, Sprossverzweigung und Rhizome.
Thallus
Ein Thallus ist ein Vegetationskörper ohne Gliederung in Wurzel, Sprossachse und Blatt. Echtes Leitgewebe mit verholzten Zellen fehlt ihm. Organismen mit diesem Bauplan heißen Thallophyten. Dazu zählen Algen, Pilze und nach ihrer Organisationsstufe auch die Moose.
Hoch entwickelte Thalli ähneln einem Kormus oft verblüffend. Ihre Teile tragen deshalb eigene Namen:
- Cauloid: stängelartig, etwa der Stiel eines Tangs oder das Moosstämmchen
- Phylloid: blattartig, etwa die Blattfläche des Tangs oder das Moosblättchen
- Rhizoid: wurzelartiges Haftorgan, etwa die Haftkralle des Tangs oder die Rhizoidfäden der Moose
Die großen Braunalgen, die Tange, werden mehrere Meter lang. Trotzdem ist ihr Körper ein Thallus, ebenso wie der Körper der Rotalgen (Rhodophyta). Auch die Fruchtkörper der Ständerpilze (Basidiomycetes) bestehen aus verflochtenen Hyphen, mehr dazu bei den Basidiomyceten.
Cauloid, Phylloid und Rhizoid sind den Organen des Kormus nur analog. Sie erfüllen eine ähnliche Aufgabe, sind aber unabhängig entstanden. Homolog wären sie nur bei gemeinsamem entwicklungsgeschichtlichem Ursprung. Rhizoide und Wurzeln sind daher nicht homolog.
Das Laubmoospflänzchen mit Stämmchen und Blättchen wirkt wie ein kleiner Kormus. Es ist aber der haploide Gametophyt mit Cauloid, Phylloid und Rhizoiden und gehört nicht zu den Kormophyten.
Kormophyten
Zwei der drei Großgruppen sind Kormophyten. Die Farnpflanzen umfassen Farne, Bärlappe und Schachtelhalme. Zu den Samenpflanzen gehören die Nadelhölzer (Coniferophytina) ebenso wie die Bedecktsamer, darunter die Monokotylen (Liliopsida). In beiden Gruppen ist der Sporophyt ein Kormus.
Auch Farnpflanzen bilden also echte Wurzeln, eine Sprossachse und Blätter. Ihr Sporophyt ist kein Thallus. Farne, Bärlappe und Schachtelhalme zählen deshalb nicht zu den Thallophyten. Ihre Vielfalt zeigt die Einheit Farnpflanzen und Schachtelhalme, die Samenpflanzen behandelt Gymnospermen und Angiospermen.
Ein Examensklassiker: Farne, Bärlappe, Schachtelhalme, Nadelhölzer und Monokotyle besitzen als Sporophyt einen Kormus. Achte darauf, dass Farnpflanzen trotz ihres unscheinbaren, thallusartigen Gametophyten zu den Kormophyten zählen, Laubmoose dagegen nicht.
Kormophyten heißen auch Tracheophyten oder Gefäßpflanzen. Der Name verweist auf ihre Wasserleitelemente im Xylem, die Tracheiden und Tracheen. Deren Wände sind mit Lignin verstärkt. Lignin macht die Zellwand druckfest und dicht. Erst so können Pflanzen hoch wachsen und Wasser weit leiten. Farn- und Samenpflanzen enthalten daher Lignin, Grünalgen fehlen Lignin und Kormus.
Für die Drogenkunde folgt daraus: Die Stammpflanzen der Kraut- und Blattdrogen sind Gefäßpflanzen. Das gilt für Orthosiphon aristatus (Orthosiphonis folium) und Solidago-Arten (Solidaginis herba) als Bedecktsamer. Es gilt ebenso für den Ackerschachtelhalm Equisetum arvense (Equiseti herba) als Farnpflanze.
| Gruppe | Vegetationskörper | Lignin | Kormophyt |
|---|---|---|---|
| Grünalgen | Thallus | fehlt | nein |
| Braun- und Rotalgen | Thallus | fehlt in der Regel | nein |
| Ständerpilze | Thallus aus Hyphen | fehlt | nein |
| Laubmoose | Thallus (Gametophyt) | kein echtes Lignin | nein |
| Farnpflanzen | Kormus (Sporophyt) | vorhanden | ja |
| Samenpflanzen | Kormus (Sporophyt) | vorhanden | ja |
Quiz
Aussage 1
Zum Kormus einer Pflanze gehören auch ihre Wurzeln und Rhizome im Boden.
Der Kormus umfasst den ganzen gegliederten Sporophyten, nicht nur die oberirdischen Teile.
Aussage 2
Grünalgen zählen zu den Embryophyten, weil sie dieselben Chlorophylle wie Landpflanzen besitzen.
Grünalgen teilen zwar Chlorophyll a und b mit den Landpflanzen, bilden aber keinen Embryo. Sie stehen als Außengruppe neben den Embryophyten.
Aussage 3
Bei Schachtelhalmen ist der Sporophyt ein Kormus.
Schachtelhalme gehören zu den Farnpflanzen. Deren Sporophyt ist in Wurzel, Sprossachse und Blatt gegliedert.
Aussage 4
Die Rhizoide eines Laubmooses sind den Wurzeln der Farnpflanzen homolog.
Rhizoide und Wurzeln sind nur analog: ähnliche Funktion, aber unabhängiger Ursprung.
Aussage 5
Grünalgen nutzen Phycobiline als zusätzliche Antennenpigmente.
Phycobiline kommen bei Rotalgen und Cyanobakterien vor. Grünalgen nutzen stattdessen Chlorophyll b.
Aussage 6
Die Stammpflanze von Solidaginis herba ist eine ligninhaltige Gefäßpflanze.
Solidago ist ein Bedecktsamer und damit Kormophyt und Tracheophyt mit verholzten Wasserleitelementen.
Aussage 7
Der Embryosack einer Samenpflanze ist ein stark reduzierter Kormus.
Der Embryosack ist der Gametophyt. Ein Kormus ist immer der Sporophyt.
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