Generationswechsel bei Moosen, Farnen und Samenpflanzen
Wie haploide und diploide Generation bei Moosen, Farnen und Samenpflanzen abwechseln und welche Blütenteile den Sporenorganen der Farne entsprechen.
Das Wichtigste in Kürze
- Der Generationswechsel ist die Abfolge von haploidem Gametophyten und diploidem Sporophyten. Von Moosen zu Samenpflanzen gewinnt der Sporophyt an Dominanz.
- Bei Moosen ist die grüne Pflanze der selbständige haploide Gametophyt. Der Sporophyt bleibt zeitlebens auf ihm und bildet nach Meiose Sporen.
- Bei Farnen ist die grüne Pflanze der dominante diploide Sporophyt. Der oft grüne Gametophyt heißt Prothallium.
- Antheridien und Archegonien bilden Gameten, Sporen entstehen nur in Sporangien.
- Samenpflanzen sind heterospor: Das Staubblatt entspricht dem Mikrosporophyll, die Pollenzelle der Mikrospore.
Worum es geht
Alle Grünen Landpflanzen wechseln zwischen einer haploiden und einer diploiden Generation. Welche davon die sichtbare Pflanze bildet, unterscheidet Moose, Farne und Samenpflanzen. Wer das verstanden hat, kann auch Staubblatt und Pollen richtig deuten.
Prinzip des Generationswechsels
Beim Generationswechsel folgen zwei Generationen aufeinander. Der haploide Gametophyt (n) bildet durch Mitose Gameten. Nach der Befruchtung entsteht eine diploide Zygote. Aus ihr wächst der Sporophyt (2n). Er bildet durch Meiose haploide Sporen, und aus jeder Spore keimt wieder ein Gametophyt.
Von den Moosen über die Farne zu den Samenpflanzen gewinnt der Sporophyt immer mehr Gewicht. Der Gametophyt schrumpft dagegen. Die drei Großgruppen der Embryophyten markieren drei Stufen dieses Trends.
Moose
Die Bryophyten umfassen die stammesgeschichtlich ältesten Grünen Landpflanzen. Bei ihnen dominiert der Gametophyt. Das grüne Polster eines Laubmooses besteht also aus haploiden Gametophyten. Sie sind selbständig lebensfähig. Es gibt thallöse Moose mit flachem Lappen und foliose, also beblätterte Formen. Echtes Xylem und Phloem fehlt allen Moosen.
An den Moospflänzchen entstehen Antheridien und Archegonien. Die Spermatozoiden schwimmen im Wasserfilm zur Eizelle. Wind verbreitet die Gameten der Moose nicht. Aus der Zygote wächst der diploide Sporophyt, das Sporogon mit Fuß, Seta und Kapsel. Er bleibt zeitlebens auf dem Gametophyten und wird von ihm versorgt, ähnlich wie ein Gast, der nie auszieht. In der Kapsel bildet er nach Meiose haploide Sporen, keine Gameten. Aus der Spore keimt das fädige Protonema und daraus ein neues Moospflänzchen.
Farnpflanzen
Bei den Farnpflanzen kehrt sich das Verhältnis um. Die grüne Farnpflanze ist der diploide Sporophyt. Er ist die dominante Generation, als Kormus gebaut und bildet keine Samen. Auch bei den Bärlappen (Lycopodiopsida) dominiert der immergrüne Sporophyt.
In Sporangien, meist zu Sori gruppiert, entstehen nach Meiose haploide Sporen. Aus ihnen wächst der Gametophyt, das Prothallium. Es ist klein, oft herzförmig, meist grün und betreibt selbst Photosynthese. An seiner Unterseite sitzen die Gametangien. Im Antheridium entstehen begeißelte Spermatozoiden, im Archegonium eine Eizelle. Nach der Befruchtung wächst der junge Sporophyt zunächst auf dem Prothallium. Bald wurzelt er selbst und ist nicht mehr auf den Gametophyten angewiesen.
Der Generationswechsel der Farne wird im Examen gerne gefragt. Sicher sitzen muss: Die grüne Farnpflanze ist der dominante diploide Sporophyt, der Gametophyt heißt Prothallium und ist oft grün und photosynthetisch aktiv.
Antheridien und Archegonien bilden nur Gameten, niemals Sporen. Sporen entstehen ausschließlich in den Sporangien des Sporophyten.
Samenpflanzen
Samenpflanzen sind durchweg heterospor. Das kennt man schon von einigen Farnpflanzen wie Selaginella.
Bildung zweier Sporentypen: kleine Mikrosporen, aus denen männliche Gametophyten (Mikroprothallien) wachsen, und große Megasporen, aus denen weibliche Gametophyten (Megaprothallien) wachsen.
Bei den Samenpflanzen sind beide Gametophyten stark reduziert. Der männliche besteht nur aus wenigen Zellen im Pollenkorn. Der weibliche, der Embryosack, bleibt in der Samenanlage auf dem Sporophyten. Blütenorgane lassen sich deshalb den Sporenorganen heterosporer Farne zuordnen.
| Heterospore Farnpflanze | Samenpflanze |
|---|---|
| Mikrosporophyll | Staubblatt |
| Mikrosporangium | Pollensack |
| Mikrospore | Pollenzelle |
| Mikroprothallium | Pollenkorn mit Pollenschlauch |
| Megasporophyll | Fruchtblatt |
| Megasporangium | Nucellus der Samenanlage |
| Megaspore | Embryosackzelle |
| Megaprothallium | Embryosack |
Entscheidend ist die richtige Ebene. Das Mikrosporangium ist nur ein Teil des Mikrosporophylls und entspricht dem Pollensack, nicht dem ganzen Staubblatt. Der Fruchtknoten entspricht nicht dem Megasporangium, denn er geht aus Fruchtblättern hervor. Den sekundären Embryosackkern bilden verschmolzene Polkerne. Er gehört zum Gametophyten und entspricht deshalb nicht der Megaspore. Den Bau von Fruchtknoten und Samenanlage behandelt das Gynoeceum, die Gruppen der Samenpflanzen eine eigene Einheit.
Quiz
Aussage 1
Das grüne Polster eines Laubmooses besteht aus diploiden Sporophyten.
Das Polster besteht aus haploiden Gametophyten. Der diploide Sporophyt sitzt als Sporogon darauf.
Aussage 2
In den Archegonien des Prothalliums entstehen die Sporen der Farnpflanze.
Archegonien bilden die Eizelle. Sporen entstehen nach Meiose in den Sporangien des Sporophyten.
Aussage 3
Der Gametophyt der Farne ist oft grün und betreibt selbst Photosynthese.
Das Prothallium ist meist grün, photosynthetisch aktiv und lebt selbständig.
Aussage 4
Das Staubblatt einer Samenpflanze entspricht dem Mikrosporophyll einer heterosporen Farnpflanze.
Das Staubblatt ist dem Mikrosporophyll homolog, der Pollensack dem Mikrosporangium.
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