ANGIOSPERMEN: EIGENSCHAFTEN, KLASSIFIKATION, LEBENSZYKLUS - BIOLOGIE - 2025

Die Angiospermen sind die zahlreichste, vielfältigste und erfolgreichste Gruppe von Pflanzen, die auf dem Planeten leben. Sie sind als Blütenpflanzen bekannt, da ihre Besonderheit die Blume ist.

Der Begriff Angiosperm kommt von den griechischen Wörtern "Angion", was Behälter bedeutet, und vom Wort "Sperma", was Samen bedeutet. Daher bedeutet der Name Angiospermen Behälter mit Samen.

Tulpenfeld (Quelle: John O'Neill, über Wikimedia Commons)

Die Hauptfunktion der Blüten in diesen Pflanzen besteht darin, Früchte und Samen zu produzieren; Samen können durch Selbstbestäubung, Fremdbestäubung oder durch nicht-sexuelle Ereignisse wie Apomixis erzeugt werden.

Angiospermen sind eine monophyletische Gruppe von Gefäßpflanzen und gelten als Schwestergruppe von Gymnospermen. Der Hauptunterschied zwischen Angiospermen und Gymnospermen besteht darin, dass die Eizellen im Eierstock eingeschlossen sind, der später zur Frucht wird.

Angiospermen wachsen und dominieren praktisch alle Regionen des Planeten mit Ausnahme der Nadelwälder. Es gibt Angiospermen, die an terrestrische, aquatische und epiphytische Lebensräume angepasst sind, wobei die tropischen Regionen Südamerikas die reichsten dieser Arten sind. Kakteen sind Angiospermen, die für das Wachstum in extrem trockenen Regionen geeignet sind.

Angiospermenblüten sind eng mit Bestäubern verbunden und haben sich vermutlich parallel entwickelt (gemeinsam entwickelt). Bestäuber haben die Anpassung von Pflanzen an die Ovula-Abdeckung modelliert.

Innerhalb der Gruppe der Angiospermen gibt es die unterschiedlichsten Pflanzenformen mit sehr kleinen Vertretern wie Wasserlinsen mit einer Größe von 1 mm und riesigen Bäumen wie Eukalyptus mit einer Höhe von bis zu 100 m.

In dieser Gruppe sind die meisten Pflanzenarten von wirtschaftlicher Bedeutung für die Menschheit, wo Mais, Weizen, Kaffee, Kakao, Kartoffeln und viele andere Pflanzen, die für die Ernährung des Menschen von grundlegender Bedeutung sind, hervorstechen.

Angiospermen vermehren sich sexuell nach doppelter Befruchtung, die einen Embryo und ein Endosperm produziert.

Angiospermen sind durch mehr als 300.000 verschiedene Arten vertreten, die grob in 450 Familien eingeteilt sind. Diese Blütenpflanzen dominieren die Erde seit mehr als 100 Millionen Jahren.

Eigenschaften

Angiospermen sind größtenteils frei lebende Pflanzen, es gibt jedoch einige parasitäre und saprophytische Arten. Einige Angiospermen sind Lianen, die auf den tropischen Regenwald klettern, während andere Epiphyten sind, die in der Baumschicht des Waldes wachsen.

-Die Blüte der Angiospermen besteht aus drei Wirbeln: Blütenhülle , Androecium und Gynoecium .

-Die Blütenhülle besteht aus modifizierten Sprossblättern, die den Kelch und die Krone bilden. Der Kelch ist im Allgemeinen grün und photosynthetisch und besteht aus blattförmigen Kelchblättern. Die Krone ist typischerweise bunt, auffällig, duftend und besteht aus einzelnen oder verschmolzenen Blütenblättern.

-Das Androecium besteht aus Staubblättern und diese Staubblätter sind Träger des Pollens, in dem sich die männlichen Gametophyten (Mikrogametophyten) befinden. Die Staubblätter sind die männlichen Fortpflanzungsorgane von Blumen.

-Das Gynäkium besteht aus Fruchtblättern, die einen oder mehrere Stempel bilden. In den Fruchtblättern befinden sich die Eierstöcke oder Mega-Sporangien, in denen sich der weibliche Gametophyt (Makrogametophyt) befindet. Fruchtblätter repräsentieren das weibliche Fortpflanzungsorgan von Blumen.

Die Blüte in Angiospermen ist bei der überwiegenden Mehrheit der Arten bisexuell, dh die männlichen und weiblichen Gametophyten kommen nicht nur auf derselben Pflanze, sondern auch in derselben Struktur vor.

Die meisten Angiospermenarten haben Gefäße als wasser- und mineralleitende Zellen, einige Gruppen basaler Angiospermen haben jedoch Tracheiden als leitende Zellen.

Ursprung und Entwicklung

Angiospermen traten vor ungefähr 125 Millionen Jahren in der Unterkreide auf und erreichten einen hohen Spezialisierungsgrad in der Mittelkreide. Pflanzenfossilien aus der Unterkreide teilen Merkmale mit bestehenden und derzeit erkennbaren Gruppen.

Die jüngsten Vorfahren der Angiospermen bleiben ein Rätsel. Die am weitesten verbreitete Hypothese ist, dass sie von Mitgliedern der ausgestorbenen Gruppe der Pteridiospermen stammen, von denen bekannt ist, dass sie Pflanzen mit farnartigen Samen und Blättern sind.

Die Hypothese der Entstehung von Angiospermen basiert auf der Tatsache, dass Pteridiospermen männliche Fortpflanzungsstrukturen ähnlich wie Staubbeutel hatten, während weibliche Strukturen Strukturen waren, die Fruchtblättern äquivalent waren.

Erste Angiospermen

Zu den frühesten Angiospermen zählen fossile Pflanzen der Gattung Archaefructus, die 130 Millionen Jahre alt sind. Dies sind Wasserpflanzen, die mit den Magnoliaceae verwandt sind, weil sie Blüten ohne Blütenhülle mit Fruchtblättern auf den Staubblättern präsentieren.

Die Blüten des Archaefructus werden von Botanikern als sehr alte Blüten eingestuft, Vorläufer der gegenwärtigen Blüten von Angiospermen. Einige Botaniker betrachten die Blüten jedoch als atypisch, ähnlich wie dies bei einigen gegenwärtigen Angiospermen beobachtet wird.

Cladist und Paläobotaniker Botaniker glauben, dass es notwendig ist, mehr Fossilien mit neuen Techniken zu entdecken und zu beschreiben, um das herausfordernde Geheimnis der Entstehung von Angiospermen zu klären und zu lösen. Evolutionsanalysen bei Angiospermen basieren auf Schlüsselmerkmalen wie Symmetrie, Blütenmerkmalen, Palynologie und Genomgröße.

Die genetische Natur von Pflanzen ist komplex und dies hat ihr evolutionäres Verständnis eingeschränkt. Molekulare Analysen klassifizieren jedoch die Arten der Magnoliides-Gruppe als die am weitesten verbreitete Gruppe von Angiospermen.

Die Ahnenblume der Angiospermen wurde mit bisexuellem Charakter, radialer Symmetrie, mit zwei oder mehr Wirbeln, der separaten Blütenhülle mit undifferenzierten Tepalen, dem Androecium mit drei leicht getrennten dicken Staubblättern und dem Gynoecium mit fünf einzelnen Spiralblättern nachgebildet.

Die Blüten der aktuellen Angiospermen (Eudikotyledonen) haben zyklische Blüten, die durch spezialisierte Wirbel angeordnet sind und den Kelch und die Krone abwechseln. Die Ausdauerfilamente des Androeciums sind dünn mit differenzierten Staubbeuteln und das Gynoecium mit minderwertigen Fruchtblättern, Stilen und Narben.

Die Pollenkörner von Angiospermen sind ein Charakter, der drei oder mehr Öffnungen (Trikolpate) aufweist, wie sie bei den Eudikotyledonen beobachtet werden, während bei Gymnospermen und Archaefructus Pollenkörnern mit einer einzigen Öffnung (Monosulfat) beobachtet werden.

Klassifikation von Angiospermen

Die erste Klassifizierung von Angiospermen wurde von Linnaeus anhand des Sexualsystems der Pflanzen im Jahr 1735 vorgenommen. Er verwendete florale Zeichen, um zwischen Gruppen von Phanerogrammen zu unterscheiden.

Pflanzen werden derzeit nach dem APG-System (Angiosperm Phylogeny Group) klassifiziert. Dieses System wurde von einem Team zahlreicher Forscher vorgeschlagen, die eine Klassifizierung vorschlugen, die alle verfügbaren Informationen zu bekannten Pflanzenfamilien enthielt.

Das APG-System baut die Trennung von Familien auf der Grundlage der Gene von Chloroplasten und der Gene, die für Ribosomen kodieren, auf, da diese Gene in Organellen eine langsamere Mutationsrate aufweisen. Es werden auch viele morphologische Merkmale verwendet, wie beispielsweise die Pollenmorphologie.

Das erste APG-Klassifizierungssystem wurde 1998 veröffentlicht. Derzeit ist das APG-System in seiner vierten Ausgabe, die 2016 im Journal Botanical veröffentlicht wurde. Die APG IV erkennt 64 Bestellungen und 416 verschiedene Familien an, im Gegensatz zu den 40 Bestellungen und 457 Familien, die von der APG I anerkannt wurden.

Die jüngste Klassifizierung von Angiospermen hat die Gruppe "ANITA" (Amborellaceae, Nymphaeales, Illiciaceae, Trimeniaceae und Austrobaileyaceae) als die basalste, dann hebt sie die Clade Magnoliidae, dann die Monocots und schließlich die Dicots und Eudicots an.

Angiospermen-Lebenszyklus

Angiospermen haben wie alle Spermatophyten einen Generationswechsel. Der Gametophyt entwickelt sich vollständig innerhalb der Fortpflanzungsstrukturen des Sporophyten, wobei es sich um einen heterosporen Lebenszyklus handelt.

Angiospermen-Lebenszyklusdiagramm (Quelle: Angiosperm_life_cycle_diagram.svg: LadyofHats Mariana Ruizderivative Arbeit: Tinymonty via Wikimedia Commons)

Mikrogametophyt oder männlicher Gametophyt

Der Zyklus beginnt mit den Staubblättern, die Pollen oder Mikrogametophyten produzieren. Jedes Staubblatt hat einen Staubbeutel, der vier Mikrosporangien oder Pollensäcke enthält. In jedem Pollensack unterliegt die Stammzelle einer Meiose und produziert vier haploide Mikrosporen.

Mikrosporen wachsen und entwickeln sich zu einem unreifen Pollenkorn, das aus einer Pollenröhrenzelle und einer generativen Zelle besteht, die zwei Spermien produziert. Mikrosporen entwickeln sich, um eine Außenwand (Exin) und eine Innenwand (Intin) zu vervollständigen.

Um die Entwicklung des Pollenkorns zu beenden, muss es das empfängliche Stigma der Blume erreichen, sobald dort die Keimung des Pollenschlauchs erfolgt.

Megagametophyt oder weiblicher Gametophyt

Die Megagametophytenentwicklung findet innerhalb der Mega-Sporangien statt, die Teil der Eizellen sind, die sich im Eierstock befinden. Der Eierstock kann eine oder mehrere Eizellen enthalten, von denen jede aus einem Megasporangium oder einer Nucelle besteht, die von einem Integument bedeckt sind.

Die Integumente treffen sich an der Öffnung des Stils oder der Mikropyle. In dieser Öffnung dringt der Pollenschlauch in die Blüten ein.

Innerhalb jedes Megasporangiums fungiert ein Megasporophyt als Mutterzelle für die Megasporen und unterliegt einer Meiose, wobei vier haploide Megasporen gebildet werden. Drei dieser Megasporen zerfallen oder degenerieren, und die von der Mikropyle am weitesten entfernte Megaspore überlebt, die zum Megagametophyten wird.

In den meisten Angiospermen produziert der sich entwickelnde Megagametophyt acht Kerne. Am unteren und oberen Ende sind vier Kerne gruppiert. Als nächstes wandern zwei Kerne in Richtung Zentrum. Diese Kerne sind als polare Kerne bekannt.

Die verbleibenden drei Kerne an den Enden bilden einzelne Zellen und die beiden polaren Kerne bilden eine einzelne zweikernige Zelle. Aus der von der Mikropyle am weitesten entfernten Zelle entsteht die Eizelle, die von zwei kurzlebigen Zellen flankiert wird, die als Synergisten bezeichnet werden.

Die Synergisten nehmen am Befruchtungsprozess teil, indem sie die Enden des Embryosacks bilden. Die anderen drei Zellen am gegenüberliegenden Ende werden Antipoden genannt und dienen als Nährgewebe für die Eizelle.

Der Megametophyt, auch Embryosack genannt, besteht aus acht getrennten Kernen in sieben verschiedenen Zellen. Im Embryosack entwickelt sich der bereits befruchtete Embryo.

Düngung

Sobald das Stigma das Pollenkorn erhalten hat, stimulieren Calciumionen auf dieser Oberfläche die Keimung des Pollenschlauchs für einen Zeitraum von einigen Stunden bis zu mehreren Tagen. Dies wächst durch die Übertragungsstruktur des Stils zu einer der Synergien.

In den Synergiden stößt der Pollenschlauch zwei Spermien aus, die in ihn hineingleiten, und dort produzieren sie eine doppelte Befruchtung.

Eine der Spermien wandert in die Synergisten und befruchtet die angrenzende Eizelle, wodurch eine Zygote entsteht, die zum Embryo wird. Die zweite Samenzelle verbindet sich mit der Zelle, die die beiden polaren Kerne enthält, die nach einer Mitose das als Endosperm bekannte Nährgewebe bilden.

Sobald der Befruchtungsprozess abgeschlossen ist, wird der Samenreifungsprozess fortgesetzt. Wenn der Samen keimt, wächst und reift, entsteht ein reifer diploider oder polyploider Sporophyt, der Sporophyt, der bei der Entwicklung seiner Blüte den Zyklus erneut startet.

Beispiele für Angiospermenarten

Wie bereits erwähnt, gruppieren Angiospermen alle uns bekannten Blütenpflanzen. Daher kann die Auswahl beispielhafter Arten innerhalb dieser Pflanzenunterteilung eine nicht so triviale Aufgabe sein.

Aus anthropozentrischer Sicht haben mehrere Arten von Angiospermen eine große kommerzielle Bedeutung, da sie die Hauptnahrungsquellen des Menschen darstellen. Viele Arten der Gattung Triticum sind weltweit für die Herstellung von essbarem Mehl unerlässlich.

Zea mays ist ein gutes Beispiel für eine andere essbare Art, die für die Kultur, Geschichte und Gastronomie eines großen Teils der mittel- und südamerikanischen Länder von großer Bedeutung ist.

Coffea arabica ist eine Pflanze von großem kommerziellen Interesse in der Welt, da ihre Körner zur Herstellung von Kaffee verwendet werden, einem Gebiet von großer wirtschaftlicher und gastronomischer Bedeutung.

In gleicher Weise ist Thebroma cacao eine weitere beispielhafte Art von Blütenpflanzen, die von Männern sehr geschätzt wird und verschiedene Verwendungszwecke hat. Alle Früchte und Nüsse werden von Bäumen produziert, deren Arten zur Gruppe der Blütenpflanzen oder Angiospermen gehören.

Rosen, Tulpen, Sonnenblumen und Gänseblümchen sind gute Beispiele für Pflanzen mit kommerziellem und kulturellem Interesse in vielen Ländern auf den fünf Kontinenten der Erde.

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