SPERMATOPHYTEN ODER PHANEROGAME: EIGENSCHAFTEN, KLASSIFIKATION, EVOLUTION - BIOLOGIE - 2024

Die Espermatofitas oder Blütenpflanzen, auch als "Samenpflanzen" bekannt, sind eine große monophyletische Linie von Pflanzen, die zur Gruppe der Lignofitas (Holzpflanzen) gehören und beide Angiospermen (Blütenpflanzen) als Gymnospermen ( Nadelbäume und dergleichen).

Spermatophyten bilden dank des gemeinsamen Merkmals der Samenentwicklung, das in Lehrbüchern als "evolutionäre Neuheit" für die Gruppe beschrieben wird, eine von Lignophyten getrennte Gruppe.

Foto eines Apfelbaums, einer Spermatophytenpflanze (Quelle: W. carter / CC0, via Wikimedia Commons)

Das Wort "Spermatophyt" bedeutet wörtlich "Pflanzen mit Samen", da es von den griechischen Wörtern "Sperma" (Samen) und "Phyton" (Pflanze) stammt.

Spermatophyten sind einer der wichtigsten Organismen auf der Erde, da sowohl Angiospermen als auch Gymnospermen zwei äußerst häufig vorkommende Gruppen sind, die für das Funktionieren praktisch aller terrestrischen Ökosysteme wesentlich sind.

Wenn Sie schnell darüber nachdenken, sind Pflanzen mit Samen für die meisten Menschen wahrscheinlich die bekannteste Gruppe, nicht nur aus ernährungsphysiologischer Sicht (da Öle, Stärken und Proteine ​​aus den Samen vieler Pflanzen gewonnen werden), sondern auch aus landschaftlicher Sicht.

Spermatophyten sind unter anderem die riesigen Redwoods Kaliforniens, die großen und grünen Bäume des Amazonas-Regenwaldes, Lilien und Rosen, Reis, Hafer, Mais, Weizen und Gerste.

Eigenschaften von Spermatophyten

- Das Hauptmerkmal von Spermatophyten oder Phanerogamen ist die Produktion von Samen nach der Bestäubung, dh als Produkt, das aus der Fusion zweier Geschlechtszellen resultiert.

- Sie sind photosynthetische Organismen, dh sie haben Chloroplasten, die Chlorophyll enthalten, weshalb sie die Lichtenergie der Sonnenstrahlen in nutzbare chemische Energie umwandeln können.

- Der Körper dieses Gemüses ist in Wurzeln, Stängel und Blätter unterteilt.

- Einige Spermatophyten, Angiospermen, produzieren Blüten und aus diesen Blüten entstehen die Früchte, die die Samen enthalten.

- Gymnospermen produzieren keine Blumen, aber sie haben spezielle Strukturen, um die Samen zu stützen.

- Die meisten Spermatophyten haben ein gut entwickeltes Gefäßgewebe, das aus Xylemgewebe und Tracheiden besteht.

- Sie sind weit über die Biosphäre verteilt und besetzen Hunderte verschiedener Lebensräume.

- Sie können Gewebe mit sekundärem Wachstum haben oder nicht.

Lebensraum

Blütenpflanzen (Angiospermen) wachsen in praktisch jeder bewohnbaren Region der Erde (außer Nadelwäldern) und können sogar einige aquatische Ökosysteme dominieren. Daher können sie wohnen:

- Wüsten

- Ebenen

- Serranías

- Ozeane, Meere und Flüsse

In ähnlicher Weise weisen Gymnospermen, andere Samenpflanzen, eine große Plastizität in Bezug auf den Lebensraum auf, den sie einnehmen können, obwohl sie stärker auf terrestrische und nicht aquatische Umgebungen beschränkt sind.

Klassifikation und Taxonomie

Samenpflanzen gehören zur Division Spermatophyta. In dieser Abteilung sind die Farne mit den Samen "Pteridosperms", Gymnosperms und Angiosperms zusammengefasst.

Samenfarne sind eine Gruppe, die hauptsächlich aus fossilen Pflanzen besteht. Daher werden Spermatophyten häufig als Gymnospermen und Angiospermen angesehen.

Gymnospermen

Kiefernzapfen, ein Gymnosperm (Quelle: Sridhar Rao / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) über Wikimedia Commons)

Das Wort "Gymnosperm" bedeutet "Pflanzen mit nackten Samen" (Gymnos, was "nackt" bedeutet, und Sperma, was "Samen" bedeutet).

Abhängig von der untersuchten Studie handelt es sich bei dieser Pflanzengruppe um eine "nicht natürliche" Gruppe, da ihre Mitglieder paraphyletischen Ursprungs sind, was bedeutet, dass nicht alle denselben gemeinsamen Vorfahren haben. oder es ist eine monophyletische Gruppe, Bruder von Angiospermen.

- Die Mitglieder der Gruppe treffen sich in dieser Abteilung, weil sie das gemeinsame Merkmal (Apomorphie) haben, keine Blumen zu produzieren.

- Zusätzlich haben diese Pflanzen Strukturen, die als "Zapfen" bekannt sind, einige weibliche und eine männliche.

- Die Samen werden nach der Befruchtung nicht in die Wand einer Frucht eingekapselt.

- Sie haben gerollte Blätter, nadelförmig und reich an Wachsen.

Gymnospermen sind in folgende Abstammungslinien unterteilt:

- Cycadophyta , die Linie, die als die grundlegendste angesehen wird

- Ginkgophyta

- Coniferophyta , Nadelbäume

- Gnetophyta oder Gnetales, manchmal in die Gruppe der Nadelbäume eingeteilt

Angiospermen

Blüten von Tetradenia riparia, einem Angiospermen. Conrado / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Blütenpflanzen sind im Gegenteil eine nachgewiesene monophyletische Gruppe, die als Schwestergruppe der Gymnospermen gilt. Sie sind mit Abstand die am häufigsten vorkommende, vielfältigste und erfolgreichste Pflanzengruppe von allen und machen mehr als 95% aller heute lebenden Pflanzenarten aus.

Sie sind auch eine der wichtigsten Pflanzen für das Weltwirtschaftssystem, da sie nicht nur zur Herstellung von Lebensmitteln, sondern auch zur Gewinnung verschiedener Arten von Rohstoffen genutzt werden.

- Alle Angiospermen haben Blüten, normalerweise bisexuell (beide Geschlechter in derselben Blüte).

- Seine Samen sind in einem Eierstock eingekapselt, der sich zu einer Frucht entwickelt.

- Sie weisen in der Regel eine doppelte Befruchtung auf.

Angiospermen bilden eine äußerst häufig vorkommende und vielfältige Gruppe, deren Klassifizierung Gegenstand der Untersuchung vieler Fachleute auf diesem Gebiet ist, so dass es einige Diskrepanzen zwischen einer Klassifizierung und einer anderen gibt. Zu den am meisten akzeptierten gehört jedoch, dass diese Gruppe die folgenden Klassen umfasst:

- Amborellales

oder Nymphaeales

- Austrobaileyales

- Magnoliden

oder Laurales

oder Magnoliales

oder Canellales

o Piperales

o Monokotyledonen

• Petrosavials
• Acorales
• Alismatales
• Spargel
• Dioscoreales
• Liliales
• Pandanales

oder Commelinidos

• Arecales
• Commelinales
• Zingiberales
• Poales

oder Eudikotyledonen

• Buxales
• Trochodendrales
• Ranunculales
• Proteals
• Berberidopsidales
• Dillenials
• Gunnerales
• Caryophyllales
• Santalales
• Saxifragales
• Rosides
• Vital
• Crossosomatales
• Geraniales
• Myrten
• Zygophyllales
• Celastrales
• Cucurbitals
• Fabales
• Fagales
• Malpighiales
• Oxalidal
• Rosales
• Obstgärten
• Brassicales
• Malvales
• Sapindales
• Asteriden
• Cornales
• Ericales
• Garryales
• Enzianalen
• Lamiales
• Solanales
• Apiales
• Aquifoliales
• Asterales
• Dipsacales

Lebenszyklus und Fortpflanzung

Der Lebenszyklus von Spermatophyten ist als „sporisch“ bekannt, bei dem der Sporophyt überwiegt und Samen produziert werden und der Gametophyt im Gegensatz zu anderen Pflanzengruppen innerhalb der Eizelle oder des Pollenkorns reduziert ist.

Generationswechsel

Daraus wird verstanden, dass alle Pflanzen mit Samen einen Generationswechsel aufweisen, einen gametophytischen und einen anderen sporophytischen, aber der Gametophyt entwickelt sich erst, wenn die Pflanzen das Erwachsenenalter oder das Fortpflanzungsstadium erreichen.

Die Sporophyten sind diejenigen, die die speziellen Strukturen tragen, in denen die weiblichen und männlichen Gametophyten produziert werden. Die Mikrosporangien produzieren die Pollenkörner (männlich) und die Megasporangien produzieren die Megasporen oder Eizellen (weiblich).

In einigen Fällen befinden sich sowohl das Megasporangium als auch das Mikrosporangium in verschiedenen Individuen oder Strukturen (Gymnospermen), aber im Allgemeinen haben beide Pflanzen die gleiche Struktur, die als Blume (Angiospermen) bekannt ist.

Blumen

Eine Blume ist eine spezialisierte Struktur für die Fortpflanzung und entsteht aus dem Stamm als "Erweiterung" des Pflanzenkörpers.

Das in den Blüten enthaltene Megasporangium hat einen "Behälter" (den Eierstock), der zur Aufnahme von Pollenkörnern dient, die vom Mikrosporangium (aus derselben Blüte oder aus verschiedenen Blüten) produziert werden.

Die Eizellen im Eierstock verfügen über alle notwendigen Nährstoffe, um die Entwicklung des Embryos, des Samens und der Frucht zu unterstützen. Dieser Vorgang erfolgt nach der Bestäubung und Befruchtung der Eizellen durch ein Pollenkorn.

Die so erzeugten Samen können auf verschiedene Weise dispergiert werden und bilden nach dem Keimen einen neuen Sporophyten, der den Lebenszyklus wiederholen kann.

Beispiele für Spermatophytenarten

Spermatophyten sind äußerst unterschiedliche Pflanzen mit sehr unterschiedlichen Lebenszyklen, Formen, Größen und Lebensweisen.

Zu dieser Gruppe gehören alle Blütenpflanzen, die wir kennen, praktisch alle Pflanzen, die wir zum Essen konsumieren, und die großen und majestätischen Bäume, aus denen die Wälder und Dschungel bestehen, die das Leben der Tiere unterstützen.

- Der Apfel, der für die Herbstsaison in vielen saisonalen Ländern typisch ist, gehört zur Art Malus domestica , ist Teil der Magnoliophyta-Division und des Rosales-Ordens.

- Pinus mugo ist eine in den Alpen wachsende Strauchkiefernart, aus der einige Verbindungen mit schleimlösenden, antiasthmatischen und desinfizierenden Eigenschaften gewonnen werden.

- Das Brot, das der Mensch täglich konsumiert, wird aus Mehlen hergestellt, die aus Weizensamen hergestellt werden, einer Angiospermenart der Gattung Triticum, die Triticum aestivum genannt wird .

Entwicklung von Spermatophyten

Die Entwicklung von Samenpflanzen hängt eng mit der Entwicklung von zwei Strukturen zusammen: Samen und Pollenkörner.

- Entwicklung der Samen

Die Entwicklung von Samen ist ein Prozess, der in mehreren Schritten stattgefunden hat, aber die genaue Reihenfolge von ihnen ist nicht bekannt, und es kann vorkommen, dass zwei oder mehr gleichzeitig aufgetreten sind. Als nächstes werden die „Schritte“ der Evolution von Samen vorgestellt, wie einige Autoren vorschlagen:

1-Heterosporia

Der Begriff bezieht sich auf die Bildung von zwei Arten von haploiden Sporen (mit der Hälfte der Chromosomenlast der Pflanze, aus der sie stammen) in zwei verschiedenen Sporangien

- Megasporen: große und kleine Anzahl, die durch Meiose in einer als Megasporangium bekannten Struktur erzeugt werden. Jede Megaspore entwickelt sich innerhalb des weiblichen Gametophyten, in dem Archegonien gefunden werden.

- Mikrosporen: die meiotischen Produkte des Mikrosporangiums. Mikrosporen stammen vom männlichen Gametophyten, in dem sich die Antheridien befinden.

Es wird als einer der wesentlichen „Schritte“ während der Entwicklung von Spermatophyten angesehen, da der angestammte Zustand aus Homosporium bestand, dh der Produktion nur eines Sporentyps (gleiche Sporen).

2-Endosporia

Zusätzlich zur Bildung von zwei verschiedenen Arten von Sporen entwickelten die Spermatophyten einen weiteren Zustand, der als Endosporie bekannt ist und aus der vollständigen Entwicklung des weiblichen Gametophyten innerhalb der ursprünglichen Sporenwand besteht.

Der Zustand der Vorfahren ist als "Exosporia" bekannt und hat mit der Keimung der Spore und ihrem Wachstum als externer Gametophyt zu tun.

3-Reduzierung der Anzahl der Megasporen

Samenpflanzen zeichnen sich durch die Produktion einer einzigen Megaspore aus, eine Eigenschaft, die sich vermutlich auf zwei Arten entwickelt hat.

Zunächst mussten sie die Fähigkeit erworben haben, die Anzahl der Meiosezellen im Megasporangium auf nur eine zu reduzieren. Es ist wichtig zu beachten, dass jede dieser Zellen als Megasporozyten- oder Megasporen-Mutterzelle bekannt ist.

Nach der Meiose entstehen aus einem einzelnen diploiden Megasporen 4 haploide Megasporen. Drei dieser Megasporen "brechen ab" und hinterlassen eine einzige funktionelle Megaspore, deren Größe zunimmt, was mit der Zunahme der Größe und der Nährstoffressourcen im Megasporen korreliert.

4-Retention der Megaspore

Eine der angestammten Bedingungen oder Eigenschaften von Spermatophyten ist, dass die Megaspore aus dem Megasporangium freigesetzt wird, was sich in dieser Gruppe geändert hat, da in diesen Pflanzen die einmal produzierte Megaspore im Megasporangium verbleibt.

Diese neue evolutionäre "Akquisition" ging wiederum mit einer Verringerung der Dicke der Megasporen-Zellwand einher.

5-Evolution des Integuments

Viele Autoren betrachten dies als eines der letzten Ereignisse, die während der Evolution von Samenpflanzen stattfanden. Es ist die "Bedeckung" des Megasporangiums durch ein spezielles Gewebe namens Integument, das es fast vollständig umgibt, mit dem Ausdruck des distalen Endes.

Das Integument wächst aus der Basis des Megasporangiums, das in vielen Texten als Nucela bezeichnet werden kann.

Fossile Aufzeichnungen zeigen, dass sich das Integument zunächst als zwei getrennte Lappen entwickelte. Alle heute existierenden Samenpflanzen haben jedoch ein Integument, das aus einer durchgehenden Hülle besteht, die die Nucela umgibt, mit Ausnahme der Mikropyle, die das Extrem ist distal.

Die Mikropyle ist der Eintrittsort für Pollenkörner oder den Pollenschlauch während der Befruchtung der Megaspore und nimmt daher aktiv an diesem Prozess teil.

- Entwicklung der Pollenkörner

Die Entwicklung der Samen ging direkt mit der Entwicklung der Pollenkörner einher, aber was ist ein Pollenkorn?

Ein Pollenkorn ist ein unreifer männlicher endosporischer Gametophyt. Das Endosporium in diesen Strukturen entwickelte sich ähnlich wie in den Samen, da es die Entwicklung des männlichen Gametophyten innerhalb der Wände der Spore beinhaltete.

Sie sind unreif, weil sie bei ihrer Freilassung noch nicht vollständig differenziert sind.

Im Gegensatz zu anderen Pflanzentypen und wie oben diskutiert, unterscheiden sich Pollenkörner stark von Megasporen. Dies sind extrem kleine männliche Gametophyten, die aus wenigen Zellen bestehen.

Bei Freisetzung aus dem Mikrosporangium müssen die Pollenkörner in die Mikropyle der Eizelle transportiert werden, damit eine Befruchtung stattfinden kann. Der angestammte Charakter der Bestäubung war anemophil (Bestäubung durch Wind).

Sobald der männliche Gametophyt mit der Eizelle in Kontakt kommt, vollendet er seine Entwicklung, indem er sich durch Mitose teilt und differenziert. Daraus wächst ein exosporischer Pollenschlauch (außerhalb der Spore), der als Organ für die Aufnahme von Nährstoffen um das sporophytische Gewebe fungiert.

Der Pollenschlauch

Alle heute existierenden Samenpflanzen haben männliche Gametophyten, die kurz nach dem Kontakt mit dem Gewebe der Megaspore (der Nucela) einen Pollenschlauch bilden können. Die Bildung des Pollenschlauchs ist als Syphonogamie bekannt.

Der Pollenschlauch fungiert nicht nur als Organ für die Aufnahme von Nahrungsmitteln, sondern dient auch zur Abgabe von Spermien an das "Ei" der Eizelle.

Verweise

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