EVOLUTION DER PFLANZEN: URSPRUNGSMODERNE PFLANZEN - BIOLOGIE - 2025

Die Entwicklung der Pflanzen begann möglicherweise mit einer Süßwassergruppe, die an die heutigen Grünalgen erinnert, und daraus entstanden alle aktuellen Gruppen: Moose, Keulenmoose, Schachtelhalme, Farne, Gymnospermen und Angiospermen.

Pflanzen zeichnen sich durch eine sehr vielfältige Gruppe und eine bemerkenswerte Plastizität aus. Aus evolutionsbiologischer Sicht ermöglichen sie die Untersuchung einer Reihe wichtiger Mechanismen und einzigartiger Ereignisse, beispielsweise der Speziation durch Polyploidie bei Angiospermen.

Quelle: Von Maulucioni aus Wikimedia Commons

Während dieses Evolutionsprozesses, der zu dieser monophyletischen Gruppe führte, erschienen Innovationen wie die Zellwand, die hauptsächlich aus Cellulose besteht - einem Polymer, das aus sich wiederholenden Glucoseeinheiten besteht.

Die monophyletische Betrachtung von Pflanzen impliziert den anfänglichen Einbau von Cyanobakterien, die durch endosymbiotische Ereignisse zu einer Vielzahl von Plastiden (einschließlich Chloroplasten, die mit dem Photosynthesevorgang zusammenhängen) führten. Dieses Ereignis trat beim gemeinsamen Vorfahren dieser Linie auf.

Multizellularität (Organismen mit mehr als einer Zelle) und Proliferation des apikalen Meristems, einer Art asymmetrischer Zellteilung und zygotischer Retention, traten ebenfalls auf. Die auffälligste Neuerung der Pflanzen war jedoch die Besiedlung der terrestrischen Umwelt.

Im Folgenden werden einige allgemeine Aspekte der Pflanzenentwicklung beschrieben und anschließend der Ursprung jeder Gruppe untersucht.

Evolutionsmechanismen

Die evolutionären Mechanismen, die an der Entstehung von Pflanzen beteiligt sind, sind dieselben, die Veränderungen in anderen lebenden Gruppen hervorgerufen haben: natürliche Selektion und genetische oder genetische Drift.

Die darwinistische natürliche Selektion ist ein Mechanismus der Evolution, der aus dem unterschiedlichen Fortpflanzungserfolg von Individuen besteht. Wenn die Pflanzen eine bestimmte vererbbare Eigenschaft besaßen (dh von den Eltern an die Kinder weitergegeben wurden) und diese Eigenschaft es ihnen ermöglichte, mehr Nachkommen zu hinterlassen, nahm diese Verwandlung in der Population zu.

Der andere Mechanismus ist die Gendrift, die aus der zufälligen oder stochastischen Variation der Allelfrequenzen besteht.

Ebenso spielten koevolutionäre Prozesse mit Tieren eine grundlegende Rolle. Wie Bestäubung und Samenverteilung bei Angiospermen.

Entwicklung von Pflanzenkörperplänen

Die Änderung der Körperpläne der Pflanzen hängt mit grundlegenden Variationen zusammen, die in der Sporophyten- und Gametophytenphase auftraten. Durchgeführte Studien legen nahe, dass die haploide Phase zuvor komplexer war.

Dieser Trend erlebte jedoch eine Umkehrung: Der Gametophyt begann die auffälligste Phase zu sein. Dieses Phänomen erhöhte die morphologische Vielfalt des Devon drastisch.

Geologische Perioden des Auftretens jeder Gruppe

Der Fossilienbestand liefert uns eine unglaubliche Informationsquelle über die Entwicklung aller lebenden Organismen, obwohl er nicht perfekt und nicht vollständig ist.

Bryophyten, sehr einfache Organismen ohne Gefäßgewebe, sind seit dem Ordovizier bekannt.

Die ältesten Schichten bestehen aus sehr einfachen Strukturen von Gefäßpflanzen. Später, im Devon und im Karbon, kam es zu einer immensen Verbreitung von Farnen, Keulenmoosen, Schachtelhalm und Progymnospermen.

Im Devon erschienen die ersten Samenpflanzen. So bestand die mesozoische Flora hauptsächlich aus Individuen, die an Gymnospermen erinnern. Schließlich treten Angiospermen in der Kreidezeit auf.

Entwicklung der Algen

Algen sind die primitivste Gruppe. Ihnen entspricht der Ursprung der ersten photosynthetischen Zelle aufgrund eines Endosymbiose-Ereignisses: Eine Zelle nahm ein Bakterium mit photosynthetischen Kapazitäten auf.

Dies ist eine ziemlich akzeptierte Erklärung für die Entwicklung von Chloroplasten und gilt auch für Mitochondrien.

Evolution von Bryophyten

Es wird angenommen, dass Bryophyten die ersten Organismen sind, die von Algen abweichen. Sie entsprechen der ersten Gruppe von Landpflanzen. Seine Hauptmerkmale sind das Fehlen eines Wurzelsystems und eines Gefäßsystems aus Xylem und Phloem.

Bryophyten beherrschten die prähistorischen Umgebungen in den ersten 100 Millionen Jahren seit der Entstehung der Pflanzen.

Entwicklung vaskulärer kernloser Pflanzen

Gefäßkeimlose Pflanzen

Gefäßpflanzen begannen sich in der Karbonperiode zu diversifizieren, insbesondere zu kernlosen Gefäßpflanzen.

Wie Bryophyten benötigen die schwimmenden Gameten kernloser Pflanzen Wasser, damit sich beide Geschlechtszellen treffen können. Aus diesem Grund wird angenommen, dass die ersten Formen von Gefäßpflanzen auf feuchte Umgebungen beschränkt waren, die die Fortpflanzung begünstigten.

Die Fossilien und Vorfahren von Gefäßpflanzen stammen aus 420 Millionen Jahren. Die Organismen waren durch einen verzweigten Sporophyten gekennzeichnet, der für sein Wachstum und seine Entwicklung unabhängig von der gametophytischen Phase war. Diese Auswirkungen machten ihre geringe Größe wieder wett - sie überstiegen selten fünfzig Zentimeter.

Diese Anordnung erleichterte die Produktion von Sporen und erhöhte somit die Überlebens- und Reproduktionswahrscheinlichkeit.

Die primitivste Gruppe von Gefäßpflanzen sind die modernen Lykophytenarten (Keulenmoose, Selaginellen und Farne oder Isoetten). Die Lykophyten entwickelten sich in Sümpfen und ähnlichen Gebieten, bis die Riesenformen ausgestorben waren und die kleinen, die wir heute beobachten.

Farne strahlen seit ihrer Entstehung im Devon aus, zusammen mit ihren Verwandten die Haarschwänze und Bürstenfarne.

Bedeutung von Gefäßgewebe und Wurzeln

Gefäßpflanzen haben - wie der Name schon sagt - Gefäßgewebe, das in Phloem und Xylem unterteilt ist. Diese Strukturen sind für die Leitung von Salzen und Nährstoffen im gesamten Körper der Pflanze verantwortlich.

Durch den Erwerb eines verholzten Gewebes konnten die Pflanzen im Vergleich zu Bryophyten an Größe zunehmen. Diese Stängel verhinderten ein Umkippen und Herabhängen und konnten Nährstoffe und Wasser in beträchtliche Höhen transportieren.

Wurzeln hingegen ermöglichen es Pflanzen, sich an der Bodenoberfläche zu verankern und Wasser und Nährstoffe aufzunehmen. Die Wurzeln spielen auch eine grundlegende Rolle, damit die Pflanze eine größere Größe erreichen kann. Das in den Fossilien beobachtete Wurzelsystem ist dem aktuellen ziemlich ähnlich.

Der Ursprung der Wurzeln ist in der Evolutionsgeschichte noch unklar. Es ist nicht bekannt, ob sie in einem einzigen Ereignis beim Vorfahren aller Gefäßpflanzen oder in mehreren Ereignissen auftraten - was als konvergente Evolution bekannt ist.

Entwicklung von Gefäßsamenpflanzen

Im Karbon verzweigten sich die Pflanzen in zwei große Gruppen von Samenpflanzen: Gymnospermen und Angiospermen.

Entwicklung der Gymnospermen

Die Sämlinge erinnerten zunächst an einen Farn. Gymnospermen sind Pflanzen ohne Blüten, die alle in einem sehr ähnlichen Muster ausstrahlen. Am häufigsten sind heute Kiefern und Zypressen. Einige der ältesten Exemplare sind Ginkgos, Cycads und Gnetales.

Entwicklung der Blütenpflanzen: Angiospermen

Blütenpflanzen oder Angiospermen sind eine Pflanzengruppe, aus der die meisten Pflanzen auf dem Planeten Erde bestehen. Heute sind sie überall verbreitet und umfassen so unterschiedliche Formen wie Bäume, Sträucher, Rasenflächen, Weizen- und Maisfelder sowie alle gängigen Pflanzen, die wir mit Blumen beobachten.

Für den Vater der Evolutionsbiologie, Charles Darwin, war das plötzliche Auftreten dieser Gruppe ein rätselhaftes Ereignis, das eine immense Verbreitung umfasste.

Heute wird die Gruppe, aus der die Angiospermen hervorgegangen sind, als eine Gruppe primitiver Gymnospermen angesehen - ein strauchartiger Organismus. Obwohl es keinen spezifischen Kandidaten gibt, werden einige Lebensformen mit Zwischenmerkmalen zwischen den beiden Gruppen aus dem Mesozoikum und dem Paläozoikum vermutet.

Historisch gesehen wurde diese Umwandlung akzeptiert, da die Umwandlung von Strukturen, die Eizellen (typisch für Gymnospermen) tragen können, in Fruchtblätter leicht vorstellbar ist. In letzter Zeit ist es nicht mehr üblich, diese Übergangsformen aktiv zu suchen.

Die ersten Fossilien von Angiospermen (und anderen Spuren wie Pollenkörnern) stammen aus mehr als 125 Millionen Jahren.

Die Blume

Die wichtigste Neuerung bei Angiospermen ist die florale Struktur. Es wird spekuliert, dass die primitiven Blüten die Morphologie einer aktuellen Magnolie hatten, die aus vielen Fruchtblättern, Staubblättern und Stücken der Blütenhülle bestand.

In Bezug auf visuelle und olfaktorische Reize ist die Blume ein attraktives Organ für Bestäuber. Dies können Wirbeltiere (wie Vögel und Fledermäuse) oder Wirbellose (wie Bienen, Wespen oder Fliegen) sein. Die Bestäubung stellt einen offensichtlichen Vorteil für die Pflanze dar: Sie verteilt Pollen viel besser als der Wind.

Die Bestäubung war ein ausgewähltes Ereignis, da je mehr Tiere die Pflanzen besuchten, auch die Samenproduktion. Daher bot jede Änderung, die die Besucherzahlen positiv erhöht hatte, dem Einzelnen sofort einen großen selektiven Vorteil.

Zum Beispiel hatten blühende Pflanzen, die durch eine bestimmte zufällige Mutation begannen, einen Nährstoff abzuscheiden, der einen Bestäuber anzog, einen selektiven Vorteil gegenüber ihren Kollegen, denen dieses Merkmal fehlte.

Darüber hinaus stellt die Frucht für das Tier, das sie konsumiert, eine energiereiche Belohnung dar. Nach der Verdauung kotet das Tier und verteilt dadurch die Samen. Beispielsweise spielen viele Vögel und Fruchtfledermäuse eine unverzichtbare Rolle als Samenverteiler in Wäldern.

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