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Farne- Kurze Übersicht Fortpflanzung und mikroskopische Details

Pflanzen weisen eine eigenartige Art der Fortpflanzung auf: Menschen und Tiere besitzen (normalerweise, außer z.B. männliche Bienen) einen doppelten (diploiden) Chromosomensatz, also von jeder Chromosomensorte eines vom Vater und das andere von der Mutter. So hat z.B. hat der Mensch 23 unterschiedliche Chromosomen, davon aber jeweils eines vom Vater und das andere von der Mutter, also insgesamt 46. Väterliche und mütterliche Chromosomen (abgesehen vom y-Chromosom) kodieren zwar die gleichen Genen, sind aber vom genetischen Code etwas unterschiedlich. Für die sexuelle Fortpflanzung erzeugt nun jedes Individuum, über Zellteilungsprozesse (Meiose) bei denen die die Teilungsprodukte nur noch einen halben (haploiden) Chromosomensatz aufweisen, haploide Keimzellen (Gameten, Geschlechtszellen, also Spermien und Eizellen). Bei der Befruchtung verschmelzen die Keimzellen miteinander und bilden eine diploide Zygote, die erste Zelle des neuen Individuums. Über zahlreiche Mitosen (Zellteilungen, bei welchen genetisch identische Tochterzellen entstehen) wächst aus der Zygote ein neuer Organismus heran. Bei Pflanzen ist das etwas komplizierter: Während wir Menschen nur als diploide Wesen (Diplonten) existierten, die über Meiose haploide Keimzellen erzeugen, welche nach der Verschmelzung wieder die Grundlage eines neuen diploiden Organismus bilden, gibt es im Lebenszyklus der Pflanzen zwei getrennte Generationen, welche sich auf unterschiedliche Art fortpflanzen. Ein diploider Organismus, der als Sporophyt (z.B. Farnpflanze, Blütenpflanze, Strauch, Baum) bezeichnet wird, erzeugt zunächst über Reduktionsteilung haploide Sporen. Diese Sporen dienen bei Moosen und Farnen (und bei den männlichen Sporophyten der Blütenpflanzen) als Verbreitungseinheiten. Die in diesem Video gezeigten sog. isoporen Farne, erzeugen in sog. Sporangien auf der Blattunterseite nur einen Typ von Sporen. Aus den Sporen entwickelt sich dann ein neues haploides Individuum, der sog. Gametophyt, der bei Farnen als Prothallium oder auch Vorkeim, bezeichnet wird. Der Gametophyt der isosporen Farne kann sowohl männliche als auch weibliche Geschlechtsorgane bilden. Die männlichen Geschlechtsorgane werden als Antheridien, die weiblichen als Archegonien bezeichnet. Die Antheridien bilden Spermatozoide, in den Archegonien wird jeweils eine Eizelle gebildet. Die Bildung der Gameten erfolgt im Gegensatz zu Mensch und Tier mitotisch, d.h. die Geschlechtszellen sind mit dem Gametophyten identisch. Zur Vermeidung von Selbstbefruchtung werden zunächst die männlichen und dann die weiblichen Organe ausgebildet. Der Gametophyt befruchtet sich nicht selber, sondern benachbarte Gametophyten. Dafür ist eine Wasserbrücke nötig, damit die begeißelten Spermatozoide zur den Eizellen gelangen können. Nach der Befruchtung der Eizelle verbleibt die Zygote und der daraus hervorgegangene Embryo noch am Gametophyten und werden von diesem versorgt. Der Embryo entwickelt sich wieder zu einem neuen Sporophyten. Beim Farn sind die beiden Generationen (Sporpophyt bzw. Gametophyt) noch gut zu erkennen. Bei den höher entwickelten heterosporen Farnen werden unterschiedliche Sporen (männliche und weibliche) entwickelt, welche nur noch einen Typ Keimzellen bilden. In der weiteren Entwicklung der Blütenpflanzen von den Nacktsamern zu den Bedecktsamern, werden die Gametophyten immer kleiner. Der weibliche Gametophyt verbleibt, in einer Samenanlage des weiblichen Blütenanteils verborgen, am Sporophyten (der typischen grünen Pflanze, Strauch oder Baum). Bei Bedecktsamer besteht der weibliche Gametophyt nur noch aus 7 Zellen und 8 Kernen (1 Eizelle, 2 Synergiden, Polzelle mit 2 Polkernen und 3 Antipodenzellen). Der männliche Gametophyt ist das gekeimte Pollenkorn, welches bei Nacktsamern (z.B. Nadelbäumen) aus5 und bei Bedecktsamern aus 3 Zellen besteht.