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Der Wechsel der Pflanzengenerationen

Generationswechsel beschreibt den Lebenszyklus einer Pflanze, wenn er zwischen einer sexuellen Phase oder einer Generation und einer asexuellen Phase wechselt. Die sexuelle Generation in Pflanzen produziert Gameten oder Geschlechtszellen und wird als Gametophytengeneration bezeichnet. Die asexuelle Phase produziert Sporen und wird als Sporophytengeneration bezeichnet. Jede Generation entwickelt sich aus der anderen und setzt den zyklischen Entwicklungsprozess fort. Der Generationswechsel wird auch bei anderen Organismen beobachtet. Pilze und Protisten, einschließlich Algen, weisen diese Art von Lebenszyklus auf.

 

Lebenszyklen zwischen Pflanzen und Tieren

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Pflanzen und einige Tiere können sich sowohl asexuell als auch sexuell vermehren. Bei der asexuellen Fortpflanzung sind die Nachkommen ein genaues Duplikat des Elternteils. Zu den Arten der asexuellen Fortpflanzung, die sowohl bei Pflanzen als auch bei Tieren häufig auftreten, gehören Parthenogenese (Nachkommen entwickeln sich aus einem unbefruchteten Ei), Knospen (Nachkommen entwickeln sich als Wachstum am Körper des Elternteils) und Fragmentierung (Nachkommen entwickeln sich aus einem Teil oder Fragment des Elternteils). Bei der sexuellen Fortpflanzung werden haploide Zellen (Zellen, die nur einen Chromosomensatz enthalten) zu einem diploiden Organismus (der zwei Chromosomensätze enthält) vereinigt.

Bei mehrzelligen Tieren besteht der Lebenszyklus aus einer einzigen Generation. Der diploide Organismus produziert durch Meiose haploide Geschlechtszellen. Alle anderen Körperzellen sind diploid und werden durch Mitose produziert. Ein neuer diploider Organismus entsteht durch die Fusion männlicher und weiblicher Geschlechtszellen während der Befruchtung. Der Organismus ist diploid und es gibt keinen Generationswechsel zwischen haploiden und diploiden Phasen.

In pflanzlichen mehrzelligen Organismen schwanken die Lebenszyklen zwischen diploiden und haploiden Generationen. Im Zyklus produziert die diploide Sporophytenphase über Meiose haploide Sporen. Wenn haploide Sporen durch Mitose wachsen, bilden die multiplizierten Zellen eine haploide Gametophytenstruktur. Der Gametophyt repräsentiert die haploide Phase des Zyklus. Sobald der Gametophyt reif ist, produziert er männliche und weibliche Gameten. Wenn sich haploide Gameten vereinigen, bilden sie eine diploide Zygote. Die Zygote wächst durch Mitose zu einem neuen diploiden Sporophyten. Im Gegensatz zu Tieren können Pflanzenorganismen daher zwischen diploiden Sporophyten- und haploiden Gametophytenphasen wechseln.

 

Nicht-Gefäßpflanzen

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Generationenwechsel sind sowohl bei vaskulären als auch bei nicht vaskulären Pflanzen zu beobachten. Gefäßpflanzen enthalten ein Gefäßgewebesystem, das Wasser und Nährstoffe durch die Pflanze transportiert. Nicht-vaskuläre Pflanzen haben diese Art von System nicht und benötigen zum Überleben feuchte Lebensräume. Nicht-vaskuläre Pflanzen umfassen Moose, Leberblümchen und Hornkraut. Diese Pflanzen erscheinen als grüne Vegetationsmatten, aus denen Stiele herausragen.

Die primäre Phase des Pflanzenlebenszyklus für nicht-vaskuläre Pflanzen ist die Gametophytenerzeugung. Die Gametophytenphase besteht aus grüner Moosvegetation, während die Sporophytenphase aus länglichen Stielen mit einer Sporangiumspitze besteht, die die Sporen umschließt.

 

Samenlose Gefäßpflanzen

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Die primäre Phase des Pflanzenlebenszyklus für Gefäßpflanzen ist die Sporophytenerzeugung. In Gefäßpflanzen, die keine Samen produzieren, wie Farne und Schachtelhalme, sind die Sporophyten- und Gametophytengenerationen unabhängig. In Farnen repräsentieren die Blattwedel die reife diploide Sporophytengeneration.

Die Sporangien an den Unterseiten der Wedel produzieren die haploiden Sporen, die keimen und die haploiden Farngametophyten (Prothallien) bilden. Diese Pflanzen gedeihen in feuchten Umgebungen, da das männliche Sperma Wasser benötigt, um auf das weibliche Ei zu schwimmen und es zu befruchten.

 

Samentragende Gefäßpflanzen

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Gefäßpflanzen, die Samen produzieren, sind nicht unbedingt auf feuchte Umgebungen angewiesen, um sich zu vermehren. Die Samen schützen die sich entwickelnden Embryonen. Sowohl bei blühenden als auch bei nicht blühenden Pflanzen ( Gymnospermen. hängt die Gametophytengeneration vollständig von der dominanten Sporophytengeneration ab, um zu überleben.

Bei Blütenpflanzen ist die Fortpflanzungsstruktur die Blume. Die Blume produziert sowohl männliche Mikrosporen als auch weibliche Megasporen . Die männlichen Mikrosporen sind im Pollen enthalten und werden im Pflanzenstaub produziert. Sie entwickeln sich zu männlichen Gameten oder Spermien. Die weiblichen Megasporen werden im Eierstock der Pflanze produziert. Sie entwickeln sich zu weiblichen Gameten oder Eiern.

Während der Bestäubung wird Pollen über Wind, Insekten oder andere Tiere auf den weiblichen Teil einer Blume übertragen. Männliche und weibliche Gameten vereinigen sich im Eierstock und entwickeln sich zu einem Samen, während der Eierstock die Frucht bildet. In Gymnospermen wie Nadelbäumen wird Pollen in männlichen Zapfen und Eier in weiblichen Zapfen produziert.

 

Quellen

  • Britannica, Die Herausgeber der Enzyklopädie. „Generationswechsel.“ Encyclopædia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc., 13. Oktober 2017, www.britannica.com/science/alternation-of-generations.
  • Gilbert, SF. „Pflanzenlebenszyklen.“ Developmental Biology , 6. Auflage, Sinauer Associates, 2000, www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9980/.

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