Aufbau und Funktionen der Blüten

Das weibliche Fortpflanzungsorgan: Das Fruchtblatt

Die weiblichen Teile einer Blüte bestehen aus einem Fruchtknoten, der einen oder mehrere Samenanlagen enthält, einem Griffel und der Narbe. Der Fruchtknoten befindet sich an der Basis der Blüte.

Vom Fruchtknoten geht eine röhrenförmige Struktur aus, die als Griffel bezeichnet wird, und an der Spitze des Griffels befindet sich eine für Pollen empfängliche Oberfläche, die als Narbe bezeichnet wird.

Die Narbe kann viele verschiedene Formen annehmen, von denen die meisten dazu dienen, Pollen einzufangen. Es gibt viele Variationen dieses grundlegenden Strukturthemas.

Nach der Befruchtung wird die Eizelle zum Samen und der Fruchtknoten zur Frucht.

Das männliche Fortpflanzungsorgan: Das Staubblatt

Die männlichen Teile einer Blüte bestehen aus einem oder mehreren Staubblättern. Jedes Staubblatt besteht aus paarigen Staubbeuteln (Beuteln, die Pollen enthalten) an einem Faden oder Stiel.

Die Staubbeutel sind die orange-gelben Strukturen, die man oft in der Mitte einer Blüte sieht.

Der Pollen aus den Staubbeuteln einer Blüte wird auf die Narbe einer anderen Blüte übertragen, normalerweise entweder durch den Wind oder durch Tiere, insbesondere Insekten.

Blütenblätter, Blumenkrone, Kelchblätter, Kelch

Die reproduktiven Strukturen höherer Pflanzen befinden sich in den Blüten. Blüten haben mehr als ein Blütenblatt, und die Blütenblätter werden zusammen als Blumenkrone bezeichnet. Eine Blütenknospe wird von grünen, blattartigen Strukturen, den Kelchblättern, geschützt. Alle Kelchblätter zusammen bilden den Blütenkelch.

Die Blütenkrone oder die Blütenblätter sind oft leuchtend gefärbt und haben eine für Insekten attraktive Zeichnung. Die Blüten können auch duftend sein. Das Geißblatt zum Beispiel hat auffällige, attraktive Blüten, die tagsüber Insekten anlocken. In der Dunkelheit nützt ihr farbenfrohes Schauspiel jedoch nicht viel, und ihr betörender Duft trägt dann dazu bei, nachtfliegende Motten anzulocken.

Bei Pflanzen, die von Insekten bestäubt werden, befinden sich in der Regel auch Nektarien, die zuckerhaltigen Nektar absondern, innerhalb der Blüte. Diese bieten den Insekten einen Anreiz, die Blüten zu besuchen. Auf der Suche nach Nektar bleiben die Insekten oft mit Pollenkörnern an ihrem Körper hängen. Diese können dann auf die Narbe der nächsten besuchten Blüte abgestreift werden, und auf diese Weise werden die Blüten bestäubt.
Der Blütenstand ist die Stelle am Stängel, an der die Blütenorgane entstehen und ansetzen.

Bildung der Geschlechtszellen

Die Geschlechtszellen der Blütenpflanze werden Gameten genannt. Es gibt sowohl männliche als auch weibliche Geschlechtszellen, so dass die Blüte eine sexuelle Fortpflanzung erfährt.

Pollenbildung: Entwicklung eines Pollenkorns im Pollensack einer Anthere:

Ein Querschnitt durch die sich entwickelnde Anthere zeigt vier Kammern. Diese Kammern werden Pollensäcke genannt (siehe obere Abbildung). Jeder Pollensack ist mit Zellen gefüllt, die große Zellkerne enthalten. Während des Wachstums der Antheren durchläuft jede dieser Zellen zwei meiotische Teilungen und bildet eine Tetrade. Diese Zellen werden Mikrosporen genannt. Jede dieser Mikrosporen wird schließlich zu einem Pollenkorn. Jeder Pollensack ist von einer schützenden Epidermis und einer faserigen Schicht umgeben. Im Inneren der Faserschicht befindet sich das Tapetum. Es ist ein Nahrungsspeicher und liefert Energie für künftige Zellteilungen.

Jedes Pollenkorn ist von einer zähen Schutzwand, dem Exine, umgeben. Dies ist eine zähe Hülle, die es dem Pollenkorn ermöglicht, raue Bedingungen über lange Zeiträume zu überleben. Die Intine ist eine weitere dünne Schutzschicht.

Zunächst teilt sich jeder Kern durch Mitose und bildet zwei Kerne. Der eine ist der Röhrenkern. Der andere ist ein generativer Kern. Die Wand der Zelle verdickt sich, um das sich entwickelnde Pollenkorn zu schützen. Wenn die Anthere reift, verschwindet die Wand zwischen den paarigen Pollensäcken. Die Pollensäcke platzen auf und die reifen Pollenkörner sind bereit für die Ausbreitung.

Entwicklung des Embryosacks

Jeder Fruchtknoten enthält einen oder mehrere Samenanlagen. Die grüne Struktur oben in der Abbildung ist die Eizelle. Die Integumente sind die beiden Wände des Fruchtknotens. In den Wänden befindet sich eine kleine Öffnung, die Mikropyle. Durch diese Öffnung tritt der Pollenschlauch ein. (Der Nucellus ist eine Zelle, die die Samenanlage mit Nährstoffen versorgt, die für das Wachstum der Samenanlage notwendig sind. Der Embryosack, der auch als Megaspore bezeichnet wird, teilt sich durch Meiose und bildet 4 haploide Zellen. Drei dieser Zellen degenerieren und eine bleibt übrig. In jeder Eizelle überlebt nur eine Megaspore. Diese bildet den Embryosack. Der haploide Kern der überlebenden Megaspore durchläuft drei mitotische Teilungen. Es sind nun acht haploide Kerne vorhanden. In der geschwollenen Megaspore bilden sich sechs haploide Zellen und zwei polare Kerne. Die gesamte Struktur wird als Embryosack bezeichnet. Eine der Zellen in der Nähe des mikropylischen Endes der Eizelle ist die haploide weibliche Gamete (Eizelle).

Das Fruchtblatt mit einem reifen Embryosack sieht wie folgt aus:

Bestäubung

Bestäubung ist die Übertragung von Pollen (männliche Gamete) von der Anthere auf eine Narbe. Fremdbestäubung: Pollen wird auf die Narbe einer anderen Pflanze übertragen. Erhöht die genetische Variation und macht die Population widerstandsfähiger gegen Umweltveränderungen.

Selbstbestäubung: Pollen wird auf die Narbe der gleichen Blüte oder einer Blüte derselben Pflanze übertragen. Garantiert die Fortpflanzung, wenn der Bestäuber abwesend oder nicht effizient ist.

Die Bestäubung kann durch den Wind oder durch Tiere erfolgen. Insekten sind die häufigsten Tiere, die einen Fruchtknoten bestäuben.

Die kompliziertesten Beziehungen zwischen Pflanzen und Insekten sind im Allgemeinen die mit Bienen. Bienen sammeln Pollen und Nektar nicht nur für sich selbst, sondern auch, um ihre Jungen zu ernähren. Aus diesem Grund haben Bienen eine Reihe von Anpassungen entwickelt, die sie zu besonders guten Pollensammlern machen. Bienen haben spezielle Haare, die so angeordnet sind, dass sie Pollenkörbe“ auf ihren Hinterbeinen und der Unterseite ihres Hinterleibs bilden. Dadurch können sie große Mengen an Pollen sammeln und transportieren. Bienen sind ideale Bestäuber, da sie viele Blüten besuchen und dabei viel Pollen mit sich führen, bevor sie in ihr Nest zurückkehren. Die Wahrscheinlichkeit, dass eine Biene den Pollen zwischen Blüten der gleichen Art überträgt, ist also sehr hoch.

Viele Insekten fressen Pollen. Während des Fressens werden sie mit Pollen bedeckt. Die Bestäubung findet statt, wenn der Pollenfresser den Pollen auf den Pollenempfänger derselben Pflanze oder einer anderen Pflanze derselben Art überträgt, während das Insekt nach mehr Pollen zum Fressen sucht.

Befruchtung

Befruchtung ist die Vereinigung der männlichen und weiblichen Geschlechtszellen zur Bildung einer Zygote. Da die männlichen und weiblichen Keimzellen haploid (n) sind, ist die Zygote nach der Vereinigung der beiden diploid (2n).

Die Befruchtung beginnt, wenn ein Pollenkorn auf der Narbe landet. Das Pollenkorn keimt dann aus und bildet einen Pollenschlauch. Der Schlauchkern steuert das Wachstum des Pollenschlauchs. Der Pollenschlauch ist ein Beispiel für Chemotropismus, da er in Richtung der von der Eizelle produzierten Chemikalien wächst. Der generative Kern wandert den Pollenschlauch hinunter. Er macht eine Mitose durch und bildet zwei haploide männliche Gameten. Der Pollenschlauch dringt über die Mikropyle in die Eizelle ein. Die beiden männlichen Gametenkerne werden in den Embryosack entlassen. Der Schlauchkern zerfällt.

Doppelbefruchtung

Da zwei Spermienkerne in den Embryosack gelangt sind, verschmelzen beide Kerne mit weiblichen Keimzellen. Ein Spermakern verschmilzt mit der Eizelle zur Zygote (2n), während der andere Spermakern mit den beiden polaren Kernen im Embryosack zu einem Endospermkern (3n) verschmilzt.

Samenbildung

Der befruchtete wird zum Samen. Die Integumente bilden die Wand des Samens, die Testa. Die Mikropyle schließt sich. Der Endospermkern führt zur Bildung des triploiden Endosperms, eines Nahrungsgewebes. Die diploide Zygote entwickelt sich durch Mitose zu einem Pflanzenembryo. Der sich entwickelnde Embryo bezieht seine Nahrung aus dem Endosperm. Der Embryo stellt seine Entwicklung ein und geht in den Ruhezustand über. Die Eizelle wird zum Samen, der einen schlafenden Pflanzenembryo, einen Nahrungsvorrat und die Schutzhülle, die so genannte Testa, enthält.

Der Embryo

Der Embryo besteht aus der Keimwurzel oder zukünftigen Wurzel und der Pflaume oder dem zukünftigen Spross. Die Endospermzellen teilen sich viele Male und nehmen den Nucellus auf. Dies ist die Nahrung (hauptsächlich Fette, Öle und Stärke) für den Embryo.

Es gibt 2 Arten von Samen. Die einen sind endospermisch, die anderen nicht endospermisch. Bei endospermischen Samen ist die Nahrungsreserve das Endosperm, das sich außerhalb des Pflanzenembryos befindet. Beispiele für diese Art von Samen sind Mais und Weizen. Bei nicht endospermischen Samen befindet sich die Nahrungsreserve innerhalb des Keimblatts/der Keimblätter des Pflanzenembryos. Dies ist bei Saubohnen der Fall.

Monokotyle und Dikotyle

Monokotyle haben ein Keimblatt im Samen, während Dikotyle zwei Keimblätter haben. Die Keimblätter sind Nahrungsreserven für die junge Pflanze, nachdem sie aus dem Boden gekeimt ist. Sie nutzt diese Nahrungsreserven, bis sie in der Lage ist, ihre eigene Nahrung zu produzieren. Bei Monokotyledonen wird die Nahrung aus dem Endosperm aufgenommen, während bei Dikotyledonen die Nahrung in den Keimblättern gespeichert wird.

Monokotyledonen:

Dikotyledonen:

Fruchtentwicklung

Der Fruchtknoten wird zur Frucht. Die Wand des Fruchtknotens wird zur Wand der Frucht, dem Perikarp. Die Frucht schützt die sich entwickelnden Samen und spielt eine wichtige Rolle bei der Ausbreitung der Samen. Dieser Prozess wird durch Auxine gesteuert, die von den Samen produziert werden. Sobald sich die Frucht gebildet hat, sterben die übrigen Blütenteile ab und fallen ab.

Frucht- und Samenausbreitung

Samenausbreitung ist die Zerstreuung der Nachkommenschaft voneinander und von der Mutterpflanze weg. Durch die Ausbreitung werden die Erfolgschancen verbessert, da Konkurrenz und Überbevölkerung reduziert werden. Die Ausbreitung ermöglicht auch die Besiedlung neuer geeigneter Lebensräume und erhöht damit die Überlebenschancen der Art.

Methoden der Samenausbreitung:

Wind: Die Samen der vom Wind ausgebreiteten Pflanzen sind leichte Samen. Sie haben einen hohen Luftwiderstand, so dass sie weit von der Mutterpflanze weggetragen werden können.

Wasserausbreitung:

Schwimmende Früchte wie die der Seerose und der Kokospalme werden vom Wasser getragen. Kokosnüsse können Tausende von Kilometern über Meere und Ozeane reisen.

Die ursprünglichen Kokospalmen auf den Südseeinseln wuchsen aus Früchten, die durch Meeresströmungen vom Festland dorthin getragen wurden.

Tierische Verbreitung:

Einige Pflanzen haben saftige Früchte, die von Tieren gerne gefressen werden.

Das Tier frisst die Frucht, aber nur der saftige Teil wird verdaut.
Die Steine und Kerne durchlaufen das Verdauungssystem des Tieres und werden ausgeschieden, um neue Pflanzen zu bilden. Diese kann weit von der Mutterpflanze entfernt sein. Brombeer-, Kirsch- und Apfelsamen werden auf diese Weise verbreitet.

Vögel fressen auch gerne Obst und tragen durch ihren Kot dazu bei, dass die Samen in andere Gebiete gelangen.

Die Früchte der Distel sind klebrig und für Vögel attraktiv. Die klebrigen Samen bleiben am Schnabel der Vögel hängen. Sie reiben dann ihren Schnabel an der Baumrinde sauber. Die klebrigen Samen bleiben auf der Rinde zurück und wachsen zu neuen Mistelpflanzen heran – die Mistel ist eine Schmarotzerpflanze.

Eichhörnchen sammeln Nüsse wie Eicheln und vergraben sie als Wintervorrat, vergessen aber oft, wo sie sie vergraben haben, so dass daraus neue Bäume wachsen.

Einige Früchte wie die der Klettenpflanze haben Samen mit Häkchen. Diese verfangen sich im Fell von Tieren und werden fortgetragen.

Selbstausbreitung: Manche Pflanzen haben Schoten, die bei Reife aufplatzen und die Samen herausschießen. Lupinen, Ginster und Ginster streuen ihre Samen auf diese Weise aus. Auch Erbsen- und Bohnenpflanzen bewahren ihre Samen in einer Schote auf. Wenn die Samen reif sind und die Hülse getrocknet ist, platzt die Hülse auf und die Erbsen und Bohnen werden verstreut.

Dormancy

Dormancy ist eine Periode der Inaktivität. Es gibt sehr wenig Zellaktivität und kein Wachstum. Einer oder mehrere der folgenden Gründe führen zur Keimruhe:

Auxine, die das Wachstum hemmen- Wachstumsinhibitoren

Die Samenschale ist undurchlässig für Wasser und Sauerstoff- Die Samenschale bricht schließlich auf und lässt Wasser und Sauerstoff in den Samen.

Die Schale kann zu hart sein, damit der Embryo keimen kann.

Ein Auxin (Wachstumsregulator) kann fehlen, bis sich geeignete Umweltbedingungen entwickeln.

Keimung

Der Embryo keimt aus dem Samen, wenn die richtigen Umweltbedingungen vorhanden sind. Wenn dies geschieht, nimmt der Embryo sein Wachstum wieder auf.

Damit die Keimung stattfinden kann, müssen die folgenden Bedingungen gegeben sein:
Wasser muss vorhanden sein. Dadurch kann der Samen aufquellen und die Enzyme funktionieren.
Sauerstoff muss im Boden vorhanden sein.
Die Temperatur muss für die jeweilige Pflanzenart geeignet sein. Geeignete Temperaturen liegen in der Regel zwischen 5-30 Grad Celsius, je nach Art.
Die Keimruhe muss abgeschlossen sein.
Einige Samen brauchen Licht, andere brauchen Dunkelheit.

Ereignisse der Keimung

Wenn die Keimung beginnt, wird als erstes Wasser vom Samen durch die Mikropyle und durch die Testa aufgenommen.

Enzyme im Boden verdauen nun die im Samen gespeicherte Nahrung:
Öle werden zu Fettsäuren und Glycerin
Stärke wird zu Glukose
Protein wird zu Aminosäuren
Diese Nahrung wird nun vom Embryo aufgenommen.
Die Glukose und die Aminosäuren bilden neue Strukturen wie Zellwände und Enzyme.
Die Fette und die Glukose werden bei der Zellatmung zur Energiegewinnung verwendet.
Die gespeicherte Nahrung des Samens wird verbraucht, während der Embryo größer wird.
Die Keimwurzel wird größer und durchbricht die Samenschale. Sie wird zur Wurzel der neuen Pflanze.
Die Pflaume wird größer und erhebt sich über den Boden.
Es bilden sich Blätter.

Die Keimung verläuft bei verschiedenen Pflanzen unterschiedlich. Bei manchen Pflanzen verbleibt das Keimblatt unter der Erde, während bei anderen Pflanzen das Keimblatt über der Erde auftaucht. Die folgenden Diagramme zeigen diese 2 Methoden der Keimung.