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Evolution und Diversifikation der grünen Landpflanzen: Von einfachen zu komplexen Lebensformen

Vertreter der grünen Landpflanzen aus den verschiedenen Abteilungen.1

Grundlegende Photosynthesepigmente und ihre Rolle in der Energiegewinnung

Pflanzen, Algen und einige Bakterien betreiben Photosynthese, um Lichtenergie in chemische Energie umzuwandeln. Hier stehen besonders zwei Pigmente im Vordergrund: Chlorophyll a und Chlorophyll b. Chlorophyll a findet sich in allen photosynthetisierenden Organismen und spielt eine zentrale Rolle im Photosynthesesystem. Chlorophyll b, das zusätzlich in Grünalgen, Farnen und Samenpflanzen vorkommt, dient vorrangig der Absorption von Licht, das von Chlorophyll a nicht absorbiert wird. Das sorgt für eine effizientere Nutzung des Sonnenlichts und somit für eine leistungsfähigere Photosynthese.

Besondere Pigmente von Braunalgen

Braunalgen, die in tieferen Wasserschichten leben, haben sich angepasst, indem sie Chlorophyll c nutzen. Dieses Pigment ermöglicht es ihnen, auch bei geringer Lichtintensität effektiv Photosynthese zu betreiben, was gerade in ihrem Lebensraum essentiell ist.

Kormophyten: Höhere Entwicklungsstufen der Pflanzen

Kormophyten umfassen Pflanzen, die eine differenzierte Struktur aus Sprossachse, Blatt und Wurzel besitzen. Dazu zählen sowohl Farnpflanzen als auch Samenpflanzen. Diese Strukturierung ermöglicht es Kormophyten, effektiver Wasser und Nährstoffe aufzunehmen und sich somit besser an Landumgebungen anzupassen. Die Entwicklung von komplexen Organen wie Blättern und Wurzeln stellt einen entscheidenden Evolutionsschritt dar, der den Kormophyten das Überleben und Gedeihen in verschiedensten terrestrischen Habitaten ermöglichte.

Diversifikation der großen Pflanzenklassen

Die Pflanzenevolution zeichnet sich durch eine fortschreitende Diversifikation aus, die zur Entstehung verschiedener großer Klassen führte, unter anderem zu den Pteridophyten und den Samenpflanzen.

Die Unterscheidung der Pflanzengruppen

  • Farne und Bärlappe: Diese gehören zu den Pteridophyten, die sich durch einen Lebenszyklus kennzeichnen, in dem der Sporophyt dominant ist. Der Sporophyt bildet Sporen, die zu einem haploiden Gametophyten führen, bekannt als Prothallium.
  • Gymnospermen und Angiospermen: Diese Gruppen illustrieren die fortgeschrittene Evolution in der Pflanzenwelt. Gymnospermen, auch bekannt als Nacktsamer, und Angiospermen, die Bedecktsamer, zeigen eine zunehmende Komplexität, insbesondere durch die Entwicklung eines effektiven Fortpflanzungssystems.

Morphologische und physiologische Anpassungen an das Leben auf dem Land

Das Land stellt ganz eigene Herausforderungen dar, insbesondere bezüglich der Wasser- und Nährstoffversorgung. Pflanzen haben darauf mit bemerkenswerten Anpassungen reagiert:

  • Entwicklung der Stomata: Diese mikroskopisch kleinen Öffnungen in der Blattoberfläche ermöglichen einen geregelten Gasaustausch, sind aber auch essenziell für die Transpiration und damit für den Wasserhaushalt der Pflanze.
  • Effizientere Transportsysteme: Die Entwicklung von spezialisierten Leitungsbahnen (Xylem und Phloem) erlaubte es den Pflanzen, Wasser und Nährstoffe effizient zu transportieren, was die Eroberung trockenerer und nährstoffärmerer Standorte ermöglichte.
Wichtig für das IMPP

Das IMPP fragt besonders gerne nach der Bedeutung von Chlorophyll a und b, den Strukturen der Kormophyten und den Anpassungen der Pflanzen an die Bedingungen des Landlebens. Versteht die grundlegenden Prozesse und Strukturen, um diese Fragen erfolgreich beantworten zu können.

Zusammenfassung

  • Chlorophyll a und b: Chlorophyll a ist in allen photosynthetisierenden Organismen vorhanden und essentiell für die Lichtabsorption, während Chlorophyll b zusätzliches Licht absorbiert, das von Chlorophyll a nicht aufgenommen wird, für eine effizientere Photosynthese.
  • Kormophytenstruktur: Kormophyten, zu denen Farn- und Samenpflanzen gehören, haben eine differenzierte Struktur mit Sprossachse, Blatt und Wurzel, die effektive Nährstoff- und Wasseraufnahme sowie Anpassung an Landumgebungen ermöglicht.
  • Evolution und Diversifikation der Pflanzen: Die fortschreitende Entwicklung der Pflanzen führte zur Bildung großer Klassen wie Pteridophyten (Farne und Bärlappe) und Samenpflanzen (Gymnospermen und Angiospermen), die sich durch ein entwickeltes Fortpflanzungssystem auszeichnen.
  • Morphologische Anpassungen: Landpflanzen entwickelten Anpassungen wie Stomata für den Gasaustausch und einen besseren Wasserhaushalt sowie komplexe Leitungssysteme (Xylem und Phloem) zur effizienten Wassernutzung und Nährstofftransport.
  • Physiologische Adaptationen: Diese Anpassungen erlauben den Pflanzen die Eroberung und das Überleben in trockeneren und nährstoffärmeren Habitaten.

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Footnotes

  1. Credits Vertreter der grünen Landpflanzen aus den verschiedenen Abteilungen. Grafik: Bildzusammenstellung von Sciencia58, Einzelbilder: Manfred Morgner (ka-em-zwei-ein), B.navez, Nefronus, Rob Hille, JJ Harrison (https://www.jjharrison.com.au/), Cayambe, User:BotBln, Englemann Spruce, Ed Ogle, www.biolib.de, SonoranDesertNPS from Tucson, Saguaro cactus, Andreas Eils, Christoph Neumüller, Kurt Stueber, Syrio, Gideon Pisanty Gidip, Maya Kandler,, Embryophyta 1, CC BY-SA 4.0↩︎