Moose
sowohl Waldpilze als auch Moose mögen es schattig und feucht
Die wichtigste Aufgabe der Moose im Wald ist die Speicherung von Wasser.Sie können große Mengen aufnehmen, die sie bei anhaltender Trockenheit langsam wieder abgeben. So tragen sie zu einem ausgeglichenen Wasserhaushalt und Bodenklima im Wald bei.
In deutschen Wäldern gibt es mehrere Hundert heimische Moosarten. Die Bestimmung ist ohne Fachkenntnisse meist nur grob möglich.
Moos-ähnliche Pflanzen waren die ersten “Landpflanzen” der Erde. So sind Moose noch relativ einfach gebaut, mit nur wenig spezialisierten Geweben. Sie haben noch keine echten Wurzeln, die kleinen wurzelähnlichen Rhizoide sind in erster Linie zum Anheften an den Untergrund da. Die Wasseraufnahme erfolgt über die Blätter, bzw. über den ganzen Körper. Leitgewebe ist nur in sehr einfacher Form vorhanden, spezielles Stützgewebe, das Höhenwachstum erlauben würde, fehlt ganz. Da die Wasserleitungen im Großen und Ganzen fehlen, leben Moose in aller Regel auf feuchten und schattigen Standorten, tolerieren aber auch kurzzeitige Austrocknung. Moose haben bereits Ansätze eine Cuticula, also einer schützenden Wachsschicht, die dem Wasserverlust über Verdunstung entgegen wirkt.
Fortpflanzung:
der grüne Gametophyt mit aus ihm heraus wachsendem Sporophyten
Bei Moosen ist die geschützte Entwicklung der Gameten (Eizelle und Spermien) eine wichtige Anpassung an das trockene Land. Gameten reagieren bei allen Lebewesen sehr schlecht auf Trockenheit, immerhin entwickelte sich das Leben mehrere Milliarden Jahre lang nur im Wasser. Es mussten also schützende Hüllen her und auch Mechanismen, um Spermien auch ohne, dass sie durch Wasser schwimmen können, zur Eizelle zu transportieren. Im Gegensatz zu Tieren, können sich Pflanzen dabei nur sehr begrenzt aufeinander zu bewegen, was es nicht einfacher macht.
Moose haben eine erste Möglichkeit gefunden, das Problem zu lösen. Die Eizelle verbleibt dabei geschützt an der weiblichen Moospflanze, die Spermien sind begeißelt und schwimmen noch zur Eizelle. Sie sind damit also zwingend auf eine feuchte Umgebung angewiesen. Bei Moosen gibt es die Besonderheit, dass die eigentliche grüne Moospflanze haploid ist (d.h. sie hat einen einfachen Chromosomensatz, z.B. im Gegensatz zum Menschen, dessen Körperzellen diploid sind). Die diploide Generation der Moose beschränkt sich auf einen kleinen “Stengel” mit Kapsel am Ende, der aus der befruchteten Eizelle aus der Mutterpflanze heraus wächst (siehe Bild oben). In der Kapsel werden dann haploide Sporen produziert, die freigesetzt zu neuen grünen Moospflanzen heran wachsen.
Daneben vermehren sich Moose auch ungeschlechtlich.
Esche; im Gegensatz zu Moosen ist bei Bäumen die eigentliche Pflanze der diploide Sporophyt
Ein kurzer Exkurs zur Fortpflanzung: Alle Pflanzen haben einen Generationswechsel zwischen einem haploiden Gametophyten und einem diploiden Sporophyten. Haploid: einfacher Chromosomensatz in der Zelle, diploid: Chromosomensatz in doppelter Ausführung. Optisch sind diese fast immer unterschiedlich. Bei Moosen ist der Gametophyt die eigentliche Pflanze, bei den anderen Landpflanzen ist der Sporophyt die größere, auffälligere Generation, die wir als die eigentliche Pflanze kennen. In Kurzform: aus der befruchteten Eizelle wächst der diploide Sporophyt. Dieser produziert über Meiose in speziellen Geweben haploide Sporen. Die Sporen wachsen zu einem haploiden Gewebekörper heran (Gametophyt), der schließlich männliche und weibliche Gameten produziert. Der Mensch dagegen produziert direkt, ohne den Zwischenschritt eines Äquivalents zum haploiden Gametophyten, aus dem diploiden Organismus haploide Eizellen und Spermien.
Bei Blütenpflanzen ist der Gametophyt extrem reduziert: der männliche besteht z.B. anfangs nur aus drei Zellen, wovon 2 Spermien sind. Später wächst hieraus der Pollenschlauch zur Befruchtung der Eizelle.
Es gibt die Theorie, dass Landpflanzen das diploide Sporophyten-Stadium bevorzugen, da die mutagene Wirkung der Sonnenstrahlen hier stärker ist, als unter Wasser. Da ist es besser, zwei Genkopien zu haben.
Gefäßpflanzen
Schachtelhalm
Die ursprünglichsten Gefäßpflanzen entstanden vor rund 400Mio Jahren. Sie werden als Nackt- oder Urfarne zusammen gefasst und sind noch sehr einfach aufgebaut. Heute gibt es noch Vertreter im feucht-tropischen Klima.
Der Begriff Gefäßpflanzen meint, dass bereits spezialisierte Leitbahnen („Gefäße“) für Wasser und Nährflüssigkeiten vorhanden sind. Dies ist eine sehr wichtige Anpassung an das Landleben, da so die Flüssigkeiten gezielt und sicher vor Verdunstung über die Pflanze verteilt werden können. Damit ist nun auch eine Gewebespezialisierung möglich, die Pflanze kann in Wurzeln (Wasser- und Mineralienaufnahme, Speicherfunktion, Halt), Spross (Festigung zum Höhenwuchs und Transport) und Blätter (Photosynthese) unterteilt werden (Siehe auch Aufbau der Pflanzen).
Zudem werden nun auch neue Möglichkeiten der Befruchtung und Verbreitung der Nachkommen genutzt; die „eigentliche“ Pflanze ist jetzt in der Regel der Sporophyt (siehe auch den Exkurs bei den Moosen).
Die Gefäßpflanzen werden unterteilt in Sporenpflanzen (z.B. die Farne) und Samenpflanzen (Z.B. Nadelbäume und alle Blütenpflanzen)
Sporenpflanzen (mit Farnen)
Zu den Sporenpflanzen gehören Nacktfarne, Bärlappgewächse, Schachtelhalme und „echte“ Farne.
Thailand; ähnlich dürften frühe Wälder ausgesehen haben
Sie waren die ersten Pflanzen, die nennenswert in die Höhe wachsen konnten. Vor 300-400 Mio Jahren bildeten sie ganze Wälder. Diese großen Baumfarn-, Schachtelhalm- und Bärlappwälder sind noch heute sehr präsent: sie haben die ältesten Steinkohlevorkommen gebildet.
Warum gibt es solche Wälder heute nicht mehr? „Baumfarne“ und andere „große“ Sporenpflanzen gibt es tatsächlich auch jetzt noch, allerdings vor allem in den Tropen, sie mögen es warm, nass und schattig. Zur Zeit des Devon (ganz grob vor 350-400Mio Jahren) war es sehr viel wärmer auf der Erde. Da, wo es zusätzlich feucht genug war, bildeten sich riesige Sumpfgebiete, mit Regenwaldähnlichem Klima. Dort fanden diese frühen Pflanzen optimale Bedingungen. Sie sorgten dadurch auch für einen nennenswerten weiteren Anstieg des Sauerstoffgehalts in der Luft.
Klimaänderungen und das Aufkommen der Samenpflanzen beendeten schließlich den Siegeszug der Sporenpflanzen. Es überlebten vor allem die kleineren Exemplare, die Nischen für sich gefunden haben. Es sollte an dieser Stelle erwähnt werden, dass es in der Erdgeschichte einige große Aussterbewellen gab, denen Teils über 80% aller zu jenem Zeitpunkt existierenden Arten (tierisches und pflanzliches Leben) zum Opfer fielen. Das genaue Zusammenspiel der jeweils möglichen Gründe ist nach wie vor Teil von Diskussionen und Forschungen.
Bärlappe gibt es heute nur noch als kleine, krautige, unverholzt wachsende Arten.
Schachtelhalme konnten im Devon ebenfalls bis zu 15m hohe verholzte „Bäume“ werden. Nur eine klein bleibende Gattung mit wenigen Arten gibt es noch heute, wobei diese allerdings recht weit verbreitet ist.
Farne
Die Farne sind unter den heutigen Sporenpflanzen mit Abstand am artenreichsten und nahezu weltweit verbreitet, mit einem Schwerpunkt in den Tropen. Die echten Farne haben als erste Pflanze in der Erdgeschichte große Blätter mit einem verzweigten Gefäßsystem gebildet. Die ganze Pflanze ist gegen Austrocknung mit einer wächsernen Cuticula bedeckt. Um dennoch einen Gasaustausch mit der Umgebung zu ermöglichen, gibt es so genannte Spaltöffnungen (Stomata).
Fortpflanzung:
Farnwedel mit Sporangien
Spezialisierte Blätter tragen an der Unterseite braune Sporangien. Dies sind Kapseln, in denen die haploiden Sporen heran reifen. Schließlich werden die Sporen über einen Schleudermechanismus frei gesetzt und wachsen zum haploiden Gametophyten heran (vgl.: Exkurs). Dieser ist klein und unauffällig, wächst aber auch überirdisch und betreibt in der Regel Photosynthese, versorgt sich also selbst. Am Gametophyten befinden sich Archegonium (in diesem die Eizellen) und Antheridium (mit den Spermatozoiden). Die meisten Farnarten sind diesbezüglich „Zwitter“: ein Gametophyt produziert sowohl Eizellen als auch Spermatozoiden. Die Spermatozoiden werden freigesetzt und schwimmen zur Eizelle, um diese zu befruchten. Sie folgen dabei einem Sexuallockstoff, ausreichend Wasser ist Voraussetzung. Die Reifung von Eizelle und Spermatozoiden geht dabei an einem Gametophyten unterschiedlich schnell vonstatten, so dass keine Selbstbefruchtung stattfindet. Der diploide Sporophyt (also das, was wir als Farnpflanze kennen) wächst dann aus dem Gametophyten (Archegonium) heraus und bildet wieder neue Sporen. Der Gametophyt stirbt häufig nach kurzer Zeit ab.
