Pflanzen (Embryophyta)

Pflanzen (Embryophyta)

Systematik

Lateinischer Name 

Embryophyta, Engler 1886

ohne Rang 
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Archaeplastida
Chloroplastida
Charophyta
Phragmoplastophyta
Streptophyta

Reich 

Pflanzen

Abteilungen 

• Hornmoose (Anthocerotophyta)
• Lebermoose (Marchantiophyta)
• Laubmoose (Bryophyta)
• Gefäßpflanzen (Tracheophyta)

Allgemeines und Merkmale

Wissenswertes 

Pflanzen (Embryophyta) sind eine Gruppe von Lebewesen in der Domäne der Eukaryoten, also der Lebewesen, die Zellkern und Zellmembran besitzen. Zu den Pflanzen zählen die Moose und die Gefäßpflanzen. Das Teilgebiet der Biologie, das sich wissenschaftlich mit der Erforschung der Pflanzen befasst, ist die Botanik.
Nach heutigen Schätzungen existieren auf der Erde zwischen rund 320.000 und 500.000 Pflanzenarten, nach der International Union for Conservation of Nature (IUCN) 380.000, von denen rund ein Fünftel vom Aussterben bedroht sind.

Merkmale 

Pflanzen zeichnen sich durch einen Generationswechsel aus, bei dem sich eine haploide sexuelle und eine diploide vegetative Generation abwechseln (heterophasischer Generationswechsel). Bei den rezenten Pflanzen sind die beiden Generationen unterschiedlich gestaltet (heteromorpher Generationswechsel). Bei den Moosen dominiert der haploide Gametophyt, während bei den Gefäßpflanzen der diploide Sporophyt dominiert.
Die sexuelle Generation, der Gametophyt, bildet spezielle, mehrzellige Sexualorgane aus, die von mehreren sterilen Zellen umgeben sind. Die männlichen Organe sind die Antheridien und die weiblichen die Archegonien. Die Eizellen verbleiben in den Archegonien und werden hier befruchtet. Bei den Bedecktsamern sind die Gametophyten und damit auch die Antheridien und Archegonien extrem reduziert.
Der Sporophyt wird zunächst als mehrzelliger Embryo angelegt, der an der Mutterpflanze verbleibt und von dieser ernährt wird. Häufig stellt er ein Ruhestadium dar. Der Sporophyt ist stets vielzellig.
Die Pflanzen sind wie alle Vertreter der Chloroplastida, zu denen sie gehören, fast alle phototroph, decken also ihren Energiebedarf aus Licht. Weiterhin sind sie autotroph, das heißt, sie benötigen zum Aufbau der zum Wachsen und Lebensunterhalt notwendigen organischen Stoffe lediglich anorganische Stoffe, als Kohlenstoffquelle verwenden sie in der Regel ausschließlich Kohlenstoffdioxid. Der Aufbau dieser Stoffe mit Licht als Energiequelle wird als Photosynthese bezeichnet. Man bezeichnet Pflanzen als photoautotroph (phototroph und autotroph). Nicht autotrophe Vertreter sind stets abgeleitete Formen. Dies sind einige mykotrophe Pflanzen, die heterotroph von Pilzen leben (z.B. einige Orchideen, Corsiaceae, Burmanniaceae), die im Laufe der Evolution ihr Chlorophyll (Blattgrün) verloren habenund einige heterotrophe Vollschmarotzer auf anderen Pflanzen (z.B. Rafflesiaceae, einige Orobanchaceae und Convolvulaceae).
Die Basalkörper der Geißeln besitzen eine eigentümliche viellagige Struktur aus Mikrotubuli sowie eine Verankerung im Cytoskelett. Die Mitose ist offen, während der Zellteilung wird ein Phragmoplast gebildet. Pyrenoide fehlen meist.
Weitere Merkmale, die auch viele andere Vertreter der übergeordneten Taxa Charophyta oder Chloroplastida besitzen, sind Chloroplasten mit Chlorophyll a und b als Photosynthesepigmente und Carotinoide als akzessorische Pigmente, Stärke als Reservepolysaccharid und Zellwände aus Zellulose. Die Sporenwand enthält Sporopollenin, die Sporophyten bilden eine Cuticula.
Darüber hinaus sind Pflanzen in der Lage, miteinander und im Wurzelbereich auch mit Pilzen, Bakterien und anderen Mikroorganismen zu kommunizieren. Die Kommunikationsprozesse sichern zum einen die Verfügbarkeit geeigneter Nährstoffe, zum anderen auch die kurz-, mittel- und langfristige Koordination und Organisation von Wachstums- und Entwicklungsprozessen in all ihren Detailschritten. Die molekulare Grundlage eines „Pflanzengedächtnisses“ könnte aus an Pflanzen-DNA angelagerten Prionen bestehen, die so epigenetische Veränderungen erzeugen, wodurch es Pflanzen möglich wird, sich an einige Umwelteinflüsse anzupassen.

Größe 

Die Größe von Pflanzen ist sehr unterschiedlich, von Pflanzen in der Größenordnung von Millimetern bis zum mehr als 100 Meter hohen Küstenmammutbaum (Sequoia sempervirens). Pflanzenarten werden entsprechend ihrer Größe in Makrophyten und Mikrophyten eingeteilt:

·       Ein Makrophyt ist mit bloßen Auge sichtbar,

·       ein Mikrophyt nur mit optischen Hilfsmitteln.

Systematik 

Gemäß der aktuellen Eukaryoten-Systematik von Adl u. a. (2012) zählen die Vertreter der Grünalgen und Rotalgen, die lange zusammen mit den „Landpflanzen“ (Embyrophyten) gemeinsam zu den Pflanzen im weiteren Sinne gerechnet wurden, nicht mehr zu den Plantae. Somit entsprechen die Plantae lediglich den Embryophyten, umfassen also die Moose und die Gefäßpflanzen.

Die Verwandtschaft der Pflanzen mit den Grünalgen war aufgrund der gemeinsamen Photosynthesepigmente (Chlorophyll a und b) sowie dem Vorkommen von Polysacchariden (echter Stärke) lange vermutet worden. Molekularbiologisch wurde jedoch eruiert, dass nur ein kleiner Teil der ursprünglich weit gefassten Grünalgen in der Nähe der Pflanzen steht und nur dieser mit den Plantae in die Gruppe der Charophyta gehört. DNA-Sequenzvergleiche zeigten, dass die makroskopischen Armleuchteralgen, welche bereits morphologische Komplexität etwa durch ein ihre Eizellen umhüllendes Gewebe bilden, die nächsten lebenden Verwandten der Pflanzen sind. Zusammen bilden sie die Gruppe der Streptophyta.

Die manchmal vertretene Ansicht, es gebe mehrere Abstammungslinien der Pflanzen aus den Algen heraus, wurde bereits durch morphologische Studien als unwahrscheinlich erkannt. Dies wird auch durch molekularbiologische Studien nicht gestützt und daher heute kaum mehr vertreten.
Die rezenten Vertreter der Pflanzen bilden vier deutlich voneinander getrennte Gruppen. Diese sind sowohl nach morphologischen wie auch nach molekularbiologischen Studien monophyletisch:

• Hornmoose,
• Lebermoose,
• Laubmoose,
• Gefäßpflanzen.

Bedeutung für den 
Menschen 

Die Nutzung der Pflanzen begann in der Frühzeit des Menschen mit dem Sammeln. Heute werden Pflanzen für den menschlichen Gebrauch überwiegend als Kulturpflanzen angebaut (Landwirtschaft). Einen Grenzfall stellt die Nutzung des Holzes aus Wäldern dar.

Pflanzen als Nahrung

Die Ernährung des Menschen basiert vollständig auf Pflanzen, entweder durch den direkten Verzehr, oder indirekt durch den Verzehr von pflanzenfressenden Tieren oder Tierprodukten. Die weltweit wichtigsten Nutzpflanzen sind Weizen, Reis, Mais und Kartoffeln. Von der großen Anzahl der kultivierten Nutzpflanzen trägt nur ein kleiner Anteil die Hauptlast der menschlichen Ernährung (Grundnahrungsmittel).

Pflanzen als Sauerstofflieferanten

Pflanzen tragen zur Versorgung der Atemluft mit Sauerstoff bei.

Pflanzen als Energielieferant

Die klassische Form der Energiegewinnung aus Pflanzen ist das Verbrennen. Die Verwendung von Feuer ist eine der ganz frühen Errungenschaften des Menschen. Wichtigstes Brennmaterial ist Holz. Auch die bergmännisch gewonnene Kohle ist ein pflanzlicher Brennstoff. Eine zunehmende Bedeutung gewinnen die aus Pflanzen gewonnenen Kraftstoffe, zum Beispiel Biodiesel.

Pflanzen als Werkstoff

Traditionell werden Pflanzen zu verschiedenen Zwecken für den menschlichen Gebrauch verarbeitet. Pflanzen sind das wichtigste Ausgangsmaterial zur Herstellung von Kleidung und Papier. Sie werden zu vielerlei Werkzeugen verarbeitet. Pflanzen, insbesondere ihr Holz, sind ein unverzichtbares Baumaterial.

Pflanzen als Farbstofflieferanten

Viele Pflanzen werden seit alters her als Färberpflanzen eingesetzt, da sie Inhaltsstoffe enthalten, die zum Färben genutzt werden können. Als einige der bekanntesten so genutzten Pflanzen seien genannt: Färberwaid, Indigolupine, Färberginster, Färberdistel und Färberkrapp.

Pflanzen als Genussmittel

Seit jeher werden Pflanzen nicht nur als Grundnahrungsmittel gegessen. Viele Pflanzen und Pflanzenprodukte werden auch als Genussmittel genutzt, wie etwa Kräuter und Gewürze zum Verfeinern von Speisen. Beispiele für pflanzliche Genussmittel mit großer wirtschaftlicher Bedeutung sind Kaffee, Tee, Tabak und der aus verschiedensten Pflanzen gewonnene Alkohol. Genussmittel im weiteren Sinn sind auch die rauscherzeugenden Drogenpflanzen, die oft zu den Giftpflanzen gezählt werden.

Nutzung als Heilmittel

Vor dem Aufkommen synthetischer Arzneimittel spielten Pflanzen und Pflanzenextrakte eine Schlüsselrolle als Heilmittel. Auch heute noch sind in vielen zugelassenen Arzneimitteln pflanzliche Stoffe enthalten. Eine zentrale Bedeutung haben Heilpflanzen in der Volksmedizin, insbesondere in der Form von Kräutertees.

Zierpflanzen

Zierpflanzen werden aus ästhetischen Gründen angepflanzt, beispielsweise zur Begrünung von Bauwerken. Die meisten Zimmerpflanzen gehören in diese Kategorie. Beliebte Familien sind Bromelien und Orchideen. Sehr häufig werden aromatische Pflanzen auch ihres Duftes wegen angepflanzt, wie es bei duftenden Blumen − insbesondere den Rosen − der Fall ist.

Literatur

• Peter Sitte, Elmar Weiler, Joachim W. Kadereit, Andreas Bresinsky, Christian Körner: Lehrbuch der Botanik für Hochschulen. Begründet von Eduard Strasburger. 35. Auflage. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2002, ISBN 3-8274-1010-X.
• Peter Raven, Ray F. Evert, Susan Eichhorn: Biologie der Pflanzen. 4. Auflage. de Gruyter, Berlin/New York 2006, ISBN 3-11-018531-8 (englisch: Biology of Plants. Übersetzt von B. Biskup u. a.).