Die Lebensstadien der Blütenpflanzen

Autor:
Publikation:	31.8.2006
Herkunft:	La main à la pâte, Paris

• Einjährige zweijährige und mehrjährige Pflanzen
• Die Keimung
• Das Wachstum
• Die Blüte
• Pflanzen im Unterricht

Abgesehen von der vegetativen Vermehrung sind die Lebensstadien einer Blütenpflanze die Keimung, die Entwicklung des Vegetationskörpers (Wurzeln, Stängel und Blätter) und sein Wachstum und anschließend die Blüte, die Bestäubung und die Fruchtbildung. Wie die Tiere durchlaufen auch die Pflanzen die Stadien des Alterns und des Todes. Je nach Lebensdauer unterscheidet man einjährige Pflanzen (Lebenszyklus von einem Jahr), zweijährige Pflanzen (Lebenszyklus von zwei Jahren) und mehrjährige Pflanzen (Lebenszyklus länger als zwei Jahre).

Einjährige, zweijährige und mehrjährige Pflanzen

Bei den einjährigen Pflanzen erstreckt sich der Lebenszyklus (vom Samen, aus dem die Pflanze hervorgeht bis zur erneuten Samenbildung) nur über ein Jahr. Wenn die Samen verstreut sind, stirbt die Pflanze ab. In diesem Fall erlauben es die Samen, die ungünstige Jahreszeit zu überdauern. Im Winter haben die Samen einen verlangsamten Stoffwechsel (Samenruhe) und sie keimen aus, sobald die Bedingungen wieder günstiger werden, insbesondere wenn die Temperatur ausreichend hoch ist. Einige Samen wie die des Apfels (die Apfelkerne) müssen jedoch unbedingt der winterlichen Kälte ausgesetzt sein, um bei der Rückkehr günstigerer Bedingungen keimfähig zu sein. Es ist allerdings möglich, sie einer Kältebehandlung zu unterwerfen, um ihre Keimung künstlich herbeizuführen. Es gibt auch einige Pflanzen, zum Beispiel einige Weizensorten, die nur dann blühen können, wenn der Samen Kälte ausgesetzt war.

Die Samen des Löwenzahns sind Achänen (Schließfrüchte der Korbblüt­ler). Löwenzahn ist eine ausdauernde Pflanze (d. h. dass sie mehrere Jahre lebt), deren Samen durch den Wind verbreitet werden.

Zweijährige Pflanzen blühen im ersten Jahr nicht und reichern in einem spezialisierten Organ, zum Beispiel in einer Zwiebel oder einer Knolle, Reservestoffe an. Im Winter verlangsamt dieses Organ seinen Stoffwechsel und nimmt seine Aktivität wieder auf, wenn die Bedingungen günstiger werden. Dann entwickeln sich die Knospen dieser Organe. Dazu werden zunächst die im vorangegangenen Jahr angelegten Reserven verwendet, bis der Vegetationskörper so weit entwickelt ist, dass die Photosynthese ihn wieder autonom werden lässt. Dann bildet sich der Fortpflanzungsapparat, das heißt die Blüten, und die geschlechtliche Fortpflanzung kann erfolgen. Sie führt zur Bildung von Samen, die den Winter wie die einjährigen Pflanzen im Ruhestadium überdauern. Sobald die Samen verstreut sind, stirbt die Pflanze ab.

Die mehrjährigen Pflanzen bilden jedes Jahr Samen, und die Pflanze überdauert den Winter in einem Ruhestadium. Die krautigen Pflanzen, das heißt die kleinen Pflanzen (die kein Holz haben) verbringen den Winter im Wesentlichen in Form unterirdischer, ausdauernder Speicherorgane (Knollenwurzeln, Rhizome, Zwiebeln, Knollen), die gelegentlich einige Blätter tragen. Die Bäume, Blütenpflanzen, die durch die Stützfunktion des Holzes sehr hoch werden können, verbringen den Winter ebenfalls in einem Ruhestadium, und die Entwicklung der Knospen im Frühjahr wird durch die Reserven in ihren Leitgefäßen sichergestellt.

Ahornknospe am Ende des Winters

Einige Bäume, vor allem Nadelbäume, behalten ihre Blätter im Winter und werden als immergrüne Bäume bezeichnet, während sommergrüne Bäume ihre Blätter im Herbst abwerfen. Es ist jedoch festzuhalten, dass auch bei den immergrünen Bäumen eine ständige Erneuerung der Blätter erfolgt.

Die Keimung

Die Keimung ist nur bei einem reifen Samen möglich, der die Speicherung von Nährstoffen abgeschlossen hat und sich in einem Zustand starker Dehydrierung befindet. Darüber hinaus können einige Samen, wie wir weiter oben gesehen haben, nur dann auskeimen, wenn sie zuvor Kälte ausgesetzt waren. Dieses Phänomen wird als Keimruhe (Dormanz) bezeichnet: Selbst bei günstigen Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen kann der ruhende Samen nicht auskeimen, wenn er nicht der winterlichen Kälte ausgesetzt war. Dieses auf einige Arten beschränkte Merkmal hindert den Samen daran, frühzeitig zu keimen.

Da die Samen stark ausgetrocknet sind, können sie so lange in der Keimruhe verharren, bis alle zur Keimung erforderlichen Bedingungen erfüllt sind. Einige Samen können so mehrere Jahre in der Keimruhe bleiben. Die Keimung des Samens hängt von äußeren und inneren Faktoren ab und äußert sich vor allem in morphologischen Veränderungen, die mit bloßem Auge sichtbar sind, und mit Veränderungen auf Zellebene, die nur unter dem Mikroskop erkennbar sind.

Bei der Keimung gibt es mehrere aufeinander folgende Schritte. Da die biochemischen Reaktionen nicht ohne Wasser ablaufen können, ist die erste Bedingung für die Keimung, dass der Samen Wasser aufnimmt; dadurch werden die Zellen aus dem Ruhestadium in den aktiven Zustand überführt. Das Samenkorn saugt sich mit Wasser voll, was äußerlich an seinem Quellen und seinem Aufweichen zu erkennen ist. Das Quellen des Samens ist kein biologisches Phänomen und erfolgt auf die gleiche Weise bei Samen, die zuvor abgetötet wurden, und bei lebendigen Samen. Es führt schließlich zum Aufplatzen der Samenschale, die den Samen umgibt.

Keimung von Linsensamen auf feuchter Watte

Manche Samen haben allerdings undurchlässige Samenschalen, die das Eindringen von Wasser verhindern. Sie müssen erst zerstört werden, bevor das Wasser aufgesaugt werden kann. Diese Zerstörung kann durch verschiedene Phänomene verursacht werden, wie beispielsweise die Wirkung von Schimmelpilzen oder die Passage des Samens durch den Verdauungstrakt eines Tieres.

Zur Keimung ist nicht nur Wasser erforderlich, sondern es ist auch notwendig, dass die Temperatur zwischen zwei Grenzwerten liegt, die von Art zu Art unterschiedlich sind. Im Gegensatz zum Samen in Keimruhe, der keinen Sauerstoff benötigt und seine Keimfähigkeit sogar dann behält, wenn er in Stickstoff aufbewahrt wird, braucht der keimende Samen unbedingt Sauerstoff. Dieser Bedarf wird übrigens umso höher, je weiter die Keimung voranschreitet, und ein tief eingegrabener Samen kann nur schwer keimen.

Licht ist abgesehen von einigen Sonderfällen nicht unbedingt zur Auslösung der Keimung erforderlich, aber wenn diese einmal begonnen hat, ist Licht unerlässlich für die normale Entwicklung der chlorophyllhaltigen Organe wie z.B. der Blätter. Bei Abwesenheit von Licht führt die Keimung zu einer jungen Pflanze ohne Chlorophyll; dieser Vorgang wird als Vergeilung (Etiolement) bezeichnet.

Bei der Keimung erfolgt dann das Wachstum der Keimwurzel, die die Samenhülle durchdringt und in den Boden wächst. Aus ihr entstehen die Wurzeln. Der Keimstängel streckt sich und bildet den Stängel, während aus der Keimknospe die ersten Blätter entstehen.

Sojabohnenkeimlinge (Vigna radiata)

Die Entwicklung des Keimlings und der Beginn des Wachstums werden durch die Verwendung von Nährstoffreserven im Samenkorn ermöglicht, bevor die Photosynthese die Versorgung der Pflanze übernimmt. Wenn alle Reserven des Samens aufgebraucht sind, wird die Keimung als abgeschlossen betrachtet.

Das Wachstum

Im Gegensatz zu den meisten Tieren zeigen Pflanzen ein unbegrenztes Wachstum, d. h. sie setzen ihr Wachstum während der gesamten Lebensdauer fort. In unseren Klimazonen ist das Wachstum der mehrjährigen Pflanzen, wie beispielsweise der Bäume, diskontinuierlich. Die Entstehung neuer beblätterter Triebe wird in jedem Jahr durch das Austreiben der Knospen gewährleistet, die in der günstigen Jahreszeit gebildet wurden und den Winter in einem Ruhestadium überdauert haben.

Aufbrechen einer Ahornknospe
Aus den Knospen entstehen neue beblätterte Zweige.

Auch das Dickenwachstum der Stämme ist diskontinuierlich. Jedes Jahr wird eine neue Holzschicht gebildet und der aus dem Vorjahr hinzugefügt. An einem Querschnitt durch den Stamm kann man konzentrische Kreise erkennen, die den in jedem Jahr hinzugefügten Holzschichten entsprechen. Man kann also das Alter des Baumes bestimmen, indem man die Ringe zählt.

Die Blüte

Die Blüte entspricht der Ausbildung von Blütenknospen, aus denen die Blüten entstehen.

Drei Blühstadien der Iris
Links: Blütenknospen, rechts: entfaltete Blüten

Da die Blüten die Fortpflanzungsorgane darstellen, beginnt mit der Blüte ein neuer Zyklus der geschlechtlichen Fortpflanzung. Die Blüte kann nur erfolgen, wenn die Pflanze ihre Geschlechtsreife erlangt hat. Bei den ein- und zweijährigen Pflanzen stirbt die Pflanze ab, sobald die Samen gebildet sind. In unseren Klimazonen ist die Blütezeit mit den Jahreszeiten synchronisiert. Jede Pflanze bildet ihre Blüten in einer bestimmten Zeit des Jahres aus, die spezifisch für jede Art ist und in der Regel durch Witterungsbedingungen, Temperatur, Lichtverhältnisse und Niederschläge bestimmt wird. Mehrjährige Pflanzen können ein oder mehrere Male in ihrem Leben blühen. So bilden Agaven nur einmal nach mehreren Jahren Blüten aus und sterben dann ab. Die meisten Bäume blühen mehrmals.

Verschiedene Blüten

Pflanzen im Unterricht

Pflanzen sind gut für Untersuchungen und Versuche im Biologieunterricht geeignet, insbesondere im Hinblick auf die Keimung. So ist es möglich, experimentell die verschiedenen Faktoren zu untersuchen, die die Keimung beeinflussen (z.B. Feuchtigkeit, Art des Substrats, Beleuchtung, Temperatur), indem in jedem Experiment nur einer dieser Faktoren verändert wird.

Pflanzungen von Bäumen aus Samen sind schwieriger. Apfel- oder Orangenkerne beispielsweise keimen nur schwer und benötigen vor allem eine vorherige Kältebehandlung, um die Samen keimfähig zu machen (ruhende Samen). Samen von Nadelbäumen sind leichter zum Keimen zu bringen und die Pflanzen wachsen ziemlich schnell, aber ihre Pflege ist schwierig.

Eicheln und Kastanien keimen leicht und die Pflanzen wachsen schnell.

Eicheln

Es ist auch ziemlich einfach, Zwiebeln (z.B. Hyazinthe, Knoblauch, Zwiebel) zum Keimen zu bringen. Man muss sie nur auf ein mit Wasser gefülltes Gefäß legen, sodass der untere Teil der Zwiebel, der die Adventivwurzeln trägt, ins Wasser eingetaucht ist.

Technik, um eine Zwiebel (Knoblauch) zum Keimen zu bringen.

Letzte Aktualisierung: 16.3.2015