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Homepage > Dokumentation > Naturwissenschaften > Biologie > Grundlagen > Pflanzenbiologie > Fortpflanzung der Pflanzen

Fortpflanzung der Pflanzen

Autor:
Publikation: 30.8.2006
Herkunft: La main à la pâte, Paris

Die Pflanzen sind im Allgemeinen in der Lage, sich lokal auszubreiten und ihren Standort mehr oder weniger dicht zu besiedeln. Sie können sich auch über große Entfernungen verbreiten und so neue Standorte einnehmen. Meistens erfolgt die lokale Ausbreitung durch vegetative Vermehrung, das heißt durch ungeschlechtliche Fortpflanzung, während die Verbreitung über spezialisierte Organe, z.B. Sporen, Samen oder Früchte erfolgt, die durch geschlechtliche Fortpflanzung entstehen. Der Transport der Samen über große Entfernungen wird durch Wind, Wasser oder Tiere bewerkstelligt.

Die geschlechtliche Fortpflanzung der Blütenpflanzen

Die geschlechtliche Fortpflanzung, d.h. die Bildung eines neuen Individuums aus einer durch Verschmelzung von männlichen und weiblichen Fortpflanzungszellen entstandenen Eizelle, existiert bei allen Pflanzen. Diese werden übrigens Embryophyten genannt (griech. embryon = Embryo, phyta = Pflanzen), um die Tatsache zum Ausdruck zu bringen, dass bei der geschlechtlichen Fortpflanzung eine neue Pflanze aus der Entwicklung eines Embryos entsteht. Die Einzelheiten der geschlechtlichen Fortpflanzung sind jedoch bei den verschiedenen Pflanzengruppen unterschiedlich; dies spiegelt die evolutionäre Geschichte dieser Lebewesen wider. Wir berücksichtigen hier nur die geschlechtliche Fortpflanzung der Blütenpflanzen.

Die Blütenpflanzen oder Spermatophyten (griech. sperma = Samen, phyton = Pflanze) zeichnen sich – wie ihr Name andeutet – durch die Bildung von Samen in der geschlechtlichen Fortpflanzung aus. Im Gegensatz zu Moosen und Farnen erfolgt die Verbreitung dieser Pflanzen nicht durch Sporen sondern durch Samen. Der Samen existiert in keiner anderen Pflanzengruppe und seine "Erfindung" stellte eine wichtige evolutionäre Innovation dar. Sie erklärt den Erfolg dieser Pflanzen im Laufe der geologischen Zeitalter.

Die Spermatophyten umfassen alle Bäume, Sträucher und krautigen Pflanzen mit Blüten. Man teilt sie in Nacktsamer (Gymnospermen) und Bedecktsamer (Angiospermen) ein.
Gymnospermen (griech. gymnos = nackt, sperma = Samen) sind holzige mehrjährige Pflanzen (Bäume, Sträucher und Lianen), die sich durch ihre nackten Samen auszeichnen. Nackt bedeutet, dass sie nicht in eine Frucht eingeschlossen sind.

Die Angiospermen (griech. angeion = Gefäß, Behälter, sperma = Samen) sind die echten Blütenpflanzen. Sie besitzen eine geschlossene Samenanlage, die sich in einem spezialisierten Organ, dem so genannten Karpell (oder Fruchtblatt), befindet. Die Gesamtheit der Samenanlagen wird als Fruchtknoten (Ovar) bezeichnet. Nach der Befruchtung wandeln sich die Samenanlagen in Samen um und befinden sich in einer Frucht, die durch Umwandlung des Fruchtknotens entsteht.

Foto: Büten und Früchte

Blüten und Früchte (Schöllkraut)

Bei den Nacktsamern, wie beispielsweise bei den Nadelbäumen, sind die Fortpflanzungsorgane einfache "Blüten", die so genannten Zapfen. Die weiblichen kleinen Zapfen bestehen aus einer Achse, die die Schuppen trägt, an denen zwei nackte Samenanlagen befestigt sind. Nackt bedeutet, dass sich die Samenanlagen im Gegensatz zu denen der Bedecktsamer nicht in einem Karpell befinden. Die männlichen Zapfen sind ähnlich aufgebaut; sie haben auch eine Achse, die die Schuppen trägt. Jede Schuppe enthält zwei Pollensäckchen, in denen sich der Pollen ausbildet; sie entsprechen den Staubgefäßen der Blütenpflanzen. Wenn der Pollen reif ist, befreit er sich aus den Pollensäckchen; zwei Luftsäcke an jedem Pollenkorn erleichtern den Transport durch den Wind.

Foto: Zapfen

Männliche und weibliche Zapfen (Chamaecyparis oder Scheinzypresse)

Die Blüte der Bedecktsamer

Die Blüten der Bedecktsamer sind meistens Zwitter, das heißt sie enthalten sowohl männliche als auch weibliche Organe. Aber es gibt auch Pflanzenarten, bei denen die Geschlechter getrennt sind, d.h. manche Pflanzen haben männliche und andere weibliche Blüten.
Im Gegensatz zu den einfachen Blüten der Nadelbäume und anderer Nacktsamer enthalten die Blüten der Bedecktsamer vier verschiedene Blütenbestandteile: zwei sterile, die Kelchblätter und die Blütenblätter, die zwei fruchtbare Bestandteile umgeben, die männlichen Staubgefäße und den weiblichen Stempel, die die Fortpflanzungszellen produzieren. Anzahl, Stellung und Form der verschiedenen Blütenteile sind charakteristisch für jede Art von Blütenpflanzen und werden in den Bestimmungsschlüsseln zur Identifikation der Pflanzen verwendet.

Foto: Kirschblüte

Aufbau einer Kirschblüte

Einige Pflanzenarten haben Blüten, bei denen bestimmte Teile fehlen. In diesem Fall spricht man von unvollständigen Blüten. Das ist zum Beispiel bei den Blüten der Eiche oder der Buche der Fall, die keine Blütenblätter haben.

Bei vielen Pflanzen bilden die Blüten einen Blütenstand, das heißt, dass mehrere Blüten mehr oder weniger dicht am Ende eines Stiels zusammen stehen, der dann Blütenschaft genannt wird. Das ist zum Beispiel bei Margeriten und Sonnenblumen der Fall. Was in der Umgangssprache allgemein als "Blüte" bezeichnet wird, entspricht bei diesen Pflanzen in Wirklichkeit zahlreichen kleinen Blüten, die dicht gedrängt auf einem einzigen Blütenboden angeordnet sind. Da die Blüten am Rand jeweils ein einziges Blütenblatt haben, während dies bei den inneren Blüten fehlt, entsteht der Eindruck, dass es sich bei dem Blütenstand um eine einfache Blüte handelt.

Foto: Gänseblümchen

Blütenstand (Gänseblümchen)

Die Bestäubung

Die Bestäubung ist der Vorgang, bei dem Pollenkörner von einer Blüte zur anderen transportiert werden, was die Zusammenführung der Fortpflanzungszellen und die Befruchtung ermöglicht. Die Mechanismen der Bestäubung sind je nach Pflanzenart unterschiedlich. Die Bestäubung erfolgt durch den Wind oder durch Tiere, insbesondere durch Insekten. Sie werden vor allem durch die Farben, die Düfte oder den Nektar der Blüten angezogen. Der Nektar ist eine Flüssigkeit, die von spezialisierten Drüsen einiger Blüten erzeugt wird. Wenn die Insekten an den Pflanzen Nektar sammeln, haftet sich der Pollen an ihrem Körper fest und kann so zu anderen Blüten übertragen werden. Auf diese Weise tragen rund 100 000 verschiedene Tierarten zur geschlechtlichen Fortpflanzung der Blütenpflanzen bei und über zwei Drittel der Kulturpflanzen sind zur Bestäubung auf Tiere angewiesen.

Foto: Bestäubende Hummel

Eine Hummel fliegt eine Purpurrote Taubnessel an, um Nektar zu sammeln.

Foto: Pollen sammelnde Biene

Pollen sammelnde Biene
An dem hinteren Bein der Biene klebt ein Pollenklümpchen.

Die Befruchtung

Die Befruchtung ist die Bildung einer Eizelle, die aus der Verschmelzung männlicher und weiblicher Fortpflanzungszellen entsteht. Sie erfolgt im Anschluss an die Bestäubung, wenn die Pollenkörner auf der Narbe am Ende des Stempels abgestreift wurden. Die Pollenkörner haften an der Narbe, da diese von klebrigen Papillen überzogen ist. Sobald das Pollenkorn an der Narbe haftet, keimt es, indem es den so genannten Pollenschlauch bildet, der durch das Gewebe des Stempels bis zum Fruchtknoten mit den Samenanlagen wächst. Durch den Pollenschlauch ist die Befruchtung der Samenpflanzen im Gegensatz zu der von Moosen und Farnen nicht von einer wässrigen Umgebung abhängig.

Foto: Raps wird befruchtet

Befruchtung beim Raps

Ein Pollenschlauch (durch Epifluoreszenz weiß hervorgehoben) transportiert die männlichen Fortpflanzungszellen zur Samenanlage (rot)
(Quelle: banque nationale de photos en SVT)

Früchte und Gemüse

In der Botanik haben die Begriffe Frucht und Gemüse eine präzise Bedeutung. Als Frucht wird das Organ bezeichnet, das durch die Umwandlung des Fruchtknotens nach der Befruchtung entsteht und die Samen enthält. Als Gemüse oder Hülse wird die aufspringende trockene Frucht (die sich öffnet, wenn sie reif ist, um die Samen freizugeben) einiger Pflanzenarten bezeichnet, besonders die Frucht der Schmetterlingsblütler (oder Hülsenfrüchtler oder Leguminosen), zu denen Saubohnen, grüne Bohnen und Erbsen gehören.

Foto: Ginster

Blüten und Früchte (Hülsen) des Ginsters
Die Hülse ist ein Gemüse im botanischen Sinn.

In der Umgangssprache wird eine andere Einteilung gemacht. Bei Lebensmitteln spricht man von Gemüse, um unterschiedslos verschiedene Pflanzenorgane zu bezeichnen, die allgemein als herzhafte Beilage verzehrt werden. Dabei kann es sich um Stängel (Porree, Fenchel), Blätter (Spinat, Kohl, Salat), Früchte (Tomaten, grüne Bohnen, Zucchini, Auberginen), Samen (Erbsen, weiße Bohnen), Wurzeln (Karotten), Knospen (Spargel), Blütenstände (Blumenkohl) usw. handeln, während mit dem Begriff Frucht in der Umgangssprache einfach die Früchte mit einem süßen Geschmack bezeichnet werden, die im Allgemeinen als Nachspeise verzehrt werden. Aber nicht alle Früchte im botanischen Sinn sind süß (z.B. grüne Bohnen, Zucchini, Auberginen) und so darf die botanische Bedeutung des Begriffs Frucht nicht mit der umgangssprachlichen gleichgestellt werden.

Der Samen

Der Samen, das charakteristische Organ der sexuellen Fortpflanzung der Blütenpflanzen, ist das Ergebnis der doppelten Befruchtung einer Samenanlage durch ein Pollenkorn, bei der einerseits eine Zygote entsteht, aus der sich der Embryo entwickelt, und andererseits ein Nährgewebe, das Endosperm. Die Samen, die in der Regel am Ende des Sommers freigesetzt werden, erlauben die Verbreitung der Pflanzen über größere Entfernungen und das überdauern der ungünstigen Jahreszeit.
Typischerweise enthalten alle Samen einen Embryo und Nährstoffe, die zusammen in eine oder mehrere Samenhäute eingebettet sind.

Foto: Bohnensamen

Struktur des Bohnensamens

Ein Embryo besteht aus einem Keimling, der je nach Blütenpflanzengruppe ein, zwei oder mehrere Keimblätter trägt. Der Keimling selbst besteht aus einer Keimwurzel, aus der die Wurzel entsteht, einem Keimstängel als Ausgangspunkt des Stängels, an dem sich das oder die Keimblätter befinden, und einer Endknospe, die als Keimknospe bezeichnet wird. Die Keimblätter sind besondere Blätter, die in den Samen angelegt werden.

Foto: Detail eines Bohnensamens

Einzelheiten des Keimlings des Bohnensamens

Pflanzen, deren Samen nur ein Keimblatt enthalten, werden einkeimblättrige Pflanzen oder Monokotyledonen genannt und zeichnen sich auch durch parallele Blattadern aus. Dazu gehören z.B. die Gräser (Weizen, Mais, Reis) und die Liliengewächse (Lilie, Tulpe).

Foto: Irisbeet

Irisbeet
Iris gehören zu den einkeimblättrigen Pflanzen. Ihre Blattadern verlaufen parallel.

Pflanzen, deren Samen zwei Keimblätter enthalten, werden zweikeimblättrige Pflanzen oder Dikotyledonen genannt und haben verzweigte Blattadern. Sie sind die artenreichste Gruppe.

Fotos: Löwenzahn, Taubnessel, Hahnenfuß

Löwenzahn, Weiße Taubnessel, Hahnenfuß usw.
Die zweikeimblättrigen Pflanzen sind die artenreichste Gruppe. Ihre Blattadern sind verzweigt.

Bei den Nacktsamern, z.B. den Nadelbäumen, enthält der Samen mehr als zwei Keimblätter.
In gemäßigten Klimazonen können die Samen den Winter überdauern; sie sind gegen Kälte, Trockenheit und hohe Feuchtigkeit resistent. Die Resistenz der Samen hängt im Wesentlichen mit ihrem stark ausgetrockneten Zustand, der die Samenruhe ermöglicht, und ihren Samenschalen, die eine verfrühte Wasseraufnahme verhindern, zusammen.

Saat, Korn und Samen

Es ist nicht immer der Samen im eigentlichen Sinne, der nach der Aussaat eine neue Pflanze hervorbringen kann. Bei manchen Pflanzen, wie beispielsweise den Gräsern (Weizen, Mais, Reis) entspricht das Korn in Wirklichkeit einer Nussfrucht (Achäne), deren Hülle mit den Samenschalen verwachsen ist, so dass sie schwer zu unterscheiden sind.

Im Allgemeinen bezeichnet man mit Saat das Korn, aus dem nach der Aussaat eine neue Pflanze entstehen kann, egal, ob es sich dabei um einen Samen oder eine Frucht handelt. So sind Saaten von Bohnen, Linsen, Saubohnen, Melonen, Kürbis, Apfel usw. Samen, während Saaten von Gräsern (Mais, Reis, Weizen) Nussfrüchte sind, die als Getreidefrüchte oder Karyopsen bezeichnet werden. Es ist allerdings festzuhalten, dass die Reiskörner des Lebensmittelhandels Karyopsen sind, deren äußere Hüllen (Kleie) entfernt wurden, die aber so nicht keimen können (polierter Reis). Nur ungeschälter Reis (Vollkornreis) kann keimen.

Die ungeschlechtliche Fortpflanzung oder vegetative Vermehrung

Die vegetative Vermehrung ist eine Art der Fortpflanzung, bei der sich aus einem Teil des Vegetationskörpers (Teil der Pflanze, der nicht der geschlechtlichen Fortpflanzung dient), d.h. aus der Wurzel, dem Stängel oder einem Blatt eine neue Pflanze entwickeln kann. Da bei der vegetativen Vermehrung kein geschlechtliches Phänomen auftritt, ist die neue Pflanze mit der Mutterpflanze genetisch identisch. Ein Organismus, der mit dem Mutterorganismus genetisch identisch ist, wird Klon genannt. Die Fähigkeit der Pflanzen, sich ungeschlechtlich durch vegetative Vermehrung fortzupflanzen, ist auf die große Plastizität der Pflanzengewebe zurückzuführen. Die Pflanzenzellen selbst können sich entdifferenzieren, bevor sie sich vermehren und einen Verband undifferenzierter Zellen, den so genannten Kallus, bilden, aus dem eine vollständige Pflanze entstehen kann.

Foto: Dach-Hauswurz

Die vegetative Vermehrung ermöglicht es gewissen Pflanzen (hier: Dach-Hauswurz), ihr Substrat zu überwuchern.

Die natürliche vegetative Vermehrung kann von den verschiedensten Organen ausgehen. Es kann sich um unterirdische Teile wie Rhizome (Iris, Quecke), Zwiebeln (Tulpe, Knoblauch, Porree), Knollen (Kartoffeln) oder Wurzeln (Flieder, Himbeerstrauch) handeln.

Foto: Keimende Kartoffelknolle

Bildung neuer Triebe durch die vegetative Vermehrung an einer Kartoffelknolle

Im letzten Fall spricht man von Wurzeltrieben. Es kann sich auch um oberirdische Organe wie Stängel, Blätter oder sogar Blüten handeln. So bildet die Erdbeerpflanze waagerechte Ausläufer, die Stolonen oder Kriechsprossen, aus, an denen sich neue Pflanzen entwickeln, die selbstständige Pflanzen werden, wenn die Stolonen absterben. Wenn ein Brombeerzweig den Boden berührt, bilden sich zunächst Wurzeln und dann ein Stängel aus, und es entsteht eine neue Pflanze.

Die künstliche vegetative Vermehrung wird nicht nur in der Landwirtschaft, sondern auch im Labor ausgenutzt, um Nahrungs- und Zierpflanzen zu vermehren und zu verbreiten.
Bei der Vermehrung durch Stecklinge wird eine Pflanze dadurch vermehrt, dass ein Organ oder der Teil eines Organs isoliert und ins Wasser gestellt oder in die Erde gesteckt wird. Sobald sich Wurzeln ausgebildet haben, entsteht eine neue Pflanze. Es können Präparate mit pflanzlichen Hormonen verwendet werden, um die Stecklingsvermehrung zu erleichtern. Die künstliche Stecklingsvermehrung kann bei einer großen Anzahl von Arten durchgeführt werden; man verwendet entweder Stängel (Geranie, Korbweide, Rose, Weide, Johannisbeerbusch, Oleander, Forsythie, Yucca usw.) oder Blätter (Begonie, Usambaraveilchen). Einige Arten können jedoch nicht durch Stecklinge vermehrt werden.

Die Vermehrung durch Absenker kann bei einigen Arten (z.B. Wein oder Nelke) erzwungen werden, indem ein Stängel, der sich noch an der Pflanze befindet, in die Erde eingegraben wird. Wenn sich Wurzeln und später ein neuer Stängel ausbilden, trennt man die neue Pflanze von der Mutterpflanze.

Das Pfropfen wird hauptsächlich zur Vermehrung von Obstbäumen verwendet. Dabei wird ein Zweig oder eine Knospe (Pfröpfling) mit einem Baum oder Busch einer nahe verwandten Art oder einer robusteren Art (Pfropfunterlage) so zusammengefügt, dass sich die Gewebe der beiden Pflanzen berühren, bis sich Verbindungen zwischen ihren Leitbündeln aufbauen. Diese Methode ermöglicht es, eine interessante Pflanze, die beispielsweise große Früchte produziert, zu vermehren und gleichzeitig die Eigenschaften der Pfropfunterlage, z.B. die Kräftigkeit oder Resistenz, auszunutzen. So vermehrt man manche Birnensorten, indem man ihre äste auf den Stamm eines Quittenbaums pfropft.

Neben diesen Methoden, die schon seit langen Zeiten bekannt sind, ist es heute möglich, Pflanzen beinahe unendlich durch Mikrostecklinge und in vitro-Kulturen zu vermehren. Dadurch können große Mengen von Pflanzen aus einigen von der Mutterpflanze isolierten Zellen herangezogen werden. So kann man aus Teilen eines einzigen Usambaraveilchenblattes in vitro über 3 Millionen identische Pflanzen in einem Jahr produzieren, wohingegen man mit der klassischen Stecklingsvermehrung nur 675 Exemplare erzielt.

Letzte Aktualisierung: 11.2.2014

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