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Pflanze

Synonyme: Plantae, Embryophyta
Englisch: plant

1 Definition

Pflanzen sind lebende Organismen, die zur Gruppe der Eukaryonten zählen.

Die Botanik, ein Fachbereich der Biologie, beschäftigt sich mit der Lehre und der wisschenschaftlichen Erforschung von Pflanzen.

2 Pflanzenzelle

Die Zelle der Pflanzen besitzt die für Eukaryoten charakteristische Kompartimentierung. Zumeist vorhandene Zellorganellen und Funktionseinheiten sind Mitochondrien, Golgi-Apparat, Ribosomen und endoplasmatisches Reticulum. Das Genom befindet sich in einem schützenden Zellkern. Die Zelle wird von einer Zytoplasmamembran umschlossen. Pflanzenzellen grenzen sich von tierischen Zellen durch Vakuolen (erheblich größer als in tierischen Zellen), Chloroplasten (und andere Plastide) und eine Zellwand ab. Die pflanzliche Zellwand besteht vor allem aus Cellulose, enthält jedoch ggf. Ein- und Auflagerungen von Wachs, Lignin und Suberin.

3 Morphologie

An dieser Stelle wird die Morphologie der Kormophyten fokusiert. Hierzu zählen die Vertreter der Gefäßpflanzen (Bärlappe, Farne und Samenpflanzen). Die Organisationsstufe der Kormphyten ist der Kormus, also eine Gliederung in Wuzel, Sprossachse (Stängel) und Blätter. Da Kormophyten somit den höchsten Differenzierungsgrad unter den Pflanzen besitzen, werden sie auch als höhere Pflanzen bezeichnet. Das Wurzelsystem dient als Verankerung im Substrat und der Aufnahme von Nährsalzen und Wasser aus demselben. Die Sprossachse übernimmt den Transport dieser Substanzen zu den anderen Pflanzenorganen. Die Blätter besitzen zumeist chloroplastenreiche Zellen und dienen als Assimilationsorgane (siehe Primärstoffwechsel). Die Gewebe der jeweiligen Organe oder Organisationseinheiten unterscheiden sich entsprechend ihrer Aufgaben. Samenpflanzen bilden zur Fortpflanzung Blüten und Samen aus. Eine Blüte ist aus spezialisierten, differenzierten Blättern (Hüllblätter, Staubblätter, Fruchtblätter) aufgebaut. Es gibt zahlreiche Pflanzen, bei denen bestimmte morphologische Merkmale spezialisiert oder reduziert sind und vom "Standard" abweichen.

Als generative Merkmale werden der Fortpflanzungsapparat (in erster Linie Blüte und Blütenstand) einschließlich seiner Schauinstrumente zusammengefasst. Alle anderen Merkmale werden als vegetative Merkmale zusammengefasst.

3.1 Wurzel

3.2 Sprossachse

3.3 Laubblatt

Das Blatt wird von einer Kutikula bedeckt, die aus Wachs besteht und als Verdunstungsschutz dient. Darunter befindet sich die Epidermis als lebendes Abschlussgewebe. In die Epidermis der Blattunterseite sind Spaltöffnungen eingelassen, die dem Gasaustausch dienen und durch Abdunstung von Wasserdampf Einfluss auf den Wasserhaushalt der Pflanze nehmen. Schließzellen regulieren die Öffnung der Spaltöffnungen. Die Anordnung der Schließzellen ist häufig ein Kriterium bei der mikroskopischen Identitätsprüfung von Arzneidrogen.

Das Palisadengewebe (ein Parenchym) liegt unterhalb der oberen Epidermis und besteht aus chloroplastenreichen, zylindrischen Zellen. Hier sind kaum Interzellularräume vorzufinden. Das Schwammgewebe (ebenfalls ein Parenchym) befindet sich unterhalb des Palisadengewebes und besitzt Interzellularräume zur Oberflächenvergrößerung zwecks Gasaustausch. Die Zellen des Palisadengewebes enthalten bis zu 5-mal so viele Chloroplasten wie das Schwammgewebe. Blattadern (Blattnerven) sind Leitbündel, bei denen (wie auch bei der Sprossachse) ein Xylem zum Wassertransport und ein Phloem zum Glucosetransport vorliegt.

3.4 Blüte

Die Blüte ist eine Funktionseinheit, die der geschlechtlichen Fortpflanzung dient. Sie ist aufgebaut aus spezialisierten Blättern. Als Perianth (Blütenhülle) werden die sterilen Blütenteile bezeichnet, also solche, die nicht der Produktion von Keimzellen (Pollen, Eizelle) dienen. Unabhängig davon gibt es Pflanzenarten, die häufig oder ausschließlich sterile Blüten ausbilden. Das Perianth gliedert sich in Kelchblätter und Kronblätter. Ist das Perianth ungegliedert, wird es als Perigon (einfache Blütenhülle) bezeichnet. Zumeist besitzt das Perianth oder Teile desselben eine Schaufunktion zur Anlockung von Bestäubern (z.B. Insekten).

Nektarblätter besitzen Drüsengewebe, das zuckerhaltigen Nektar sezerniert. Das Andrözeum (Staubblatt, Stamen) bildet die Gesamtheit der geschlechtlichen, männlichen Blütenbestandteile. Es besteht aus dem Staubfaden (Filament) und dem Staubbeutel (Anthere). Der Staubbeutel trägt vier Staubsäcke, in denen der Pollen gebildet wird. Das Gynözeum ist die Gesamtheit der geschlechtlichen, weiblichen Blütenteile. Es gliedert sich in Narbe (Stigma, nimmt den Pollen auf), Griffel (Stylus, Verbindungsstück, ggf. reduziert oder fehlend) und Fruchtknoten (Ovarium, bildet Eizellen und Samenanlagen).

4 Stoffwechsel

5 Primärstoffwechsel

Im Fokus des pflanzlichen Primärstoffwechsels steht die Photosynthese. Bis auf wenige Ausnahmen besitzen Pflanzen Organe mit chloroplastenreichem Gewebe. In den Chloroplasten ist die Photosynthesereaktion lokalisiert. Mithilfe von Chlorophyll (es existieren verschiedene Chlorophyll-Typen) wird Sonnenlicht (Strahlungsenergie) in chemische Energie in Form von Glucose und anderen organischen Verbindungen umgewandelt. Eine allgemeine und vereinfachte Reaktionsgleichung für die Photosynthesereaktion lautet:

Aufgrund der Abgabe von Sauerstoff und der Bereitstellung von organischen Verbindungen ist die Photosynthesereaktion von globaler, erdgeschichtlicher und evolutiver Bedeutung. Ein Großteil der Photosyntheseleistung geht jedoch neben Pflanzen auf Mikroorganismen (Algen und andere Protisten) zurück.

6 Sekundärstoffwechsel

Der Sekundärstoffwechsel umfasst zellphysiologische Vorgänge (einschließlich deren Stoffwechselprodukte), die für das Überleben des jeweiligen Organismus nicht essentiell sind, jedoch häufig einen Überlebensvorteil bewirken. So entstehen im Zuge des Sekundärstoffwechsels häufig Substanzen, die auf bestimmte andere Organismen toxisch wirken und beispielsweise als Fraßschutz dienen (Pflanzengifte). Viele dieser Substanzen besitzen mehr oder weniger spezifische pharmakologische Effekte und dienen als Arzneistoffe oder als Ausgangsstoff zur Entwicklung neuer Wirkstoffe.

7 Systematik

Die Taxonomie der Pflanzen hat im Laufe der Zeit, wie auch die Systematik der Lebewesen insgesamt, mehrere Wandlungen erlebt. Nach wie vor ist die Ordnung des Lebens ein dynamisches Fachgebiet der Biologie, so dass auch in der Botanik durch neue Erkenntnisse (vor allem aus dem Gebiet der Molekularbiologie) regelmäßig Umgruppierungen von Verwandtschaftsgruppen (Taxa) stattfinden. Ein zur Zeit (2017) gängiges Modell führt eine Unterteilung der Pflanzen in vier Abteilungen durch:

  • Domäne: Eukaryoten (Eucarya)
    • Pflanzen (Plantae, Embryophyta)
      • Abteilung: Gefäßpflanzen (Tracheophyta):
        • Bärlappe
        • Farne, inkl. Equisetaceae (Schachtelhalmgewächse)
        • Samenpflanzen
      • Abteilung: Lebermoose (Marchantiophyta)
      • Abteilung: Laubmoose (Bryophyta)
      • Abteilung: Hornmoose (Anthocerotophyta)

Die Gruppe der Gefäßpflanzen umfasst die typischen Samen- und Blühpflanzen (einschließlich Gehölzpflanzen) sowie Bärlappartige und Farnpflanzen. Im Folgenden wird eine Auswahl der wichtigsten Familien der Samenpflanzen (Spermatophytina) wiedergegeben:

Die Artenvielfalt der Pflanzen wird auf 320.000 und 500.000 Arten geschätzt. Damit ist die Artenvielfalt der Pflanzen weitaus geringer als die der Tiere. Dagegen ist die globale pflanzliche Biomasse höher als die tierische Biomasse.

Algen besitzen auf zellulärer Ebene zahlreiche Parallelen zu Pflanzenzellen. Allerdings handelt es sich bei Algen um eine heterogene Gruppe zumeist einzelliger Organismen, die nicht als Pflanzen im eigentlichen Sinne betrachtet werden.

Fachgebiete: Biologie

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