Pflanzen (Embryophyta) sind eine Lebewesen-Gruppe 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.
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Gemeine Kiefer (Pinus sylvestris) | ||||||||||||
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| Embryophyta | ||||||||||||
| Engler, 1886 | ||||||||||||
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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.[1][2][3]
Merkmale
zu schwer
Systematik
Gemäß der aktuellen Eukaryoten-Systematik von Adl u. a. (2012)[4] 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.
Äußere Systematik
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. Ein Kladogramm dazu sieht folgendermaßen aus:[4]
| Chloroplastida |
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Die manchmal vertretene Ansicht, es gebe mehrere Abstammungslinien der Pflanzen aus den Algen heraus, wurde bereits durch morphologische Studien als unwahrscheinlich erkannt[5]. Dies wird auch durch molekularbiologische Studien nicht gestützt[6] und daher heute kaum mehr vertreten.
Innere Systematik
Die rezenten Vertreter der Pflanzen bilden vier deutlich voneinander getrennte Gruppen. Diese sind sowohl nach morphologischen wie auch nach molekularbiologischen Studien monophyletisch: Lebermoose, Laubmoose, Hornmoose und Gefäßpflanzen. Die Stellung dieser vier Gruppen untereinander ist jedoch noch nicht endgültig geklärt. In der Vergangenheit gab es verschiedene Vorschläge (vgl. Systematik der Moose), jedoch zeichnet sich folgendes Kladogramm als wahrscheinliche Verwandtschaftsverhältnisse ab:[6]
| Pflanzen |
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Die Hornmoose wären demnach die Schwestergruppe der Gefäßpflanzen. Neben molekularbiologischen Studien weisen auch mehrere den Hornmoosen im Vergleich zu den anderen Moosen eigentümliche Merkmale auf die nahe Verwandtschaft zu den Gefäßpflanzen hin: die Sporophyten der Hornmoose sind relativ groß, langlebig und photosynthetisch aktiv, also relativ selbständig. Damit nehmen sie eine Zwischenstellung zwischen den anderen Moosen mit ihren vom Gametophyten abhängigen Sporophyten und den Gefäßpflanzen mit ihren völlig unabhängigen Sporophyten ein.[6]
Für eine detailliertere Übersicht über das Pflanzenreich, siehe Systematik des Pflanzenreichs.
Systematik fossiler Vertreter
Bei Einbeziehung fossiler Pflanzen, die an der Basis der Gefäßpflanzen stehen, wird das oben dargestellte Bild etwas komplizierter. Zwar sind fossile Moose aus der Frühzeit der Pflanzen nicht bekannt, dafür sind etliche Vertreter früher Gefäßpflanzen bekannt. Diese wurden im frühen 20. Jahrhundert unter dem Begriff Psilophyten vereinigt, diese Gruppe erwies sich jedoch schon bald als sehr heterogen. Banks hat diese Gruppe in die drei Gruppen Rhyniophyta, Trimerophytophyta und Zosterophyllophyta aufgespalten. Kenrick und Crane[5] zeigten jedoch 1997, dass zumindest die beiden ersten Gruppen künstlich sind. Die Vertreter der beiden letzten Gruppen gehören zu den Eutracheophyten, während die Vertreter der Rhyniophyta sehr basal stehen. Kenrick und Crane stellten folgendes Kladogramm auf:[7]
| Polysporangiophyten |
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Zwischen den Moosen (nicht dargestellt) und den Gefäßpflanzen gibt es also noch einige Gruppen ausgestorbener Pflanzen.
Polysporangiophyten
Die Polysporangiophyten umfassen die gesamte oben dargestellte Klade und umfassen alle Landpflanzen, die nicht zu einer der Moosgruppen gezählt werden. Ihre gemeinsamen abgeleiteten Merkmale (Synapomorphien) sind: verzweigte Sporophyten mit mehreren Sporangien; der Sporophyt ist unabhängig vom Gametophyten. Die Archegonien sind in den Gametophyten eingesenkt, dies ist aber auch bei den Hornmoosen der Fall.[8]
Zu den Vertretern der Polysporangiophyten gehören als basalste Gruppe die Horneophytopsida mit Horneophyton. Eine isoliert stehende Art ist Aglaophyton major. Die übrigen Vertreter gehören zu den Gefäßpflanzen (Tracheobionta), deren basale Gruppe die Rhyniopsida sind.
Geschichte der Definition
Die Pflanzen galten lange Zeit neben den Tieren und den Mineralien als eines der drei Naturreiche. Noch Carl von Linné gliederte seine Systema naturae dementsprechend.[9] Auch Ernst Haeckel schloss in seine Gruppe der Plantae die Pilze, Flechten, die Cyanobakterien sowie sehr verschiedene Algengruppen ein.[5] Auch die Bakterien wurden lange Zeit, obwohl sie weit überwiegend nicht phototroph sind und viele von ihnen sich aktiv bewegen, zu den Pflanzen gerechnet, weil die meisten von ihnen feste Zellwände besitzen.[10] Während die Botanik sich weiterhin mit all diesen Gruppen beschäftigt, wurde die Definition der Pflanzen später auf diejenigen Landpflanzen und Grünalgen eingeengt, die sich durch die Chlorophylle a und b, Stärke als Reservepolysaccharide und Zellulose in der Zellwand auszeichnen. Heute werden die Pflanzen verschieden definiert: Manche Systeme beziehen die Grünalgen in die Pflanzen ein, andere Systeme, so das hier verwendete, fassen die Lebewesen mit den oben angeführten Merkmalen in den Chloroplastida zusammen und beschränken die Pflanzen auf die Landpflanzen (Embryophyta).[11]
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, Saflor 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.).
Einzelnachweise
- ↑ 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, S. 10.
- ↑ New study shows one fifth of the world’s plants are under threat of extinction. IUCN, abgerufen am 15. Oktober 2010.
- ↑ IUCN Red List (version2010.1), Table 1: Numbers of threatened species by major groups of organisms (1996–2010). (PDF; 24 kB) IUCN, abgerufen am 15. Oktober 2010.
- ↑ a b Referenzfehler: Ungültiges
<ref>-Tag; kein Text angegeben für Einzelnachweis mit dem Namen Adl. - ↑ a b c Referenzfehler: Ungültiges
<ref>-Tag; kein Text angegeben für Einzelnachweis mit dem Namen Kenrick. - ↑ a b c Yin-Long Qiu et al.:The deepest divergences in land plants inferred from phylogenomic evidence. Proceedings of the National Academy of Sciences 103(42), S. 15511–15516. online
- ↑ Paul Kenrick, Peter R. Crane: The Origin and Early Diversification of Land Plants. A Cladistic Study. Smithsonian Institution Press, Washington D.C. 1997, Abb. 4.31.
- ↑ Kenrick, Crane 1997, Tabelle 7.2.
- ↑ Ilse Jahn (Hrsg.): Geschichte der Biologie. Nikol, Hamburg 2002, ISBN 3-937872-01-9, S. 235.
- ↑ Beispiel: Hans Fitting, Walter Schumacher, Richard Harder, Franz Firbas: Lehrbuch der Botanik für Hochschulen (begründet von E. Strasburger, F. Noll, H. Schenk, A. F. W. Schimper). 23. Auflage, Piscator, Stuttgart 1951, S. 294-301.
- ↑ vgl. Strasburger 2002, S. 675ff., und Adl et al. 2005
Weblinks
- Uni Hamburg: Botanik online ( vom 11. Dezember 2004 im Internet Archive)
- Uni Ulm: Morphologie, Anatomie und Systematik der Höheren Pflanzen ( vom 24. November 2009 im Internet Archive)