Bryophyten: Allgemeine Merkmale, Phylogenie, Klassifikation, Reproduktion
Die Bryophyten oder Bryophyten, auch bekannt als Moose, sind kleine nicht-vaskuläre Pflanzen, die in feuchter Umgebung und auf verschiedenen Oberflächen wie Felsen, Erde, Stämmen usw. wachsen. Rund 24.000 Arten sind bekannt und aufgrund ihrer Verträglichkeit in weiten Temperaturbereichen in Arktis, Tropen und sogar in Wüsten verbreitet.
Historisch gesehen wurde diese Gruppe in drei Hauptgruppen eingeteilt: Leber, Anthoceroten und Moose. Gegenwärtig wird diese Klassifikation als paraphyletisch angesehen, da die Antoceroten mehr mit Gefäßpflanzen verwandt sind als mit dem Rest der Bryophyten.
Die Bryophyten enthalten wie die Pflanzen eine Reihe von Pigmenten wie Chlorophyll, Carotine und Xanthophylle. Sein Lebenszyklus umfasst einen Prozess alternierender Generationen, genannt Gametophyt und Sporophyt.
Jede Generation unterscheidet sich von der anderen hinsichtlich Anzahl der Chromosomen, Form und Funktion. Sie haben auch eine asexuelle Fortpflanzung durch Knospungs- und Fragmentierungsprozesse.
Aufgrund ihrer Empfindlichkeit sind Bryophyten in Naturschutzgebieten nützlich, da sie als Umweltindikator für die Luftverschmutzung dienen.
Aufgrund ihrer morphologischen Ähnlichkeit werden manche Algen oder Flechten fälschlicherweise als "Moose" bezeichnet. In gleicher Weise sind die Begriffe "Moos" und "Bryophyt" in der Literatur sehr lose verwendet worden. Genau genommen handelt es sich bei Moosen oder Bryophyten um eine Gruppe ohne Leberblümchen und Antoceras.
Allgemeine Eigenschaften
Botaniker teilen ihre Untersuchungsorganismen in zwei große Gruppen von Landpflanzen ein: Bryophyten oder nicht-vaskuläre Pflanzen und Tracheophyten oder vaskuläre Pflanzen.
Die Bryophyten zeichnen sich durch kleine Größen aus und wachsen in hochverpackten Strukturen, die an ein Kissen oder ein Kissen erinnern. Wir finden sie auf verschiedenen Arten von Steinen und Stämmen im Boden und als Epiphyten in den Bäumen der Wälder.
Alle Bryophyten sind ökologisch beständig und die Phase, die die Photosyntheseprozesse durchführt, ist der Gametophyten, der haploide ist. Die Sporophytenphase ist diploid und wächst als Stängel ohne Äste und als terminales Sporangium. Es ist gekennzeichnet durch eine vergängliche Existenz und ein Leben, das aus Ernährungsgründen am Gametophyten verankert ist.
Morphologisch können seine Strukturen denen einer Gefäßpflanze ähneln. Im Gametophyten können Rhizoide und kleine akute "Blätter" unterschieden werden. Sie unterscheiden sich jedoch durch bestimmte Eigenschaften.
Obwohl Bryophyten echte Gefäßgewebe fehlen, die für den Transport von Zucker und anderen Nährstoffen verantwortlich sind, weisen sie homologe Strukturen auf, die als Hydroide bezeichnet werden. Diese Pflanzen bilden niemals Xylem, das verholzte leitfähige Gewebe, das für den Transport von Salz und Wasser in Gefäßpflanzen verantwortlich ist.
Lebensraum
Bryophyten haben eine relativ breite Umweltverträglichkeit. Sie können in warmen und gemäßigten Umgebungen leben und gedeihen, nass oder schattig. Sie können auch in Sümpfen gefunden werden.
Eine besondere Art ist die Gattung Sphagnum oder Torfmoos, die 1% der Oberfläche der ganzen Welt bedeckt. Zu seinen Besonderheiten gehört die Speicherung von immensen Wassermengen, die das 20- bis 30-fache seines Gewichts betragen.
Phylogenie
Die Phylogenie, die Pflanzen mit Spaltöffnungen umfasst, ist in zwei große Zweige unterteilt, von denen einer zu den Pflanzen der beginnenden Stämme - den Anterophyten - und der andere zu Pflanzen mit hocheffizienten Leitsystemen führt.
Diese letzte Gruppe ist als Hemitrakeofitas bekannt und umfasst Bryophyten oder Moose mit einem rudimentären Leitungssystem und Tracheophyten, zu denen Gefäßpflanzen gehören, die echte leitfähige Gefäße aufweisen.
Da sich die Phylogenie von Bryophyten im Laufe der Jahre geändert hat, werden wir eine Beschreibung anhand eines zeitlichen Schemas vornehmen:
Historische Perspektive
Die drei bekannten Linien von Bryophyten sind Leber, Anthoceroten und Moose. Die Beziehung zwischen ihnen blieb viele Jahre unbekannt und war eine der wichtigsten Fragen in der Evolutionsbiologie der Pflanzen.
Viele der Hypothesen, die aufgestellt wurden, enthielten unterschiedliche Anordnungen des Baumes, wobei die Bryophyten üblicherweise als eine Klasse der drei oben erwähnten monophyletischen Linien angesehen wurden.
Einige Autoren argumentierten, dass die Leberblümchen die Schwestergruppe der anderen Embriofitas seien, und andere schlugen die Anthoceroten als Schwestergruppe vor.
Zuvor wurden Bryophyten als einzelnes Phylum betrachtet, das sich in einer Zwischenposition zwischen Algen und Gefäßpflanzen befand.
Aktuelle Phylogenien
Die Molekularbiologie und die Existenz leistungsfähiger Computerprogramme haben die Rekonstruktion von Phylogenien revolutioniert und die Analyse einer großen Datenmenge ermöglicht. Somit können die unter Verwendung morphologischer Merkmale erhaltenen Phylogenien unterstützt werden.
Derzeit wurden unterschiedliche Schlussfolgerungen gezogen. Es wird nun angenommen, dass die drei genannten Gruppen von Bryophyten drei evolutionär getrennte Linien umfassen.
Anhand der Strukturmerkmale der Genom- und Sequenzdaten wurde festgestellt, dass die Anthoceroten den Tracheophyten am nächsten kommen.
Klassifizierung
Die Bryophytenarten werden in drei Phyla eingeteilt: Marchantiophyta (Leberblümchen), Bryophyta (Moose) und Anthocerotophyta (Anthoceroten). Wie bereits erwähnt, bilden sie keine monophyletische Gruppe - eine Gruppe, die den jüngsten gemeinsamen Vorfahren und alle seine Nachkommen enthält -, sodass sie einen Grad in der Entwicklung von Embryophyten darstellen.
Von den drei Gruppen finden wir die größte Vielfalt an Moosen mit mehr als 15.000 Arten, die bisher anerkannt wurden.
Hepatisch
Leberblümchen leben normalerweise in tropischen Gebieten Amerikas. Seine Größe ist klein, obwohl einige Arten 30 cm erreichen können. Das Protonema ist kugelförmig, der Gametophyt ist ein einfacher Thallus oder mit Luftkammern.
Die "Blätter" sind in drei Säulen angeordnet und in mehr als zwei Lappen ohne Mittelader unterteilt. Sie haben keine Stomata und sie haben spezielle Organellen, die Oleasos-Körper genannt werden.
Antocerotes
Sie zeichnen sich durch ein globöses Protonem aus, die Form des Gametophyten ist einfacher Thallus. Sie präsentieren eine Plastide und eine Pirinoioden.
Moose
Die Moose sind eine kosmopolitische Gruppe, die in drei Ordnungen unterteilt ist: Bryales, Sphagnales und Andraeales. Das Protonema ist filamentös und die Anordnung der "Blätter" ist spiralförmig und mit einer mittleren Vene. Es gibt keine speziellen Organellen.
Im Gegensatz zu den vorherigen Gruppen ist das Rhizoid braun und besteht aus mehreren Zellen. Stomata sind in der Sporophytenkapsel vorhanden, die mit einem Deckel, einem Teak und einem Hals komplex ist.
Fortpflanzung
Die Bryophyten haben einen Lebenszyklus, der zwei Generationen umfasst: den Gametophyten und den Sporophyten. Die erste Zelle des Gametophyten ist die Spore, die sich beim Keimen in eine filamentöse, laminare, kugelförmige Struktur verwandelt, die unter anderem als Protonema bezeichnet wird.
Das Protonema
Das Protonema wird durch Anhänge ohne Chlorophyll, sogenannte Rhizoide, am Boden fixiert. Aus dem Protonem entsteht ein Ausbruch, der wiederum einen komplexen Gametophyten hervorruft.
Diese Struktur ist die haploide Phase des Lebenszyklus und zeichnet sich durch einen kleinen, abgeflachten oder foliierten Thallus aus. In einigen Fällen ähnelt es morphologisch einer fadenförmigen Alge.
Im ersten Fall ist der Thallus ein lappiges Band, das sich in zwei Teile verzweigt und die Rhizoide zur Verankerung im Substrat verwendet. Wenn der Thallus dagegen foliös ist, besteht die Struktur aus einer Achse, die einem Stängel ähnelt, und daraus werden Blätter geboren. Wie bei den abgeflachten Blütenblättern werden die Blätter mit Rhizoiden auf dem Untergrund fixiert.
Obwohl es Strukturen gibt, die Stämmen, Blättern und Wurzeln von Gefäßpflanzen ähneln, gibt es in Bryophyten keine Gefäße und diese Organe sind einfacher.
Ein weiterer Unterschied hängt mit der chromosomalen Ausstattung zusammen, der Gametophyt ist haploide, während in den Pflanzen die Blätter, Wurzeln und andere diploide sind.
Der Gametophyt
Der Gametophyt produziert Strukturen ungeschlechtlich, obwohl er auch Geschlechtsorgane hat. Die asexuelle Fortpflanzung erfolgt durch Knospen oder Fragmente des Thallus. Befinden sich diese Strukturen in Regionen mit günstigen Umweltbedingungen, können sie ein Protonem und einen neuen Gametophyten entwickeln.
Ebenso sind die Geschlechtsorgane als Archegonie (weibliches Organ in Flaschenform) und Anteridie (globose männliche Organe) bekannt und können unterschiedlich lokalisiert werden.
In den taloiden Gametophyten befinden sich die Geschlechtsorgane innerhalb der Pflanze. Einige Bryophyten können einhäusig sein, andere zweihäusig.
Die männlichen Geschlechtsorgane produzieren einen Zelltyp mit zwei Flagellen, den sogenannten Anterozoiden. Das Vorhandensein von Wasser ist für die Befruchtung unerlässlich, da die Spermien ihre Flagellen zum Schwimmen über kurze Strecken verwenden können. So geschieht sexuelle Fortpflanzung.
Der Sporophyt
Während sich die Oosphäre entwickelt, verschwinden die im Hals des Archegoniums befindlichen Zellen und ihr Inhalt wird durch den Bruch der Spitze freigesetzt. Die Anterozoiden werden ausgestoßen und nur einer von ihnen kann die Abdeckung der Oosphäre öffnen. Zu diesem Zeitpunkt bildet sich die erste diploide Struktur: der Sporophyt.
Der Sporophyt entwickelt sich durch Zellteilung, bis sich ein Fuß bildet und die anderen Zellen die Sporophytenorgane bilden. Die Zellen des Bauches des Archegoniums bilden eine Struktur, die Caliptra genannt wird.
Im Vergleich zum Gametophyten ist der Sporophyten kurzlebig und die Struktur nicht so interessant und attraktiv wie der Gametophyte.
Der zuvor beschriebene Lebenszyklus ist in den drei Gruppen von Bryophyten ziemlich ähnlich, mit der Ausnahme, dass einige Strukturen in ihrer Morphologie und Disposition variieren.
