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Blechnum attenuatum und andere Farne, die am Montagu Pass im Westkap wachsen. Dies ist die Sporophytenphase des Farnlebenszyklus. Foto: Diane Turner, iSpot.

Das Factsheet in der Juni-Ausgabe 2016 von Veld & Flora folgt auf das Factsheet in der März-Ausgabe 2016 von Veld & Flora, vol. 102(1), und den Veld & Flora Factsheets zur Klassifikation des Lebens in Bd. 98(3) September 2012 und zur Pflanzenklassifikation in Bd. 101(4) Dezember 2015.

Farnblätter mit Sori. Foto: Clare Archer, iSpot.

A DIVERSITY OF FERNS

Farne oder Pteridophyten sind eine Gruppe primitiver Pflanzen. Dazu gehört der bekannte Farn mit seinen anmutigen Wedeln, aber auch eine große Vielfalt farnartiger Pflanzen, die in einer Vielzahl von Lebensräumen wachsen, von schattigen, feuchten Wäldern bis hin zu Wüsten. Wie Moose und Leberblümchen (Bryophyten) haben sie keine Samen, Blüten oder Früchte und vermehren sich durch Sporen. Sie wachsen meist auf trockenem Land, brauchen aber dennoch Wasser, um sich fortzupflanzen. Im Gegensatz zu den Bryophyten haben sie ein Gefäßsystem (spezialisiertes Gewebe für den Transport von Wasser und Nährstoffen – Xylem und Phloem).

Farnpflanzen werden gewöhnlich als Pteridophyten bezeichnet, zu denen alle sporentragenden Gefäßpflanzen gehören. In älteren Klassifizierungen wurden diese Pflanzen informell in „echte Farne“ und „Farnverwandte“ unterteilt. Zu den „Farnverwandten“ gehörten die Klumpfußgewächse, die Ährenmoose, die Rippengewächse, die Quirlfarne und die Schachtelhalme. Neue Forschungen in der Molekularbiologie haben einige Änderungen in der Farnklassifizierung erforderlich gemacht. Um die evolutionären Beziehungen genauer widerzuspiegeln, schlagen die Wissenschaftler nun vor, die sporentragenden Gefäßpflanzen in zwei formale Gruppen zu unterteilen: Lycophyten und Monilophyten.

Zu den Lycophyten gehören die Clubmosses, von denen es im südlichen Afrika drei Gattungen gibt: Huperzia, Lycopodiella und Lycopodium, die Spikemosses, die eine einzige Gattung Selaginella mit zehn Arten im südlichen Afrika enthalten, und die Quillworts, die ebenfalls eine einzige Gattung, Isoetes, mit mindestens 14 Arten im südlichen Afrika enthalten. Diese uralte Pflanzengruppe war einst mit ausgestorbenen Riesenarten von Klumpfußgewächsen, die bis zu 40 m hoch wurden, sehr produktiv.

Zu den Monilophyten gehören die Schlangenzungenfarne, von denen eine Gattung, Ophioglossum, im südlichen Afrika heimisch ist, die Schneebesenfarne, von denen eine Art, Psilotum nudum, im südlichen Afrika heimisch ist, die Schachtelhalme, von denen eine Art, der Afrikanische Schachtelhalm (Equisetum ramosissimum), im südlichen Afrika beheimatet ist, die Kartoffelfarne, von denen nur eine Art, Ptisana fraxinea, im südlichen Afrika beheimatet ist, und die Leptosporangiaten-Farne, die größte und vielfältigste Gruppe, die etwa 270 im südlichen Afrika beheimatete Arten umfasst.

Der Afrikanische Schachtelhalm (Equisetum ramosissimum subsp. ramosissimum var. altissimum) ist die einzige Schachtelhalmart im südlichen Afrika. Die Sporen werden unter Sporangiophoren in den zapfenartigen Strukturen an den Spitzen einiger Stängel getragen. Foto: Clare Archer, iSpot.

Nahezu alle Landpflanzen pflanzen sich durch zwei unterschiedliche, sich abwechselnde Lebensformen fort: eine sexuelle Phase, in der Gameten oder Geschlechtszellen produziert und freigesetzt werden und eine Befruchtung möglich ist, und eine Ausbreitungsphase. Dies ist eine Anpassung, die die Pflanzen von einem Leben unter Wasser befreit und es ihnen ermöglicht, auf dem Land zu leben und sich fortzupflanzen. Die sexuelle Phase wird als GAMETOPHYTE oder haploide (n) Generation bezeichnet und die Ausbreitungsphase ist die SPOROPHYTE oder diploide (2n) Generation.

Bei Farnen gipfelt die Ausbreitungsphase in der Produktion von haploiden (n) Sporen (d.h. jede Spore hat einen einzigen Chromosomensatz), die aus Kapseln (Sporangien) an der Unterseite der Farnblätter freigesetzt werden. Diese Sporen keimen und wachsen zu winzigen, freilebenden Pflanzen, dem Prothallus. Dies ist die sexuelle (oder gametophyte) Generation der Farnpflanze. Haploide (n) Geschlechtszellen oder Gameten werden in den Geschlechtsorganen (den Antheridien und Archegonien) an der Unterseite des Prothallus gebildet. Die männlichen Geschlechtszellen (Spermien) schwimmen dann zu den weiblichen Geschlechtszellen (Eiern) in den Archegonien des Prothallus. Obwohl Farne meist an Land wachsen, benötigen sie also Wasser, um die Befruchtung zu ermöglichen. Nach der Verschmelzung von Ei- und Samenzelle – oder Befruchtung – entsteht eine diploide (2n) Zygote mit zwei Chromosomensätzen. Die Zygote wächst durch Zellteilung, in einem Prozess, der Mitose genannt wird, zur ausbreitungsfähigen (oder sporophyten) Generation der Farnpflanze heran, die der bekannte Farn ist, den wir überall wachsen sehen.

Die diploiden (2n) sporophyten Farnpflanzen produzieren Sporangien oder Kapseln an den Unterseiten ihrer Blätter, in denen haploide (n) Sporen produziert werden. Die schwarzen Punkte, die wir normalerweise auf dem Blatt sehen, sind Sori (Singular Sorus), die aus Sporangien bestehen. Die Sporen in den Kapseln haben einen Zellteilungsprozess durchlaufen, der Meiose genannt wird und zu vier Tochterzellen führt, die jeweils die Hälfte der Chromosomenzahl der Mutterzelle aufweisen. Die Sporen werden verbreitet, keimen und wachsen zu haploiden Gametophyten heran – und so setzt sich der Zyklus fort.

Obwohl also der Gametophyt (n) und der Sporophyt (2n) zwei verschiedene Pflanzen sind, ist der Sporophyt bei den Farnen das, was wir sehen und als Farn kennen. Dies unterscheidet sich vom Lebenszyklus der Moose, Nadelbäume und Blütenpflanzen, die in den vorhergehenden und nachfolgenden Merkblättern behandelt werden.

Einige Farne verzichten auf die sexuelle Phase des Zyklus und vermehren sich vegetativ. Siehe ‚The ferns of the Ntendeka Wilderness‘ in Veld & Flora 67(4), 118-120, Dezember 1981.

In der Ausgabe 1981 von Veld & Flora, lesen Sie über ‚The ferns of the Ntendeka Wilderness‘ Veld & Flora 67(4), 118-120. Lesen Sie in der Ausgabe 1998 über ‚Die Farne von Mariepskop‘ Veld & Flora 84(4) 116-117. In der Ausgabe von 1994 lesen Sie ‚The weedy ferns of Ferncliffe: Ungewöhnliche Eindringlinge bedrohen die Flora von Natal‘ Veld & Flora 80(3), 88-90.

‚To be or not to be a fern ally‘ von Ronell und Arrie Klopper, Pteridoforum 80: Januar 2007.

Entdecken Sie mehr über südafrikanische Farne, indem Sie iSpot besuchen – und nach ‚Farnen‘ oder Wikipedia suchen.

LINKS ZUM LEHRPLAN

GRADE 11 Lebenswissenschaften, Bereich 1: Vielfalt, Wandel und Kontinuität. Thema: Biodiversität der Pflanzen. Inhalt: Gruppierung von Moospflanzen, Pteridophyten, Gymnospermen und Angiospermen.

GRADE 12 Biowissenschaften, Bereich 1: Leben auf molekularer, zellulärer und Gewebeebene. Thema: Meiose: der Prozess der Reduktionsteilung Zwecke der Reduktionsteilung (Gametenbildung und Ausnahmen: Moose, Farne), Bedeutung der Meiose: Diploid zu Haploid: Produktion von Gameten.

TEXT von Caroline Voget mit Unterstützung von Dr. Ronell R Klopper, South African National Plant Checklist Co-ordinator, SANBI. Die folgenden Bücher und Websites wurden konsultiert: The Story of Life and the Environment: An African perspective von Jo van As, Johann du Preez, Leslie Brown und Nico Smit, herausgegeben von Struik Nature, sowie von Online-Seiten, darunter: Die Website des Iziko-Museums, das Online-Lehrbuch, Prentice Hall, Wikipedia und die Enzyklopädie des Lebens.