Pflanzen sind Organismen, die einen Großteil des Lebens auf der Erde ermöglichen. Sie sind vielzellige Lebewesen, die ihre Energie durch einen besonderen Prozess gewinnen und sich auf vielfältige Weise fortpflanzen. Als grundlegende Lebensform bilden sie die Basis vieler Ökosysteme und sind für die Atmosphäre entscheidend. Sie kommen in einer enormen Vielfalt vor, von winzigen Moosen bis zu riesigen Bäumen.
Der grundlegende Aufbau einer Pflanze
Eine typische Pflanze besteht aus drei Hauptorganen: den Wurzeln, der Sprossachse und den Blättern. Diese Organe arbeiten zusammen, um die Pflanze zu verankern, zu ernähren und ihr Wachstum zu ermöglichen.
Die Wurzeln verankern die Pflanze im Boden und nehmen Wasser sowie gelöste Mineralstoffe aus dem Erdreich auf. Feine Wurzelhaare an ihrer Oberfläche vergrößern die Aufnahmefläche erheblich, was eine effizientere Nährstoff- und Wasseraufnahme ermöglicht. Bei einigen Pflanzen, wie Karotten oder Rüben, dienen die Wurzeln auch als Speicherorgane für Nährstoffe.
Oberhalb des Bodens erhebt sich die Sprossachse, auch als Stängel oder Stamm bezeichnet. Sie trägt die Blätter und Blüten und sorgt für die Stabilität der Pflanze. Innerhalb der Sprossachse verlaufen Leitbündel, die Wasser und Mineralstoffe von den Wurzeln zu den Blättern und umgekehrt transportieren.
Die Blätter sind flache, grüne Strukturen, die an der Sprossachse angeordnet sind. Ihre Hauptfunktion ist die Aufnahme von Sonnenlicht, was sie zu den primären Orten der Energiegewinnung macht. Über winzige Öffnungen, die Spaltöffnungen, nehmen Blätter Kohlenstoffdioxid aus der Luft auf und geben Sauerstoff sowie Wasserdampf ab.
Wie Pflanzen Energie gewinnen
Pflanzen erzeugen ihre eigene Nahrung durch einen Prozess namens Photosynthese. Dieser biochemische Vorgang findet in den Chloroplasten statt, kleinen Organellen in den Pflanzenzellen. Der grüne Farbstoff Chlorophyll in den Chloroplasten fängt Lichtenergie ein.
Für die Photosynthese benötigt die Pflanze drei grundlegende Zutaten: Sonnenlicht als Energiequelle, Kohlenstoffdioxid aus der Luft und Wasser. Diese Stoffe werden in den Chloroplasten umgewandelt. Das Ergebnis dieses Prozesses ist Glukose, ein Zucker, der der Pflanze als Energiequelle dient, und Sauerstoff, der als Nebenprodukt freigesetzt wird.
Der Prozess der Photosynthese kann als eine “solare Zuckerfabrik” verstanden werden. Die Lichtenergie wird zunächst in chemische Energie umgewandelt. Diese chemische Energie wird dann genutzt, um aus Kohlenstoffdioxid und Wasser Glukose zu synthetisieren. Der dabei entstehende Sauerstoff wird von der Pflanze nicht benötigt und an die Umgebung abgegeben, was für die Atmung der meisten Lebewesen auf der Erde wichtig ist.
Fortpflanzungsmethoden von Pflanzen
Pflanzen haben verschiedene Wege entwickelt, um Nachkommen zu erzeugen, die sich in sexuelle und asexuelle Fortpflanzung unterteilen lassen. Beide Strategien ermöglichen die Verbreitung und den Erhalt der Pflanzenart.
Bei der sexuellen Fortpflanzung spielen Blüten, Pollen und Samen eine Rolle. In den Blüten befinden sich die Fortpflanzungsorgane: Staubblätter produzieren männlichen Pollen und der Stempel enthält weibliche Eizellen. Die Übertragung des Pollens auf die Narbe des Stempels, oft durch Wind oder Insekten, führt zur Befruchtung.
Nach der Befruchtung entwickelt sich die befruchtete Eizelle zu einem Samen, der die embryonale Pflanze und Nährstoffe für ihren frühen Wachstum enthält. Dieser Samen kann unter günstigen Bedingungen keimen und zu einer neuen Pflanze heranwachsen. Pflanzen können zwittrige Blüten mit beiden Geschlechtsorganen haben, oder getrennte männliche und weibliche Blüten auf derselben oder verschiedenen Pflanzen.
Pflanzen können sich auch asexuell, also ungeschlechtlich oder vegetativ, vermehren, wodurch genetisch identische Klone der Mutterpflanze entstehen. Beispiele hierfür sind Ausläufer, wie sie Erdbeerpflanzen bilden, an deren Enden sich neue Pflänzchen entwickeln. Eine andere Methode ist die Bildung von Knollen, wie bei Kartoffeln, bei denen aus den “Augen” neue Pflanzen wachsen können.
Vielfalt im Pflanzenreich
Das Pflanzenreich ist vielfältig und umfasst etwa eine Million bekannte Arten, die sich in verschiedene Hauptgruppen einteilen lassen. Diese Gruppen zeigen eine Entwicklung von einfacheren zu komplexeren Strukturen und Fortpflanzungsstrategien.
Moose sind einfache Pflanzen, die keine echten Wurzeln, Stängel oder Blätter besitzen, sondern wurzelartige Strukturen, Stämmchen und Blättchen. Sie vermehren sich über Sporen und sind oft in feuchten Umgebungen zu finden, da sie für die Fortpflanzung auf Wasser angewiesen sind.
Farne verfügen über echte Wurzeln, Sprossachsen und Blätter. Im Gegensatz zu Moosen besitzen sie ein Leitgewebe für den Wassertransport. Auch sie vermehren sich über Sporen, die sich an der Unterseite ihrer Blätter bilden.
Nacktsamer, wie Nadelbäume und Ginkgo, zeichnen sich dadurch aus, dass ihre Samenanlagen nicht in einem Fruchtknoten eingeschlossen sind. Ihre Samen liegen “nackt” auf den Schuppen von Zapfen. Die Ausbreitung des Pollens erfolgt bei vielen Nacktsamern durch den Wind.
Die Bedecktsamer, auch Blütenpflanzen genannt, sind die artenreichste und wirtschaftlich bedeutendste Gruppe der Pflanzen. Ihr Hauptmerkmal ist die Ausbildung von Blüten und die Tatsache, dass ihre Samen in einem Fruchtknoten eingeschlossen sind, der sich nach der Befruchtung zur Frucht entwickelt. Dazu gehören alle Pflanzen, die der Mensch nutzt, wie Laubbäume, Kräuter und Getreidearten.