Der Lebenszyklus der Farne unterscheidet sich von dem anderer Landpflanzen, da sowohl die Gametophyten- als auch die Sporophytenphase freilebend sind. Dieses interaktive Bild veranschaulicht den Wechsel der Generationen bei Farnen.
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Die Meiose ist eine Art der Zellteilung, bei der Gameten entstehen – Zellen, die nur halb so viele Chromosomen enthalten wie die Mutterzelle. Bei Farnen sind diese Zellen die Sporen.
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Dr. Leon Perrie
Die typische große Farnpflanze produziert durch Meiose Sporen, die die Hälfte der Chromosomenzahl der großen Mutterpflanze haben.
Video: © University of Waikato
Sporen
Sporen sind kleine reproduktive Strukturen, die aus dem Sporangium freigesetzt werden.
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Dr. Leon Perrie
So ist eine Spore das Produkt der Meiose. Bei Farnen ist sie winzig. Wenn man sich ein Lineal vorstellt und überlegt, wie groß ein Zentimeter ist, und das durch 10 teilt, dann hat man einen Millimeter, und dann teilt man das wieder durch 10 und halbiert es. Das ist ungefähr die Größe der Spore.
Video: © University of Waikato
Mikroskopische Aufnahme einer Spore, Australasian Pollen & Sporenatlas, Creative Commons 3.0
Keimung der Sporen
Die freigesetzten Sporen wachsen zu einem Gametophyten heran – sehr kleine herzförmige Strukturen.
Transkript
Dr. Leon Perrie
Die Sporen werden in den Wind freigesetzt. Wenn diese Sporen an einem geeigneten Ort landen, wachsen sie zu einem so genannten Gametophyten heran, und das ist eine ganz eigene, individuelle Pflanze. Er ist winzig, vielleicht so groß wie ein Fingernagel, und sieht aus wie eine kleine, dünne, grüne Platte. Sie produziert die Geschlechtszellen – die Eier und die Spermien.
Video: © University of Waikato
Micrograph of spore, Australasian Pollen & Spore Atlas, Creative Commons 3.0
Gametophyten (Prothallus)
Gametophyten enthalten sowohl weibliche (Archegonium) als auch männliche (Antheridium) Geschlechtsorgane. Sie reifen zu unterschiedlichen Zeiten, um die Chancen für eine gegenseitige Befruchtung und genetische Variation zu erhöhen.
Der Prothallus ist der Gametophyt des Farns. Er ist eine grüne, photosynthetische Struktur, die eine Zelle dick, gewöhnlich herz- oder nierenförmig, 3-10 mm lang und 2-8 mm breit ist. Es ist sehr schwierig, ihn im Busch zu finden, da er so winzig ist. Sie hat keine Wurzeln, Stängel oder Blätter, aber sie hat Rhizoide, die sie im Boden verankern und die Absorption fördern. An der Unterseite des Prothallus werden die Gameten aus den männlichen und weiblichen Geschlechtsorganen produziert. Der Prothallus hat sowohl männliche als auch weibliche Geschlechtsorgane.
Anerkennung: Public domain
Archegonium
Das Archegonium ist das weibliche Geschlechtsorgan. Es handelt sich um flaschenförmige Strukturen, die ein Ei produzieren, das von den Spermien erreicht wird, die den Hals hinunterschwimmen.
Anmerkung: Ohio State University
Antheridium
Das Antheridium ist das männliche Geschlechtsorgan. Es handelt sich um kleine kugelförmige Strukturen, die geißelartige Spermien produzieren.
Acknowledgement: Ohio State University
Befruchtung
Die Befruchtung findet statt, wenn sich das Ei und das Sperma des Farns zu einer Zygote verbinden. Farnpflanzen benötigen Wasser, damit sich die Spermien bewegen können, um das Ei zu erreichen. Die Zygote ist eine Kombination aus dem genetischen Material von Ei und Spermium und enthält einen vollständigen DNA-Satz zur Bildung einer neuen Farnpflanze.
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Dr Leon Perrie
Die Spermien müssen durch Wasser schwimmen, um zu den Eiern zu gelangen. Die Eier werden im Gametophyten untergebracht oder gehalten, und diese Abhängigkeit vom Wasser ist der Grund, warum Farne so oft mit feuchten Lebensräumen in Verbindung gebracht werden. Gelingt es den Spermien, zu einer Eizelle zu gelangen, kommt es zur Befruchtung, bei der die beiden – Spermien und Eizellen – zusammenkommen. Dadurch verdoppelt sich die Anzahl der Chromosomen, und es entsteht wieder eine ganz neue typische Farnpflanze, und der Zyklus wiederholt sich.
Video: © University of Waikato
Archegonium Bild mit freundlicher Genehmigung der Ohio State University
Entwickelnder Sporophyt
Die Zygote entwickelt sich aus dem Prothallus (Farn-Gametophyt). Sie wächst durch Mitose und entwickelt sich zu einer jungen Farnpflanze.
Acknowledgement: George Shepherd
Reifer Sporophyt
Die reife Farnpflanze besteht aus drei Hauptteilen – dem Rhizom, den Wedeln und den Sporangien. Die reife Farnpflanze ist die Struktur des Sporophyten, der Sporen produziert, die aus den Sporangien freigesetzt werden.
Dankeschön: Steve Attwood
Sporangien (in Sori gebündelt)
Sori sind Klumpen von Sporangien, die die reproduktiven Sporen enthalten. Man findet sie auf der Unterseite der Farnwedel.
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Dr. Leon Perrie
Die Sporangien sind die Struktur, die Sporen produziert. Bei Farnen sind die Sporangien meist zu bestimmten größeren Strukturen zusammengefasst. Wenn man einen Farnwedel umdreht, kann man Linien sehen, und das sind Anhäufungen von Sporangien.