Slider

Die Evolution der Pflanzen, vom Landgang zu unseren Bäumen

"Vorabversion, Artikel noch ohne Korrekturlesen"

Die Artenvielfalt der Pflanzen die heute auf unserem Planeten vorkommt ist gigantisch. Vermutlich gibt es mehrere hunderttausend Pflanzen auf unserem Planeten, diese sind wie auch das tierische Leben einstmals aus dem Wasser aufs Land übergegangen.

Man glaubt heute, dass die Entwicklung der Pflanzen mit den Grünalgen über die Moose zu den Farnen und letztlich zu den Samenpflanzen, erst als Nacktsamer, dann als Bedecktsamer von statten ging.

Eine Entwicklung die vor 480-460 Millionen Jahren im Ordovizium stattfand.

Die Eroberung der Landoberfläche ist wie man heute glaubt durch Algen erfolgt, wohl aber nicht aus dem Meer, sondern über mit Süßwasser gefüllte Wasserlandschaften.

Durch molekularbiologische Untersuchung der Sequenzen heute vorkommender Pflanzen mit Jochalgen (Zygnematales) konnten diese als die engsten Verwandten der Landpflanzen eingeordnet werden.

Da Jochalgen im Süßwasser leben, deshalb geht man davon aus, dass die Eroberung der Pflanzen auf das Land vom Süßwasser ausgegangen ist.
Vermutlich wurden die Algen, die zuerst eine Entwicklung von einzelligen zu mehrzelligen Algen mit komplexeren Strukturen abgeschlossen hatten, durch wechselnde Wasserstände gezwungen waren, sich an Trockenheit anzupassen. Ein Vorgang der zu einer Alge geführt hat, die auch nachdem sie trocken auf dem Land liegen blieb weiter existieren und sich vermehren konnte.

In der Zeit, als die Algen diese ersten Schritte unternahmen, bestand das Land aus blankem Felsen, Geröll und durch Erosion entstandenem Sand. Die heute vorkommende Schicht aus Erde entstand natürlich erst durch Humusbildung die auf absterbende Pflanzen zurückzuführen ist.

Bartflechte in LaubbaumEs gibt Vermutungen, dass die Algen erst durch eine "Zusammenarbeit" mit Pilzen diesen kargen Lebensraum für sich erschließen konnten.

Wahrscheinlich besiedelten die Pilze schon vor den Pflanzen das Land. Durch symbiotische Lebensgemeinschaften zwischen einem oder mehreren Pilzen und einer Alge entstehen Flechten (Lichen). In dieser Gemeinschaft betreibt die Alge Photosynthese, der Pilz verhilft der Alge zu einem stabilen vor Trockenschäden durch Sonneneinstrahlung schützendes Gerüst, versorgt sie zudem mit Mineralien.

Das ist aber nur eine von vielleicht mehreren Möglichkeiten die den Landgang der Pflanzen ermöglichte. Um Sporen aus dem Oman, die rund 470 Millionen Jahre alt sein sollen, haben Forscher 2003 eine Wachsschicht gefunden. Die Wachsschicht in der die Sporen eingehüllt waren, ähnelt der Cuticula heute lebender Landpflanzen, auch sie schützt die Pflanze vor Austrocknung.

Reste von Sporen, vermutlich waren es moosartige Pflanzen, die mit einiger Sicherheit den Landpflanzen zugeordnet werden können, konnten auf mindestens 475 Millionen Jahren datiert werden. Als die ältesten Entwicklungslinien der Landpflanzen gelten die drei Gruppen der Moospflanzen, Lebermoose (ca. 5500 Arten), Hornmoose (ca. 200 Arten) und Laubmoose (ca. 10000 Arten).

Aus den Moospflanzen entwickelten sich vor etwa 425 bis 400 Millionen Jahren an der Wende des Silurs zum Devon Gefäßpflanzen, zu denen die Farne gehören. Ein wichtiger Schritt dabei war natürlich die Bildung eines Wurzelsystems mit dem sich die Pflanzen am Boden verankern und möglicherweise auch Nährstoffe aufnehmen konnten. Die ältesten gefundenen Fossilien vollständiger Landpflanzen wurden auf diese Zeit datiert.

Anders als bei den Moosen besaßen diese Fossilien zum Teil schon aufrechte und gabelig verzweigte Sprossen mit einem Wasserleitsystem aus verholzten Zellen, allerdings noch keine Blätter. Dass schon diese frühen Pflanzen auf Mykorrhiza-Pilzen angewiesen waren, lässt sich im Wurzelbereich erkennen. Diese frühen als Fossilien gefundenen Landpflanzen sind dann im Laufe der Evolution wieder verschwunden, heute sind von ihnen keine lebenden Vertreter mehr erhalten.

Es lassen sich aber erste aus Moose entstandene Farne und Schachtelhalme bis ins Devon zurückverfolgen, wobei die meisten der heute vorkommenden Farne erst vor etwa 80 Millionen Jahren entstanden sind.

Sumpfige Tropenwälder beherrschen das Karbon

Nach dem Ende des Devons folgte vor etwa 360–300 Millionen Jahren das Karbon. Auch in der Landschaft die einmal zu Deutschland gehören wird, herrschte zu dieser Zeit ein warmes und feuchtes Klima, sumpfige Tropenwälder dominierten. Erste Baumfarne haben sich entwickelt, aus diesen gehen die Bärlappgewächse hervor. Bärlappgewächse waren die ersten Pflanzen die einfache Blätter und erste baumförmige Arten wie die Schuppenbäume und die Siegelbäume (Sigillaria) hervorbrachten die schon im frühen Perm wieder ausstarben.

Mit den heutigen krautigen Bärlappgewächsen haben diese aber wenig gemein, die Baumgewächse erreichen Höhen bis über 40 Meter. Heute bilden diese einstigen „Baumriesen“ neben den Schachtelhalmen, die bis zu 30 Metern und 1 Meter Stammdurchmesser erreichten, einen großen Anteil an unserer Steinkohle, aber dazu gleich mehr.

Vor rund 350 Millionen Jahren bildeten sich aus den Farnen die ersten Samenpflanzen. Die Arten dieser frühen Samenpflanzen sind heute aber nicht mehr existent. Im Unterschied zu Farnpflanzen, die sich über Sporen vermehren, werden bei Samenpflanzen die Samen in einer schützenden Hülle auf der Mutterpflanze weiterentwickelt, die dort auch die Eizellen hervorbringt. Nach der Befruchtung der Eizelle durch eine im Pollen enthaltene männliche Keimzelle entsteht aus ihr der Samen, der dann verbreitet wird und eine neue Pflanze hervorbringt.

Die ersten Samenpflanzen waren Nacktsamer, bei dem die Fruchtblätter, anders als bei Bedecktsamern (Laubbäumen) nicht ganz geschlossen sind. Unsere Koniferen oder Nadelhölzer von denen es heute ca. 600 Arten gibt gehören zu ihnen.

Klimatische und geologische Veränderungen führen zu neuen Arten

Um zu erklären, warum die Natur überhaupt gezwungen war diese Pflanzen zu entwickeln, müssen wir etwas ausholen. Die Evolution der Pflanzen ist genau wie die des Menschen ein Anpassen an klimatische und geologische Veränderungen. Die Veränderungen die zur Entwicklung des Menschen führten fanden vermutlich vor 17 bis 14 Millionen Jahren im Zeitalter des Miozäns statt.

Die Entwicklung die zu unseren noch heute vorkommenden Nadelbäumen führt, dürfte wohl auf die Entstehung des Superkontinent Pangaea zurückzuführen sein. Er wurde gebildet bei der Vereinigung der zwei vorkommenden Kontinente Laurussia und Gondwana.

Bis zu dieser Zeit herrschte ein feuchtwarmes Klima, besonders im Oberkarbon war auch Deutschland von Urwald und Sümpfen bedeckt.

Riesenmammutbaum (Sequoiadendron giganteum)Abgestorbene Bäume und anderes organisches Material sammelte sich in Senken und verwandelte sich im Laufe der Jahrmillionen durch den Druck darüberliegender Sedimente zu Steinkohle, wie wir sie aus dem Ruhrgebiet oder dem Saarland kennen. Steinkohleflöze gab es aber auch im Schwarzwald, so wurden von 1753 bis 1945 rund 500.000 Tonnen Kohle im Schwarzwald gefördert. Eines dieser Steinkohleflöze gab es sogar bei Baden-Baden.

Das sich nicht mehr Holz (Lignin) angesammelt hatte, das diese Steinkohleflöze bildete, vermuten Forscher liegt auch am Aufkommen von Weissfäulepilzen am Ende des Karbons, die dieses Lignin jetzt abbauen konnten.

Als die Vereinigung der beiden Großkontinente vor etwa 300 Mio. Jahren zu Ende ging, wurde das Innere des Superkontinent Pangaea über viele tausende Kilometer vom Meer getrennt. Es wurde langsam trockener auf der Erde, Bärlapp-, Farn- und Schachtelhalmbäume waren dafür nicht gerüstet.
Mit dem Rückgang der Bärlapp-, Farn- und Schachtelhalmbäumen die auf die Verbreitung ihrer Sporen überwiegend auf das Wasser angewiesen waren, entstand langsam ein Wald aus Nadelbäumen. Diese sollten über 200 Millionen Jahre das Landschaftsbild der bewaldeten Gebiete unserer Erde beherrschen.

Eine Sumpfbaumart, die ihre Entstehung in dieser Zeit hat und bis heute überlebt hat, ist der Ginkgo. Der Ginkgobaum ist eine Übergangsart zwischen den Nadel- und Laubbaumarten, für unsere Zone heute aber nicht mehr von Bedeutung.

Nadelbäume

Die heute vorkommenden Nadelholzgewächse sind holzige Pflanzen, die meisten Arten sind Bäume. Es gibt Nadelbäume fast überall auf der Welt. Den Schwerpunkt ihrer Verbreitung haben sie jedoch in den temperaten Gebieten der Nordhemisphäre. In den tropischen Wäldern Zentralafrikas und Amazoniens fehlen sie jedoch. In hochgelegenen tropischen Regenwäldern, wie man sie etwa in Südostasien findet, kommen Nadelholzgewächse dagegen vor.

Gebeugte Waldkiefer im Naturschutzgebiet Sanddünen bei SandweierEs gibt Nadelbäume in Größen von weniger als einem Meter, es gibt aber auch Arten die über einhundert Meter hoch werden. Der momentan höchste Baum der Welt ist mit etwa 116 Metern Stammlänge ein Küstenmammutbaum (Sequoia sempervirens) der „Hyperion“ im Redwood-Nationalpark im Nordwesten Kaliforniens, er ist über 1200 Jahre alt, der Küstenmammutbaum besitzt jedoch nur einen Stammdurchmesser von etwa 4,60 Meter.

Ein Stammumfang von etwa 11 Meter hat der etwa 2500 Jahre alte "General Sherman Tree" ein Berg- oder Riesenmammutbaum (Sequoiadendron giganteum). Mit einem Volumen von 1486,9 Kubikmetern, 84 Metern Höhe und 31 Metern Umfang gebührt ihm die Ehre des mächtigsten Baumes der Welt.

Aber auch er muss sich was die „Dicke“ betrifft einer in Santa Maria de Tule in Mexiko stehenden Mexikanische Sumpfzypresse (Taxodium mucronatum) genannt „El árbol del Tule“ („Baum von Tule“) beugen. Mit einem Stammdurchmesser von etwa 14 Metern oder 58 Metern Stammesumfang ist der Baum, der älter als 2000 Jahre ist, aber „nur“ etwa 42 Meter hoch.


Auch die ältesten Bäume der Erde sind Nadelbäume, ein 5070 Jahre altes Exemplar der Langlebigen Kiefer (Pinus longaeva) gilt als ältester Baum der Erde. Eine unscheinbare Gemeine Fichte in Schweden, die nach einem Hund benannt wurde ist Old Tjikko, mit 9550 Jahren ist sie der älteste lebende individuelle Klonbaum.

Taubenschwänzchen (Macroglossum stellatarum) in Achkarren im KaiserstuhlAlles Rekorde mit denen wir in Deutschland nicht aufwarten können, der höchste amtlich vermessene Baum Deutschlands, vielleicht sogar des Kontinents ist ein erst Anfang 20. Jahrhunderts gepflanzter Baum. Die als „Waldtraut vom Mühlwald“ bekannte Douglasie wurde 1913 als dreijährige Pflanze an den jetzigen Standort im Freiburger Stadtwald gepflanzt. Mit einem Alter von nur wenig über 100 Jahren besitzt der Baum aber schon eine Höhe von ca. 65 Metern, der Stammumfang am Fuß beträgt über 3 Meter (Stand 2019).

Blütenpflanzen

Wann die Entwicklung der Blühpflanzen ihren Anfang nahm ist genau wie ihre Entstehungsgeschichte nicht geklärt. Im Wesentlichen gibt es drei Gruppen von Hypothesen die eine mögliche Entstehung beschreiben, auf die einzugehen hier nicht möglich ist.

Im Jahr 2013 wurden fossile Pollen in Bohrkernen wissenschaftlich beschrieben, deren Alter auf 252 bis 247 Millionen Jahren datiert wurde; das heißt, dass die Entwicklung der Blütenpflanzen wahrscheinlich in der mittleren Trias einsetzte.

Vor etwa 160 – 140 Millionen Jahren in der Kreidezeit sind die ersten Blütenpflanzen als Bedecktsamer bekannt, bei ihnen sind anders als bei den Nacktsamern die Samenanlagen in einem geschlossenen Fruchtblatt eingeschlossen.

Mit ca. 250.000 Arten bilden sie heute die erfolgreichsten Pflanzengruppe überhaupt. Wie die Bedecktsamer entstanden sind, darüber ist die Wissenschaft sich noch uneinig, Ihr Erfolgsrezept beruht aber auf das Einbeziehen von Tieren als Bestäuber der Blüten und als Ausbreiter der Früchte und Samen.

Buchenwald im Naturschutzgebiet um die BattertfelsenLaubbäume

Erst vor rund 100 Millionen Jahren wurde die „fast“ Alleinstellung der Nadelbäume gebrochen, es entwickelten sich mit den Laubbäumen Blütenpflanzen, die in unseren Breiten zum vorherrschenden Wald wurden. Als Laubbaum werden alle Bäume aus der Gruppe der Bedecktsamer bezeichnet in Abgrenzung von den Nadelbäumen den Kiefernartigen.

Zu den Laubbäumen gehören über 60 verschiedene Familien, unter ihnen gibt immergrüne wie die Stechpalme (Ilex) oder, wie die in unserem Breiten typischen sommergrünen Laubbäume.

Auch wenn es ihn heute nicht mehr gibt, es ist ein Laubbaum dem der Titel des höchsten Baumes der Erde gebührt, mit einer Höhe von 132,58 Metern hält ein im 19. Jahrhundert gemessener australischer Rieseneukalyptus diesen Rekord.

 Informationen zum Urheberecht:

Die in diesem Artikel eingestellten Bilder dürfen unverändert und unter Angabe der Quelle kopiert und zum Zweck der öffentlichen Berichterstattung in allen Medien weiterverarbeitet werden.

Quellen alle April 2020
https://www.botgarten.uni-mainz.de/ausstellungen-und-jahresthemen/evolution-der-landpflanzen/
https://www.planet-wissen.de/natur/pflanzen/landpflanzen/landpflanzen-farne-100.html
https://www.planet-wissen.de/natur/pflanzen/landpflanzen/index.html
https://www.planet-wissen.de/natur/umwelt/lebendiger_boden/pwiewissensfragesymbiose100.html
https://de.wikipedia.org/wiki/Landgang_(Biologie)
https://de.wikipedia.org/wiki/Flechte
https://de.wikipedia.org/wiki/Pilze#Evolution
https://de.wikipedia.org/wiki/Nacktsamige_Pflanzen
https://de.wikipedia.org/wiki/Koniferen
https://www.sdw.de/waldwissen/oekosystem-wald/geschichte-des-waldes/index.html
https://de.wikipedia.org/wiki/Baum
Vorlesung Botanik II, 8. Stunde/ Franz Oberwinkler https://timms.uni-tuebingen.de/tp/UT_20050426_001_botanik2_0001?starttime=961
https://www.wald.de/laubbaum-nadelbaum/
https://www.pflanzenforschung.de/de/pflanzenwissen/journal/auf-tauchgang-eine-der-ersten-bluetenpflanzen-hat-sich-10483
https://de.wikipedia.org/wiki/Bedecktsamer

Joomla templates by a4joomla
Cookies erleichtern die Bereitstellung unserer Dienste. Mit der Nutzung unserer Dienste erklären Sie sich damit einverstanden, dass wir Cookies verwenden.
Weitere Informationen Ok Ablehnen