Die Sporophytengeneration: Der Sichtbare Farn
Die sichtbare Form des Wurmfarns, die wir in Wäldern und Gärten sehen, gehört zur Sporophytengeneration. Diese Phase des Lebenszyklus ist diploid, was bedeutet, dass ihre Zellen zwei vollständige Chromosomensätze enthalten. Der Sporophyt ist der dominierende Teil des Farnlebenszyklus und entwickelt die markanten, gefiederten Wedel, die den Farn charakterisieren.
Lesen Sie auch
Sporenbildung auf der Blattunterseite
Die ungeschlechtliche Fortpflanzung des Sporophyten erfolgt über Sporen, die auf der Blattunterseite der Farnwedel gebildet werden. Dort finden sich oft zahlreiche Gruppen kleiner, bräunlicher Strukturen, sogenannte Sori. Innerhalb dieser Sori entwickeln sich in Sporangien die Sporen. Diese sind haploid, tragen also nur einen einfachen Chromosomensatz.
Ausbreitung der Sporen und Keimung
Wenn die Sporen reif sind, platzen die Sporangien auf und die Sporen werden freigesetzt. Diese leichten, staubartigen Sporen werden vom Wind verbreitet und können weite Strecken zurücklegen. Fällt eine Spore auf einen geeigneten Standort – wie feuchte Erde oder Moos – kann sie keimen. Es bildet sich ein kleines, unscheinbares Gebilde, das Prothallium oder Gametophyt genannt wird, welches die nächste Phase im Lebenszyklus des Farns einleitet.
Die Gametophytengeneration: Das Unscheinbare Prothallium
Neben dem weithin sichtbaren Sporophyten tritt der unscheinbare Gametophyt oder Prothallium auf. Diese Phase des Lebenszyklus ist deutlich kleiner und oft leicht zu übersehen, da sie gewöhnlich nur einige wenige Millimeter groß ist und flach auf dem Boden wächst.
Struktur und Lebensweise
Das Prothallium ist eine kleine, herzförmige Struktur mit einer hellgrünen Farbe. Im Gegensatz zum diploiden Sporophyten ist der Gametophyt haploid und besitzt daher nur einen Satz Chromosomen. Diese Generation ist unabhängig vom Sporophyten und lebt autotroph, das heißt, sie erzeugt ihre Energie durch Photosynthese.
Entwicklung der Geschlechtsorgane
Auf der Unterseite des Prothalliums bilden sich die Geschlechtsorgane. Es entstehen sowohl männliche als auch weibliche Geschlechtsorgane, die als Antheridien und Archegonien bezeichnet werden. Die Antheridien produzieren bewegliche Spermatozoiden, während die Archegonien sessile Eizellen enthalten.
Befruchtung und Weiterentwicklung
Die Befruchtung der Eizelle im Archegonium durch Spermatozoiden aus den Antheridien erfolgt nur in Anwesenheit von Wasser. Dies wird oft durch Regen oder Tau gewährleistet, da die Spermatozoiden im Wasser schwimmen müssen, um die Eizelle zu erreichen. Nach der Befruchtung entwickelt sich aus der Zygote ein Embryo, der die nächste Sporophytengeneration bildet und so den Generationswechsel fortführt.
Der Generationswechsel: Ein Kontinuierlicher Zyklus
Der Generationswechsel im Lebenszyklus des Wurmfarns ist ein faszinierender Prozess, bei dem sich zwei Generationen abwechseln, die sich in ihrer Fortpflanzungsweise und Chromosomenzahl unterscheiden. Diese Abwechslung ermöglicht es dem Wurmfarn, sowohl genetische Vielfalt zu fördern als auch effizient neue Lebensräume zu besiedeln.
Der Ablauf des Generationswechsels
- Sporophytengeneration (Diploid): Die dominante und sichtbare Form des Wurmfarns ist der Sporophyt, dessen Zellen zwei Chromosomensätze enthalten. Diese Pflanze produziert durch Meiose haploide Sporen, die sich auf der Blattunterseite in Sporangien befinden. Sobald die Sporen reif sind, werden sie freigesetzt und durch den Wind verbreitet.
- Sporenkeimung und Entwicklung des Gametophyten (Haploid): Fällt eine Spore auf einen geeigneten feuchten Standort, keimt sie zu einem Prothallium, dem Gametophyten. Dieser ist eine kleine, flache, herzförmige Struktur, die nur einen Satz Chromosomen besitzt und durch Photosynthese ihre Energie gewinnt.
- Entwicklung der Geschlechtsorgane: Auf dem Prothallium entstehen sowohl männliche Antheridien als auch weibliche Archegonien. Die Antheridien produzieren bewegliche Spermatozoiden, während die Archegonien Eizellen enthalten.
- Befruchtung und Beginn der Sporophytengeneration: Bei ausreichender Feuchtigkeit, oft durch Regen oder Tau, können die Spermatozoiden zur Eizelle schwimmen und diese befruchten. Aus der befruchteten Eizelle entwickelt sich ein diploider Embryo, der zum neuen Sporophyten heranwächst.
Vorteile des Generationswechsels
Der Generationswechsel des Wurmfarns bringt mehrere Anpassungsvorteile mit sich:
- Genetische Vielfalt: Durch die sexuelle Fortpflanzung mittels Befruchtung kommt es zur genetischen Rekombination. Diese Vielfalt erhöht die Anpassungsfähigkeit des Wurmfarns an unterschiedliche und sich ändernde Umweltbedingungen.
- Effiziente Ausbreitung: Die ungeschlechtliche Fortpflanzung durch Sporen ermöglicht eine schnelle und weite Verbreitung. Sporen sind leicht und können durch den Wind auch entlegene Gebiete erreichen.
- Überlebensfähigkeit an verschiedenen Standorten: Der Gametophyt kann an schattigen und feuchten Standorten überleben, wo der Sporophyt möglicherweise nicht gedeihen könnte. Dies erhöht die ökologische Flexibilität des Wurmfarns.
Der Generationswechsel ist somit ein zentraler Mechanismus, der dem Wurmfarn das Überleben und die Anpassung in einer Vielzahl von Lebensräumen ermöglicht und gleichzeitig zur genetischen Vielfalt der Art beiträgt.
