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Die Blüte der Angiospermen, Bestäubung und Befruchtung

Didaktische Überlegungen zur Integration dieser Thematik in den Biologieunterricht der Sekundarstufe I

Unterrichtsentwurf 2018 18 Seiten

Didaktik - Biologie

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. Angiospermen

3. Die Blüte

4. Bestäubung
4.1. Entwicklung der männlichen Gametophyten
4.2. Formen der Bestäubung

5. Befruchtung
5.1. Entwicklung der weiblichen Gametopyhten
5.2. Befruchtung

6. Didaktische Überlegungen

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Anhang

1. Einleitung

Die vorliegende Ausarbeitung behandelt die Blüte der Angiospermen und führt didaktische Überlegungen zur Integration dieser Thematik in den Biologieunterricht der Sekundartstufe I an.

In Deutschland kann jedes Jahr ab Frühjahr die Blütenbildung der Angiospermen beobachtet und wahrgenommen werden. Dass die Blüte ein besonderes Merkmal der Angiospermen darstellt, ist vielen Menschen allerdings nicht bekannt. Die Blüte ist entscheidend für die Fortpflanzung und Entwicklung einer Pflanzenart und dient zudem als Nahrungsquelle für verschiedene Insekten.

Die Fortpflanzung der Angiospermen beginnt mit der Entwicklung der männlichen Gametophyten in den Mikrosporangien, die letztendlich die Narbe einer weiblichen Blüte bestäuben. Durch die Bildung eines Pollenschlauchs können die beiden Spermazellen in den Fruchtknoten eindringen und zum einen mit der Eizelle und zum anderen mit den beiden Polkernen verschmelzen. Dieser Form der Befruchtung wird doppelte Befruchtung genannt, da sowohl eine Zygote (2n) als auch ein triploider Endospermkern (3n) entstehen.

Nach der Befruchtung entwickelt sich die Zygote zu einem Embryo und die gesamte Samenanlage zu einem Samen, welcher i.d.R. von einer Frucht umgeben ist. Die Frucht entwickelt sich aus dem Fruchtknoten und dem Fruchtblatt.

In der vorliegenden Arbeit erfolgt zunächst eine fachwissenschaftliche Bearbeitung der Thematiken, die für diese Ausarbeitung relevant sind. Ziel ist es, den Aufbau der Blüte, die Bestäubung und die Befruchtung und die Entwicklung der weiblichen und männlichen Gametophyten darzulegen.

Anschließend erfolgt eine didaktische Überlegung zur Integration der oben beschriebenen Thematiken in den Biologieunterricht der Sekundarstufe I. Diese Überlegungen werden mit Hilfe selbsterstellten Beispielmaterials unterstützt.

2. Angiospermen

Die Samenpflanzen werden in zwei Klassen unterteilt: Gymnospermen (auch nacktsamige Pflanzen) und Angiospermen (auch Bedecktsamer). Gymnospermen fasst die vier Abteilungen Coniferophyta, Cycadophyta, Ginkgophyta und Gnetophyta zusammen (vgl. Raven et al. 2006). Von den (meisten) Gymnospermen unterscheiden sich die Angiospermen durch ihre Blüten- und Fruchtbildung, der doppelten Befruchtung und „einem Generationswechsel mit äußerst reduzierter gametophytischer Phase“ (ebd.).

Die Angiospermen umfassen zwischen 300.000 und 450.000 Arten. Die meisten Arten leben autotroph. Parasitische und mykotrophe Formen sind aber ebenfalls bekannt. Nicht nur die Lebensformen der Angiospermen, sondern auch die vegetativen Ausprägungen dieser, stellen sich vielfältig dar. Die meisten Arten der Angiospermen können den zwei großen Gruppen der Monokotyledonen und Eudikotyledonen zugeordnet werden. Diese beiden Gruppen unterscheiden sich in verschiedenen Merkmalen (vgl. Abb. 1) (vgl. Raven et al. 2006).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Unterschiede zwischen Monokotyledonen und Eudikotyledonen (Quelle: Raven et al. 2006).

Da alle bedecktsamigen Pflanzen eine Blüte besitzen, die sich von denen der Gymnospermen (wenn sie überhaupt eine besitzen) maßgeblich unterscheidet, wird im Folgenden die Blüte der Angiospermen genauer betrachtet und der Aufbau sowie die Funktion der einzelnen Bestandteile beschrieben.

3. Die Blüte

Definitorisch bedeutet der Begriff Blüte „Spross mit begrenztem Wachstum, der Sporophylle trägt und damit der sexuellen Fortpflanzung dient“ (www.medizinalpflanzen.de). Da die Blüten der Angiospermen in ihrer Grundform zwittrig sind, sitzen hier die Makrosporophylle (Fruchtblatt) und Mikrosporophylle (Staubblatt). Sowohl das Fruchtblatt, als auch das Staubblatt, sind von weiteren Blättern umhüllt (vgl. Knoll 1984).

Die Blätter und auch die anderen Bestandteile der bedecktsamigen Blüten werden im Folgenden beschrieben. Um diese Beschreibung optisch zu unterstützen, wurde eine Abbildung einer Kirschblüte (Prunus) beigefügt (vgl. Abb. 2).

Jede Blüte setzt sich aus schraubig oder in mehreren Wirteln angeordneten einzelnen Blütenorganen zusammen, die an einer Achse angeordnet sind (vgl. Knoll 1984).Die äußersten Blätter der Blüte sind die Kronblätter. Diese Blätter dienen hauptsächlich als Schau- und Lockapparat für Insekten, da sie meist auffällig gefärbt sind. Diese Färbung liegt unterschiedlichen Ursachen zu Grunde: Chymochrome Farbstoffe (im Zellsaft gelöste Farbstoffe), Plamochrome Farbstoffe (Farbstoffe in den Plastiden) oder Farbstoffe, die in der Zellwand eingelagert sind (vgl. Weberling 1981). Alle Kronblätter zusammen bilden die Krone der Blüte (vgl. Braune et al. 2009).

Die Kelchblätter der Blüte sind i.d.R. grün, allerdings findet hier kaum Photosynthese statt, da die Blüte auf diese Nährstoffe nicht angewiesen ist. Die primäre Funktion dieser Blätter ist der Schutz der inneren Blütenorgane im präfloralen Zustand (meist zusammen mit den Kronblättern). Weitere Funktionen können die lebhafte Färbung oder das Tragen von Nektarien sein. Die jungen Kelchblätter wachsen meist zueinander, sodass sie sich an den Rändern berühren. Anschließend erfolgt die kongenitale Verwachsung durch kutikuläre Verklebungen, Verzahnungen der Epidermen oder Ausbildung von Haaren. Die Gesamtheit aller Kelch- und Kronenblätter wird Perianth bezeichnet. Alle Kelchblätter zusammen werden als Kelch bezeichnet (vgl. Weberling 1981).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Schematische Abbildung einer Kirschblüte (Quelle: Ernst Klett Verlag GmbH 2014).

Weiter innen folgen die Staubblätter. Ein Staubblatt besteht aus einem Filament und einer Anthere. Die Anthere ist in zwei Theken gegliedert, welche durch das Konnektiv verbunden sind. Jede Theka besitzt zwei Mikrosporangien (Pollensäcke). In diesen bilden sich aus den Mikrosporenmutterzellen durch Meiose die haploiden Mikrosporen. Diese Mikrosporen entwickeln sich zu Pollenkörnern, welche durch das Öffnen der Mikrosporangien entlassen werden (vgl. Braune et al. 2009).

Das Fruchtblatt gliedert sich in Fruchtknoten, Griffel und Narbe. Der Griffel und die Narbe werden zusammen auch als Stempel bezeichnet, dessen geschwollene Basis der Fruchtknoten ist. Der Fruchtknoten enthält die Samenanlage und die Eizelle und wird je nach Stellung im Verhältnis zu Kelch-, Kron- und Staubblätter als ober- oder unterständig bezeichnet (vgl. Braune et al. 2009).

Auf dem Blütenboden sind die Kelch-, Kron-, Staub-, und Fruchtblätter angeordnet. Zudem kann hier der Nektar sitzen, welche von Nektarien an der Innenseite des Bodens abgeschieden wird. Hier dient der Nektar vor allem den Bienen als Nahrungsmittel. Jedoch kann sich Nektar auch an anderen Stellen der bedecktsamigen Pflanzen befinden, z.B. an der Basis von Laubblättern (vgl. Knoll 1984).

Wie schon beschrieben, ist die Grundform der Angiospermenblüte zwittrig. Jedoch bilden viele Angiospermen Blüten, die entweder Staubblätter oder Fruchtblätter besitzen bzw. welche in denen nur noch das eine oder das andere eine Funktion besitzt. In diesen Fällen handelt es sich dann um eine eingeschlechtliche Blüte. Je nachdem ob eine Pflanze weibliche und männliche Blüten trägt oder nur männliche oder weibliche, bezeichnet man die Pflanze als monözisch oder diözisch. Bei monözischen Pflanzen muss man jedoch beachten, dass die Pflanzen eigentlich zwittrig sind und lediglich die einzelnen Blüten als monözisch bezeichnet werden können. Ein Beispiel für eine monözische Pflanze wären die Haseln (Corylus), für eine diözische Pflanze die Weiden (Salix) (vgl. Weberling 1981).

Im vorherigen wurden alle Blütenorgane beschrieben, die bei den Blüten von Angiospermen vorgefunden werden können. Jedoch müssen diese Blüten nicht alle Blütenorgane besitzen. Man unterscheidet demnach zwischen vollständigen und unvollständigen Blüten. Demnach wäre eine Blüte, die nur Staubblätter bzw. Fruchtblätter besitzt eine unvollständige Blüte (vgl. Braune et al. 2009).

4. Bestäubung

An dieser Stelle wird die Entwicklung der männlichen Gametophyten im Pollenkorn detaillierter beschrieben und anschließend die Bestäubung und deren Formen dargestellt.

4.1. Entwicklung der männlichen Gametophyten

Alle Mikrosporangien enthalten Mikrosporocyten (Pollenmutterzellen), die diploid vorliegen. Jede dieser Mikrosporocyten teilt sich meiotisch, sodass vier haploide Mikrosporen entstehen (Mikrosprogenese). Nach der Mikrosporogenese beginnt die Mikrogametogenese, bei der sich die haploiden Mikrosporen zum dreizelligen Mikrogametophyten entwickeln. Zuerst teilt sich die Mikrospore mitotisch und zwei unterschiedlich große Tochterzellen entstehen: eine generative und eine vegetative Zelle. Die generative Zelle liegt vorerst der Mikrosporenwand an, während der Reifung des männlichen Gametophyten löst sich diese jedoch und tritt in das Cytoplasma der vegetativen Zelle ein. Da ein zweizelliges Pollenkorn vorliegt, bezeichnet man dieses als unreifen Mikrogametophyten. Den Abschluss der Entwicklung von männlichen Gametophyten stellt die mitotische Teilung der generativen Zelle in zwei Spermazellen dar. Diese Spermazellen vollziehen die spätere Befruchtung. Nach dieser Teilung liegt ein dreizelliges Pollenkorn, also der Mikrogametophyt vor. Nach dem Öffnen der Mikrosporangien können Pollenkörner auf die Narbe einer weiblichen Blüte übertragen werden (vgl. Braune et al. 2009; Campbell und Reece 2016; Raven et al. 2006).

4.2. Formen der Bestäubung

Unter Bestäubung wird bei den Angiospermen die Übertragung der Pollenkörner auf die Narbe einer weiblichen Blüte verstanden (vgl. www.spektrum.de). Wenn ein Pollenkorn eine Narbe berührt, nimmt es Wasser der Narbenoberfläche auf und beginnt zu quellen. Angeregt dadurch beginnt der Pollenschlauch zu wachsen. Dieses gekeimte Pollenkorn wird als reifer, männlicher Gametophyt bezeichnet (vgl. Raven et al. 2006)

Die Bestäubung kann durch Selbst- oder Fremdbestäubung erfolgen. Bei der Selbstbestäubung (Autogamie) wird zwischen den zwittrigen und eingeschlechtlichen Blüten unterschieden. Bei den Zwitterblüten ist es möglich, dass die Narbe einer Blüte mit den Pollen aus den Antheren derselben bestäubt werden kann. Bei den eingeschlechtlichen Blüten werden die Narben von dem Pollen anderer Blüten derselben Pflanze bestäubt. Die Selbstbestäubung hat zum Vorteil, dass Einzelpflanzen zeitnah große Populationen aufbauen können, die jedoch eine geringe Variationen aufweisen. Die Autogamie dient meist dort als Bestäubungsform, wo aufgrund ungeeigneter Klimabedingungen keine Fremdbestäubung stattfinden kann (vgl. Weberling 1981).

Die Fremdbestäubung bezeichnet die Bestäubung einer Narbe mit dem Pollen einer anderen Pflanze. Dies wird durch Wind, Wasser oder Tiere herbeigeführt. Zudem begünstigen die Selbstinkompatibilität, Dichogamie und Herkogamie diese Bestäubungsform (und verringern bzw. verhindern eine Selbstbestäubung). Durch Selbstinkompatibilität wird die Pollenkeimung und der Pollenschlauchwachstum gehemmt, wenn der Pollen mit einer Narbe der gleichen Pflanze in Berührung kommt. Die Dichogamie bezeichnet die zeitlich verschobene Reifung von Antheren und der Narbe eine Blüte. Je nachdem ob die Antheren oder die Narbe zuerst reifen, wird zwischen Protogynie (Vorweiblichkeit) und Proterandrie (Vormännlichkeit) unterschieden. Eine letzte Begünstigung stellt die räumliche Trennung von Staubblättern und Narbe dar, welche als Herkogamie bezeichnet wird (vgl. ebd.).

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Details

Seiten
18
Jahr
2018
ISBN (eBook)
9783668908048
ISBN (Buch)
9783668908055
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v460667
Institution / Hochschule
Universität Bielefeld – Biologiedidaktik
Note
1,0
Schlagworte
Schulgarten Angiosperme Blüte Befruchtung Samen Unterricht Unterrichtsentwurf Frucht Bestäubung

Autor

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Titel: Die Blüte der Angiospermen, Bestäubung und Befruchtung