Reproduktion & Verbreitung

Bei der sexuellen Fortpflanzung werden Gene von zwei verschiedenen Elternteilen gemischt, um Nachkommen mit einem genetischen Aufbau zu erhalten, der jedem Elternteil ähnlich, aber von ihm verschieden ist. Bei Moosen erfordert der Prozess die Produktion männlicher Gameten (Spermien), weiblicher Gameten (Eier) und einiger Mittel, um das Sperma zu den Eiern zu bringen. Die Gameten werden auf den Gametophyten produziert. Die Spermien werden in winzigen, typischerweise gestielten, keulenförmigen Strukturen produziert, die als Antheridien bezeichnet werden, und Sie können auch Bryophytenspermien sehen, die als Antherozoide bezeichnet werden. Der Stiel verankert das Antheridium am Gametophyten. Jedes Antheridium produziert zahlreiche Spermien. Die Eier werden in winzigen, typischerweise etwas flaschenartigen Strukturen produziert, die Archegonien genannt werden. Jedes Archegonium enthält ein Ei (in einem geschwollenen Abschnitt, der als Venter bezeichnet wird), und die Spermien treten durch den Kanal in den schmaleren, röhrenförmigen Abschnitt (oder Hals) ein. Auf der dem Hals gegenüberliegenden Seite des Entlüfters befindet sich der Fuß, der das Archegonium am Gametophyten verankert. In den frühen Stadien der archegonialen Entwicklung existiert dieser Kanal nicht, der Bereich ist mit Zellen gefüllt. Bei der Reife zerfallen die Zellen in der Mitte des Halses, um den Kanal zu bilden. Der Kanal ist mit Schleim gefüllt, der durch den Abbau der Zellen entsteht, die den Kanal ursprünglich besetzt haben.

Ein befruchtetes Ei in einem Archegonium entwickelt sich zum Sporophyten. Der Sporophyt besteht aus einer sporenhaltigen Kapsel, die je nach Art gestielt oder stängellos sein kann. Jede Spore enthält eine Mischung von Genen der beiden Elternteile und führt bei erfolgreicher Keimung zu einem neuen Gametophyten.

Die folgenden Diagramme zeigen einige Moos archegonia und antheridia. Die Figuren wurden aus John Lindleys The Vegetable Kingdom kopiert, das 1853 veröffentlicht wurde. Die Archegonien sind auf der linken Seite und wurden grün gefärbt Sie können die geschwollenen venters in der Nähe der archegonial Basen sehen. Am oberen Ende des Halses hat jedes Archegonium einen etwas trichterförmigen Mund. Die Antheridien sind rechts, wurden blau gefärbt und das mittlere Antheridium setzt eine bräunlich-orange gefärbte Spermienmasse frei. Archegonia und Antheridia wachsen vermischt mit haarartigen bis keulenartigen Paraphysen, die in den Diagrammen ungefärbt bleiben. Der vorherige Absatz erwähnte, dass die Antheridien und Archegonien winzig sind. Die Größe variiert je nach Art, aber typischerweise sind diese gametenproduzierenden Organe deutlich unter einem Millimeter lang.

Bryophyten-Antheridien haben eine ziemlich einheitliche Struktur und dasselbe gilt für die Archegonie. Die Antheridien variieren je nach Art in Größe und Form (von kugelig bis etwas zylindrisch), aber das obige Diagramm fängt die Essenz jedes Antheridiums ein – einen kurzen, schmalen Stiel, der ein geschwollenes, spermienproduzierendes Organ trägt. In ähnlicher Weise variieren die Archegonien in der Größe und den relativen Längen des Halses, der Venter und der Länge des Stützfußes – aber das obige Diagramm zeigt die wesentlichen Merkmale aller Archegonien.

Einzelne Antheridien und Archegonien sind mikroskopisch klein, aber manchmal kann man sehen, wo sie gebildet werden. Auf diesem Foto des Mooses Rosulabryum billardieri Jede gelbe Kugel ist eine Ansammlung von Antheridien. Das gleiche gilt für dieses Foto eines thallosen Leberblümchens der Gattung Fossombronia. Dieses Foto zeigt männliche Pflanzen des Hornkrauts Phaeoceros inflatus und antheridia werden in den vielen „Blasen“ produziert, die auf dem Thallus sichtbar sind. Gruppen von Archegonien befinden sich unter den weißen „Blasen“, die auf diesem Foto gezeigt werden des thallosen Leberblümchens Lunularia cruciata.

Obwohl es auf struktureller Ebene viel Einheitlichkeit gibt, gibt es Vielfalt in der Bildung und Anordnung der Archegonien und Antheridien. Der Rest dieser Seite gibt einen Überblick über den sexuellen Reproduktionszyklus.

Spermien zur Eizelle bringen

Sobald ein Antheridium gereift ist und lebensfähige Spermien enthält, müssen die Spermien zu den Eiern in Archegonia gelangen. Der erste Schritt für das Sperma, um aus den Antheridien herauszukommen, und der zweite besteht darin, dann zur Archegonie zu reisen und die Eier darin zu befruchten. Wasser ist für beide Schritte unerlässlich.In einigen Moosen hält ein reifes Antheridium freie Spermien, aber häufiger ist das nicht der Fall, Vielmehr wird jedes Spermium immer noch in der Zelle gehalten, in der es sich gebildet hat. In einem solchen Fall, wenn sich ein Antheridium öffnet, werden diese spermienhaltigen Zellen freigesetzt, und erst zu einem bestimmten Zeitpunkt nach der Freisetzung aus dem Antheridium wird das einzelne Sperma innerhalb jeder solchen Zelle freigesetzt. Eine solche Freisetzung kann je nach Art kurz nach dem Öffnen des Antheridiums oder bis zu 15 Minuten später erfolgen. Im Folgenden bedeutet der Ausdruck „Spermienmasse“ entweder eine Masse freier Spermien oder eine Masse spermienhaltiger Zellen, wenn es nicht wesentlich ist, die beiden zu unterscheiden.

Wenn ein reifes Antheridium angefeuchtet wird, nehmen die Zellen an der Spitze Wasser auf, quellen auf und platzen schließlich oder öffnen sich auf irgendeine Weise. Die Spermienmasse in einem reifen Antheridium steht unter Druck. Sobald sich ein Antheridium geöffnet hat, wird die Spermienmasse herausgedrückt. Bei einigen Moosen reicht die Kraft aus, um die Spermienmasse in die Luft zu schießen, was eine Ausbreitung über einen relativ großen Bereich ermöglicht. In den meisten Fällen sickert die Spermienmasse jedoch einfach in den Bereich um das Antheridium und die weitere Ausbreitung erfolgt auf andere Weise. Während die gesamte Spermienmasse manchmal während der kraftvollen Extrusion freigesetzt werden kann, ist die Freisetzung häufiger ein zweistufiger Prozess. Typischerweise wird ein großer Prozentsatz der Sporenmasse durch den aufgebauten Innendruck schnell herausgedrückt, aber ein Teil verbleibt innerhalb des Antheridiums und tritt über viele Minuten langsamer aus.

Die Zusammenfassung im vorherigen Absatz reicht aus, um Ihnen einen schnellen Überblick über die allgemeinen Merkmale des Prozesses zu geben, aber es gibt Unterschiede in den feineren Details zwischen den Arten. Die Seite „& VERBREITUNG VON SPERMIEN“ befasst sich näher mit einigen Schritten bei einigen Moosen. Der Spermien-zu-Ei-Prozess wurde bei einer relativ kleinen Anzahl von Bryophyten gründlich untersucht. Daher erklären die Beispiele auf dieser Seite möglicherweise nicht die Prozesse in allen Moosen, aber Sie werden zumindest einige der Variationen sehen, von denen bekannt ist, dass sie auftreten.

Nach der Befruchtung

Sobald ein Ei befruchtet wurde, beginnt die Entwicklung des Sporophyten. Das befruchtete Ei verlängert sich und beginnt nach einigen Zellteilungen zu differenzieren. Der untere Teil wird normalerweise zu einem Fuß, der den Gametophyten durchdringt und den embryonalen Sporophyten am Gametophyten verankert. Das Obermaterial entwickelt sich zur sporentragenden Kapsel (und auch zum Stützstiel oder Seta, bei Arten, bei denen die reife Kapsel gestielt ist).

Die Sporophyten sind zumindest teilweise auf den Gametophyten für Nährstoffe angewiesen. Transferzellen entwickeln sich an der Sporophyten-Gametophyten-Grenze in der Mehrzahl der Bryophyten, aber nicht alle. Diese Zellen sind spezialisierte Zellen, die einen effizienten Transfer von Nährstoffen vom Gametophyten zum Sporophyten ermöglichen. In den Moosen, in denen sie vorkommen, können sie auf dem Gametophyten, dem Sporophyten oder beidem gebildet werden. In Kombination mit der Möglichkeit, keine Transferzellen zu haben, gibt es also vier Möglichkeiten. Alle Hornwürmer haben Transferzellen und bilden sich nur auf dem Gametophyten. Drei der vier Möglichkeiten kommen in Moosen vor. In der Mehrzahl der Moosgattungen finden sich die Transferzellen sowohl auf dem Gametophyten als auch auf dem Sporophyten, obwohl sie im Sphagnum fehlen und in einer kleinen Anzahl von Moosgattungen nur auf dem Sporophyten vorkommen. Ein häufiges Beispiel für letzteres ist die Gattung Polytrichum und ihre nahen Verwandten. In den Leberblümchen treten alle vier Möglichkeiten auf. Die belaubten Leberblümchen haben Transferzellen nur auf den Sporophyten. In den komplexen thallosen Leberblümchen finden sich die Transferzellen sowohl auf Sporophyten als auch auf Gametophyten. In den einfachen thalloiden Leberblümchen gibt es Beispiele für alle vier Möglichkeiten.

Die Gametophyten-Sporophyten-Verbindung hat oft eine gewundene, labyrinthartige Form. Dies ergibt eine größere Oberfläche (und damit mehr Transferzellen) als eine einfache, glatte Grenze und erhöht so die Geschwindigkeit, mit der Nährstoffe zum Sporophyten fließen können.

Nach der Befruchtung wird das Archegonium zu einer Schutzhülle um den jungen Sporophyten modifiziert. Es gibt signifikante Unterschiede in Struktur und Entwicklung zwischen Hornkraut, Lebermoos und Moossporophyten. Sie können mehr über das äußere Erscheinungsbild erfahren, indem Sie zum ABSCHNITT BRYOPHYTENGRUPPEN gehen. Im ABSCHNITT SPOROPHYTENENTWICKLUNG finden Sie detailliertere Berichte über die Entwicklung von Sporophyten und ihre innere Struktur.

In Moosen werden die Archegonien typischerweise in Gruppen gebildet. In vielen Fällen, sobald ein Archegonium in einer solchen Gruppe befruchtet wurde, verlieren die anderen die Fähigkeit, befruchtet zu werden. Dies scheint durch ein hemmendes Hormon verursacht zu werden, das aus einem befruchteten Archegonium freigesetzt wird. Unter solchen Umständen kann sich nur ein Sporophyt aus dieser archegonialen Gruppe entwickeln. Unter bestimmten Umständen kann sich jedoch mehr als ein Sporophyt aus einer archegonialen Gruppe entwickeln. Ein solches Phänomen wird Polysety genannt. Es kann daran liegen, dass zwei Archegonien gleichzeitig befruchtet werden oder dass eine zu geringe Menge an hemmendem Hormon produziert wird.

Siehe auch:

Liberation & dispersal of sperm

Vegetative Reproduction

Sexual vs Vegetative Reproduction