 |
|
|
|
|
|
 |
 |
Neues aus der Welt der Wissenschaft |
|
|
|
|
|
|
Wie das Blatt entstand |
|
| | | In den ersten 40 Millionen Jahren ihrer Existenz hatten Pflanzen keine Blätter, sondern nur grüne Zweige und kleine stachlige Kurztriebe. Forscher vermuten nun, dass der Rückgang der Luft-CO2-Konzentration die Blattentwicklung überhaupt erst ermöglichte. |
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
Die Wissenschaftler gingen bei ihren Überlegungen von den biophysikalischen Prinzipien lebender Pflanzen aus, unter genauer Berücksichtigung von Wasserverbrauch, Hitze und Gasaustausch. In dieses Modell wurden dann Anatomie- und Umweltdaten fossiler Funde mit einbezogen. So nachzulesen in der jüngsten Ausgabe des Wissenschaftsmagazins "Nature".
|
|
|
|
|
|
Blattstruktur entscheidend |
|
| |
Pflanzen in einer Umgebung mit einer hohen
CO2-Konzentration brauchen weniger Stomata (Spaltöffnungen) um mit Hilfe der Photosynthese ihren Sauerstoffbedarf zu decken. Die geringere Stomata-Anzahl pro Blatt hat aber auch Nachteile. Denn bei einer hohen Lichtintensität führt das bei Blättern mit breiter Oberfläche zu einer Hitzeempfindlichkeit der Pflanzen.
Das Blatt besitzt in diesem Fall zuwenig Stomata, um genügend Hitze durch Verdampfung abgeben zu können. Deshalb konnte sich laut D.J. Beerling von der Abteilung Tier- und Pflanzenforschung der Universität Sheffield die breitflächige Blattform erst nach der dramatischen Reduktion des CO2-Gehaltes in der Atmosphäre vor 410 - 363 Millionen Jahren erfolgreich durchsetzten.
|
|
Spaltöffnungen (Stomata)
Stomata sind Einrichtungen in der Oberhaut (Epidermis) der von Luft umgebenen grünen Teile höherer Pflanzen. Sie dienen dem Gasaustausch und der Transpiration. Sie bestehen aus zwei zur Oberhaut gehörigen Zellen (Schließzellen), die ihre Gestalt durch aktive Binnendruckänderungen so verändern können, dass sich ein Spalt zwischen ihnen öffnet oder schließt. |
|
|
 Mehr zu Stomata |
|
|
|
|
|
|
Zwei Blatttypen |
|
| |
Pflanzen mit einem Gefäßsystem, das Wasser und Nahrung weiterleiten kann, besitzen zwei verschiedene Blatt-Typen. Die eine Blattform ist kurz und nadelartig - charakteristisch für bestimmte Moosarten. Das andere ist grundsätzlich größer und hat eine flache Oberfläche.
Auf dieser Oberfläche befindet sich ein komplexes Muster von Venen, wie es bei Farnen oder den Blättern von blühenden Pflanzen zu beobachten ist. Alle lebenden Pflanzen besitzen den zweiten, breitflächigen Blattypus (Megaphyll) oder von dieser Art abstammende Blätter.
|
|
Lange Entwicklung
Zwischen der Entstehung der Pflanzen an Land und der Entwicklung von Blättern mit einer erkennbaren, glatten Oberfläche liegt eine lange Zeitspanne. Denn während der ersten 40 Millionen Jahre ihrer Existenz besaßen Pflanzen überhaupt keine Blätter, höchstens kleine nadelartige Fortsätze. |
|
|
|
|
|
|
Formen wurden flacher |
|
| |
Versteinerte Pflanzenfunde zeigen, dass sich die Blattform der heutigen Pflanzen aus den einfachen photosynthetischen Systemen früherer Pflanzenblätter entwickelt haben. Diese früheren Systeme wurden im Laufe der Zeit immer flacher und Schwimmhäuten ähnlicher, sodass sich eine breite und flache Blattoberfläche bilden konnte.
Einige Aspekte der Veränderung von pflanzlichen Strukturen sind Reaktionen auf Veränderungen der Gaskonzentration in der Atmosphäre. Besonders leicht reagieren Pflanzen auf Veränderungen des CO2-Gehaltes in der Atmosphäre. So ist z.B. die Dichte der Spaltöffnungen (Stomata), die den Gasaustausch und den Wasserhaushalt der Pflanze regulieren, eine jener Variablen.
Mittels Computermodellen simulierten die Forscher den Gasaustausch und die Energiehaushalte solcher Pflanzen und entwickelten daraus jenes Modell, dass die erfolgreiche Entfaltung breitflächiger Blattformen im Laufe der Jahrmillionen darstellte.
(red)
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
Originalartikel in Nature unter ' Evolution of leaf-form in land plants linked to atmospheric CO2 decline in the Late Palaeozoic era' (kostenpflichtig) , Nature 410, 352¿354 (2001).
|
|
|
01.01.2010 |
