Farne: Definition, Merkmale, Fortpflanzung & Geschichte (Pteridophyta)

Farne (Pteridophyta): Definition, Merkmale, Fortpflanzung & Geschichte — Aufbau, Sporenvermehrung und Evolution von rund 20.000 Farnarten entdecken.

Definition und Einordnung

Farne sind eine Gruppe von insgesamt etwa 20.000 bekannten Pflanzenarten, von denen rund 10.000 heute noch leben. Sie werden traditionell in der Abteilung Pteridophyta (oder allgemein als Farnpflanzen) zusammengefasst. Im Gegensatz zu den Bryophyten besitzen Farne ein Leitgewebesystem mit Xylem und Phloem und gehören damit zu den Gefäßpflanzen.

Wichtige Merkmale

• Leitgewebe: Xylem und Phloem transportieren Wasser, Mineralien und Assimilate.
• Organe: Farne haben Wurzeln, Stängel und Blätter. Die Stängel können als oberirdische Ausläufer (Stolone) oder als unterirdische Rhizome (Rhizome) ausgebildet sein.
• Blätter: Die typischen Farnblätter (Wedel) sind oft groß, gefiedert und können sich eingerollt als „Fiedern“ („Fiddleheads“) entwickeln. An der Blattunterseite tragen viele Arten Sporen in sogenannten Sori.
• Oberflächenbeschaffenheit: Im Vergleich zu vielen blühenden Pflanzen ist die kutikulare Schicht der Farne häufig dünner, weswegen viele Arten feuchte Standorte bevorzugen. Dennoch besitzen Farne in der Regel eine Cuticula und Spaltöffnungen zur Regulierung des Wasserhaushalts.
• Lebensweise: Viele Farne sind auf schattige, feuchte Lebensräume spezialisiert; einige Arten wachsen epiphytisch (auf anderen Pflanzen), andere in offenen, feuchten Standorten.

Systematik und Beispiele

Die meisten heute bekannten Farne gehören zur Klasse Leptosporangiata (oder Pteridopsida). Dazu zählen die Arten, die man häufig in Gärten und Wäldern findet. Die Schachtelhalme (Equisetopsida) gehören zu einer anderen Klasse; sie waren besonders in der Karbonzeit häufig und bildeten damals riesige Pflanzenbestände. Von den früheren Schachtelhalmen hat nur noch eine Gattung überlebt. Auch andere Farnklassen sind heute oft nur noch mit wenigen Gattungen vertreten.

Fortpflanzung und Lebenszyklus

Farne bilden keine Samen. Stattdessen vermehrt sich die Gruppe vorwiegend durch Sporen, die meist an der Blattunterseite in Sori entstehen. Der Farnlebenszyklus zeigt eine Generationswechsel (Alternanz der Generationen) zwischen einem dominanten diploiden Sporophyten (die sichtbare Farnpflanze) und einem kleinen, meist grünlichen haploiden Gametophyten (dem Prothallium).

• Sporulation: Sporophyten bilden Sporangien, aus denen Sporen freigesetzt werden.
• Gametophyt: Aus keimenden Sporen entsteht der meist herzförmige Gametophyt (Prothallium), der selbstständig Photosynthese betreiben kann und Geschlechtsorgane (Antheridien und Archegonien) ausbildet.
• Wasserabhängigkeit: Für die Befruchtung benötigen viele Farne einen dünnen Wasserfilm, damit die motilen Spermatozoiden zur Eizelle schwimmen können. Deshalb sind feuchte Bedingungen bei der sexuellen Vermehrung oft wichtig.
• Vegetative Vermehrung: Viele Farne vermehren sich auch vegetativ über Rhizomteilung, Ausläufer oder Brutzellbildungen. Bei manchen Arten sind auch apogame (vegetativ entstandene) Sporophyten bekannt.

Verbreitung und Lebensräume

Historisch waren Farne sehr weit verbreitet: Während der Karbonzeit, vor etwa 350 Millionen Jahren, bildeten Farne, Schachtelhalme und Verwandte ausgedehnte Wälder. Einige Schachtelhalme erreichten damals eine Höhe von bis zu 30 Metern. Heute kommen Farne weltweit vor, besonders artenreich sind tropische Regenwälder. Sie besiedeln Böden, Felsen, Baumstämme (als Epiphyten) und Uferbereiche. Im Vergleich zu Moos können Farne an mehr Standorten überleben, sind aber häufig weniger an sehr trockene Lebensräume angepasst als viele blühende Pflanzen.

Geschichte und fossile Bedeutung

Farne und ihre Verwandten prägten besonders das Karbon und Perm. Riesige Farnwälder und große Schachtelhalme bildeten einen wichtigen Bestandteil der damaligen Vegetation und lieferten über geologische Zeiträume große Mengen an organischem Material, das zur Bildung von Kohlevorkommen beitrug. Viele heute existierende Farnlinien sind Relikte einer einst größeren Vielfalt.

Nutzung, Kultur und Pflege

• Ornamentale Nutzung: Viele Farne werden als Zierpflanzen in Gärten, Parks und als Zimmerpflanzen geschätzt (z. B. Farnbüschel, Nephrolepis, Dicksonia).
• Nahrung und Medizin: Bei einigen Arten werden junge Wedel (Fiedern, „Fiddleheads“) als Nahrungsmittel verwendet; Farne spielten auch in traditioneller Medizin und Handwerk eine Rolle.
• Pflanzenpflege im Garten: Farne bevorzugen meist halbschattige bis schattige, humose und feuchte Standorte mit guter Luftfeuchte. Viele Arten lassen sich durch Teilung der Rhizome gut vermehren; die Aussaat von Sporen verlangt sterile, feuchte Substrate und etwas Geduld.

Schutz und Bedrohungen

Einige Farnarten sind durch Habitatverlust, Entwaldung, Entnahme für den Handel und Klimawandel bedroht. Schutzmaßnahmen umfassen Habitat-Erhalt, Nachzuchtprogramme und gesetzliche Regelungen gegen übermäßige Entnahme seltener Arten. Auch invasive Pflanzen und veränderte Landnutzungsmuster können lokalen Farnbestände gefährden.

Zusammenfassung

Farne sind eine vielfältige Gruppe von Gefäßpflanzen mit einem charakteristischen Lebenszyklus ohne Samen, aber mit Xylem und Phloem. Sie besiedeln viele Lebensräume, sind heute jedoch oft auf feuchtere Bedingungen angewiesen als viele Samenpflanzen. Ihre lange Erdgeschichte und ihre Rolle in Ökosystemen sowie als Zier- und Nutzpflanzen machen sie zu einer ökologisch und kulturell wichtigen Pflanzengruppe.

Fragen und Antworten

F: Was ist die Abteilung der Farne?

F: Wie unterscheiden sich Farne von den Moosgewächsen?

F: Zu welcher Klasse gehören die meisten Farne?

F: Was ist das Besondere an Schachtelhalmen?

F: Wie können Farne an mehr Orten überleben als Moose, aber nicht an so vielen wie Blütenpflanzen?

F: Wie haben sich Farne während des Karbon fortgepflanzt?

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