Die Sporen und ihre weitere Entwicklung im Kurzüberblick

Sporen: Die rezenten Schachtelhalmgewächse gelten im allgemeinen als isospore Pflanzen, da ihre Sporen praktisch gleichgestaltet sind. Nähere Untersuchungen der Ackerschachtelhalmsporen ergaben jedoch, daß deren Größe nicht völlig einheitlich ist, da in den Sporangien je zur Hälfte kleinere und etwas größere Sporen gebildet werden, wobei aus den kleineren auch kleinere Gebilde hervorgehen - aus den größeren etwas kräftigere Gebilde. Es hat also den Anschein, als ob eine sich gerade herausbildende, noch unvollkommene und labile Heterosporie vorliegt. Die kugelrunden und chlorophyllhaltigen Sporen besitzen vier am Ende spatelig verbreiterte Haptere (Bänder), die aus der äußersten Schicht des Spors, einer aufgelagerten mehrschichtigen Membran, ausgebildet sind. Klopft man die reife Sporenähre über einem Blatt Papier oder dgl. aus, und haucht die erhaltene Sporenmasse leicht an, so erhält sie das Aussehen feinster Watte, um kurze Zeit darauf wieder in Staub zu zerfallen. Wie durch das Mikroskop zu erkennen ist, sind es die Hapteren, die diese Bewegung verursachen:



Sie nehmen etwas vom Wasserdampf unserer Atemluft auf und rollen sich infolgedessen schnell eng um die Sporen. Ist die geringe Wassermenge verdunstet, so strecken sie sich auch wieder aus.
Welche Bedeutung hat nun diese eigentümliche Einrichtung? Die Sporen werden durch den Wind verbreitet. Zur Zeit der Sporenreife schrumpfen die Sporagiophoren zusammen, so dass der Wind zwischen ihnen hindurch streichen kann. Zugleich öffnen sich die Sporangien nach innen. Da sich die nun austrocknenden Hapteren abspreizen, drängen sich die Sporen gegenseitig aus der Sporenkapsel heraus und können vom Winde erfasst und verweht werden.

Fortpflanzung und Entwicklung: Haben die Sporen einen günstigen (feuchten) Platz gefunden, zeigt sich bereits nach wenigen tagen ein grüner Anflug: sie sind gekeimt, d.h. die Sporenhaut ist geplatzt und der Inhalt in Form eines kurzen grünen Schlauches (Keimschlauch) daraus hervorgetreten. Dieser entwickelt sich schließlich zu einem kleinen, anfänglich dünn und bandartig, später thallös-lappigen grünen Gebilde, dem Prothallium, welches in etwa Pfenniggröße besitzt.
Wie die Vorkeime der meisten Schachtelhalmarten, so sind auch die Prothallien des Ackerschachtelhalmes monözisch, d.h. sie tragen entweder männliche oder weibliche Befruchtungsorgane.



Erstere, die Antheridien, sind mehr oder weniger kugelförmig und entwickeln sich nach ca. vier bis acht Wochen aus den Oberflächenzellen der Spitze oder des Randes der etwas kleineren Prothallien. Die weiblichen, eher flaschenförmigen Keimzellen (Archengonien) entstehen dagegen, entstehen aus Oberflächenzellen am Grunde (der Unterseite) der größeren Prothallien und erscheinen in zeitlicher Verzögerung etwas später. Durch verschiedene organische Säuren, die das Archengonium ausscheidet, werden die Spermatozoiden chemotaktisch angelockt und schrauben sich mit Hilfe ihrer Geiseln in der geöffneten "Flasche" hinab, um an deren Grunde mit der Eizelle zur Zygote zu verschmelzen.



Es entsteht die zweite, die sporenbildende, diploide Generation.
Die Anlage der Hauptorgane erfolgt bereits sehr frühzeitig. Schon kurz nach der Befruchtung der Eizelle differenziert sich außer einem Haustorium (dem Fuß), das der Versorgung des jungen Sporophyten mit den zum Wachstum erforderlichen Nährstoffen aus dem Prothallium dient, im allgemeinen ein Wurzelscheitel, ein stammscheitel und ein Blattscheitel heraus. Diese entwickeln sich bald zur ersten Wurzeln, dem Stamm (Sproßachse) und dem ersten Blatt (Keimblatt) weiter. Sobald sich die junge Pflanze selbständig ernähren kann, geht das Prothallium zugrunde.
Vermutlich bildet der Embryo bereits relativ früh allelopathische Substanzen, die letztlich dieses absterben bewirken, aber auch in der Umgebung befindliche Gametophyten beeinträchtigen und somit das Entstehen weiterer Sporophyten in seiner Umgebung verhindern.

Auf Grund der Monözität der Vorkeime des Ackerschachtelhalmes, kann eine Vereinigung der Keimzellen also nur dann eintreten, wenn sich geschlechtsverschiedene Prothallien nebeneinander entwickeln. Dies wird nun dadurch ermöglicht, dass imer einige Sporen durch ihre Hapteren miteinander gehakt zusammen verweht werden.
Keimschlauch und Vorkeim sind überaus zart, so dass sie sehr leicht vertrocknen. Sie entwickeln sich daher auch nur an feuchten Orten. (Zudem sind sie gegen hohe Salzkonzentrationen sehr empfindlich)
Wasser bedürfen der Ackerschachtelhalm, aber auch andere Schachtelhalmarten auch aus einem anderem Grund: Da männliche und weibliche Organe voneinander getrennt sind, muss eine Verbindung zwischen ihnen stattfinden. Insekten und Wind, die bei den Samenpflanzen eine solche zwischen Staubblatt und Stempel schaffen, kommen hier nicht in Betracht. Dagegen sind Tau oder Regen wohl imstande, eine solche "Brücke" zu bilden. Da dieses Wasser aber still steht, müssen die männlichen Zellen die Eizelle aufsuchen, also begeißelt sein. Hierdurch wird der Lebensraum des Equisetum arvense nicht unerheblich eingeschränkt.

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