Farnpflanzen

Zur Pflanzengruppe der Farnpflanzen gehören die Bärlappe, Schachtelhalme und Echte Farne.
Farnpflanzen ernähren sich autotroph.
Die Fortpflanzung der Farnpflanzen ist durch einen Generationswechsel gekennzeichnet. Es wechseln sich eine geschlechtliche Generation (Vorkeim mit männlichen und weiblichen Fortpflanzungsorganen) und eine ungeschlechtliche Generation (Farnpflanzen mit Sporenkapseln) ab.

Bau und Funktionen der Organe der Echten Farne

Die Wedel der Echten Farne sind die Laubblätter. Sie sind meist einfach bis mehrfach gefiedert (z.B. doppelt gefiedert beim Wurmfarn). Die Sprossachse der Farne befindet sich meist unter der Erde, es handelt sich um einen Wurzelstock. An diesem Wurzelstock entspringen die Wurzeln. Die Farne sind in einen Spross (Laubblätter, Sprossachse) und Wurzeln gegliedert.
Die Wedel der Farne sind mehrschichtig und besitzen eine Wachsschicht (Kutikula) als Verdunstungsschutz. In den Laubblättern befindet sich wie bei den Moospflanzen der grüne Blattfarbstoff Chlorophyll.
Im Unterschied zu den Moosen wird das Wasser durch die Wurzeln aufgenommen und durch Gefäße bis in die Wedel transportiert. Die Gefäße sind feine Röhren, die sich in Leitbündeln befinden und die ganze Farnpflanze durchziehen. Die Wedel besitzen an ihrer Unterseite kleine Öffnungen (Spaltöffnungen), durch die Kohlenstoffdioxid aus der Luft aufgenommen wird. Bei Licht werden in den Wedeln aus Kohlenstoffdioxid und Wasser mithilfe des Chlorophylls Traubenzucker und Sauerstoff gebildet. Sauerstoff wird durch die Spaltöffnungen an die Umwelt abgegeben. Aus dem in den Wedeln gebildeten Traubenzucker entstehen weitere organische Stoffe, die zum Teil im Wurzelstock der Farne gespeichert werden. Die organischen Stoffe sind die Voraussetzung für das Wachstum der Farne. Farne ernähren sich autotroph.
Die Farne sind wie die Samenpflanzen aus Spross und Wurzeln aufgebaut. Bei den Farnen bilden sich jedoch niemals Blüten und Samen aus wie bei den Samenpflanzen.

Fortpflanzung der Echten Farne

An der Unterseite der Wedel befinden sich Sporenkapseln, in denen Sporen heranreifen. Die Sporenkapseln stehen in Häufchen zusammen, die meist von einem Häutchen bedeckt sind. Die Sporenkapselhäufchen werden Sori genannt. Wenn die reifen Sporenkapseln austrocknen, reißt ihre Wand auf und die Sporen werden herausgeschleudert und vom Wind verbreitet.

In einer Sporenkapsel können beim Wurmfarn bis zu 500 Sporen reifen. Gelangt eine Spore an einen feuchten, schattigen Ort, keimt sie aus. Es entsteht ein Vorkeim, der mit Rhizoiden am Boden verankert ist. An der Unterseite des Vorkeims entwickeln sich männliche und weibliche Fortpflanzungsorgane. Bei genügend Wasser unter dem Vorkeim schwimmen die männlichen Schwärmzellen mithilfe von Geißeln zu den Eizellen und befruchten sie. Aus der befruchteten Eizelle entwickelt sich ein neuer Farn. Die Fortpflanzung der Farne ist durch einen Generationswechsel gekennzeichnet.
Es wechseln sich eine geschlechtliche Generation (Vorkeim mit männlichen und weiblichen Fortpflanzungsorganen) und eine ungeschlechtliche Generation (Farnpflanzen mit Sporenkapseln) ab.

Angepasstheit der Farne an ihren Lebensraum

Die Farne sind an das Leben auf dem Land angepasst. Sie besitzen Wurzeln, Leitbündel mit Gefäßen und Laubblätter mit einer Wachsschicht (Kutikula). Durch die Spaltöffnungen wird die Wasserdampfabgabe aus den Wedeln reguliert. In die Leitbündel ist Holzstoff eingelagert, wodurch die Farnpflanze Festigkeit erhält.

Während das Moosstämmchen höchstens 40 cm lang wird, können zum Beispiel die Wedel des Wurmfarns eine Länge von 120 cm und tropische Farnpflanzen Baumgröße erreichen.

Vertreter der Farnpflanzen in ihrem Lebensraum

Vor etwa 300 Millionen Jahren (Karbonzeit) bedeckten dichte, sumpfige Urwälder das Festland. Im feuchten und subtropischen Klima wuchsen 20 m bis 30 m hohe Siegel- und Schuppenbäume. In Sümpfen und Mooren kamen baumartige Schachtelhalmgewächse vor, die die typische Gliederung der Sprosse wie unsere heutigen Schachtelhalme hatten.
Den größten Bestandteil der Wälder des Karbons stellten die Farnpflanzen dar. Sie erreichten Höhen von 10 m bis 15 m. Riesige Pflanzenmassen sammelten sich an, aus denen im Verlauf der weiteren Erdgeschichte durch langsam verlaufende chemische Prozesse unter dem Druck darüber liegender Erdschichten die Steinkohlenlagerstätten entstanden.

Die mächtigen Bäume der Karbonwälder sind die Vorfahren der heute vorkommenden Bärlappgewächse, Schachtelhalme und Echten Farne. Sie gehören gemeinsam zur Pflanzengruppe der Farnpflanzen. Heute gibt es nicht mehr so viele Arten unter den Farnpflanzen wie während des Zeitalters der Farnpflanzen vor 405 bis 240 Millionen Jahren. Die meisten Arten sind in tropischen Klimagebieten verbreitet, wo Baumfarne noch bis zu 10 m hoch werden können.

Ein Vertreter der Bärlappgewächse ist der Keulen-Bärlapp. Er benötigt nährstoffarmen, kalkfreien, trockenen Boden und gedeiht am besten in lichten Nadelwäldern und auf Heiden. Alle Bärlappe sind geschützt.

Vertreter unter den Schachtelhalmen sind der Acker-Schachtelhalm und der Wiesen-Schachtelhalm. Der Acker-Schachtelhalm ist weit verbreitet auf Äckern, Wiesen, Wegrändern und Eisenbahnschotter. In Thüringen und Sachsen findet man in Wäldern und an Wegrändern den Wiesen-Schachtelhalm.

Der Adlerfarn, der Gemeine Frauenfarn und der Wurmfarn gehören zu den Echten Farnen. Viele Farne besiedeln feuchte, schattige Wälder, z. B. der Gemeine Frauenfarn. Der Wurmfarn gedeiht vor allem in Laub- und Mischwäldern an nicht zu nassen Stellen. An lichten Stellen, z. B. an Waldrändern, Kahlschlägen und Wegböschungen, sowie in Laub- und Nadelwäldern findet man den Adlerfarn oft in ausgedehnten Massenbeständen.

Die Hirschzunge steht unter Naturschutz. Dieser Farn besitzt keine gefiederten, sondern ungeteilte Wedel. Die Hirschzunge besiedelt kalkreichen, steinigen und feuchten Boden, der beschattet wird. Das Elbsandsteingebirge, der Harz und der Thüringer Wald sind Gebiete, in denen viele Farnarten, auch die seltene Hirschzunge, vorkommen.