Wie sind Carnivore Planzen entstanden?

[Gast]

???

Hallo Leute,

nachdem ich mich nun schon ein paar Jahre mit diesen Pflanzen beschäftigt habe, frage ich mich mehr und mehr wie sich zu dem was sie heute sind entwickelt haben.

- Mir sind beispielsweise keine Fossilien solcher oder ähnlicher Pflanzen bekannt (oder kennt jemand welche ?).

- Insbesondere bei den Klapp- und Saugfallen kann ich mir schwer eine Vorstufe in der Entwicklung vorstellen, die der Pflanze schon einen echten Vorteil eingebracht hätte. Wie kamen diese für Pflanzen völlig untypischen und sehr komplexen Fähigkeiten zustande?

- Es gibt relativ viele monotypische Arten. Besonders krass ist Cephalotus der offenbar gar nicht mit den anderen Carnivoren verwandt ist und in dessen weiterer Verwandschaft offenbar nur nichtkarnivore Arten zu finden sind.

- Man hat den Eindruck das sich diese Pflanzen unabhängig voneinander aus unterschiedlichen Ursprungsarten quasi parallel entwickelt haben.

Hat sich eigentlich schon jemand systematisch mit diesen themen beschäftigt oder gibt es weiterführende Literatur zu diesem Thema?

Nun bin ich mal auf Antworten gespannt.

Viele Grüße

Maik V.

[Gast Lukas Reiter]

Hi,

ich hab mir das bei der Venusfliegenfalle auch schon überlegt. Ich könnte mir so eine Entwicklung ausgehend von einem Sonnentau vorstellen:

Die Bewegung des Blattes wurde immer schneller. Gleichzeitig verschwanden die Tentakeln auf den Innenseiten, abgesehen von den drei Auslöseborsten auf jeder Seite.

Die Venusfligenfalle gehört mit den Droseras zu der Familie der Droseraceae. Das würde also passen.

mfg

[JanW 7]

Aus einem gemeinsamen Vorfahren hat sich einmal die Venusfliegenfalle entwickelt und in einem zweiten Zweig die Sonnentau-Arten. Aldrovanda und Drosera regia sind im gleichen Abzweig, diese Arten der verschiedener Gattungen sind am nächsten miteinander verwandt.

Zumindest steht das in diesem Paper:

Rivadavia et al., American Journal of Botany 90(1):123-130. 2003.

Viele Grüße

Jan

[Olivier Tschuy 2]

Gerade neulich habe ich von Fossilien der Aldrovanda gehört, ca. 70'000 Jahre alt.

Ich glaube doch, dass es gewisse Karnivoren schon recht lange gibt.

Ein weiteres Beispiel ist Pinguicula corsica. Diese ist sehr eng verwandt mit Pi. vulgaris, denn: Als sich Korsika noch nicht vom Festland gelöst hat, bez. das Mittelmeer noch nicht geflutet war, waren da wie dort alles Pi. vulgaris. Nachdem dann das Meer gekommen ist, entwickelten sich die Pi. corsica in das was sie heute sind.

Wenn jemand noch mehr solche Geschichten weiss, soll er/sie auch zum Besten geben. Ist sehr interessant.

Gruss

Olivier

[Gast]

Hallo Oliver,

du schreibst von Fossilien der Aldrovanda die gefunden worden sind. Das würde mich sehr interessieren! Gibt es hierzu irgendwo nähere Informationen?

Viele Grüße

Maik

[Patrice 19]

Hallo,

ich habe mal diesen alten Tread herausgefischt...

heute habe ich fossile Aldrovanda Samen bewundern können !

ich war bei einen paleo-Botanisten, und wir haben über diese Pflanze geredet.

er sagte mir, das karnivore Wasser-Pflanzen sich sehr wenig geändert haben....Information die ich "bestätigen" kann, da ich, wie gesagt, heutzutagige Samen und 5 millionen Jahre alte Samen neben-einander betrachten konnte (ich habe Aldro Samen vom letzten jahr)

es war sehr interressant, wie ihr dencken könnt. und dann noch zu wissen, das "unsere" Aldros vielleicht noch Dinos gesehen haben...

bis bald

Patrice C

[Martin Brunner 0]

Hallo!

Der Stammbaum auf Plantarara von Uwe Westphal gibt einen groben Einblick zur möglichen Entwicklungsgeschichte der Fleischis: http://www.plantarara.com/carnivoren_information/karnivoren_arten/carnivorenstammbaum.htm.

Bestes Beispiel ist die Vorstellung bei Sarracenia: Blätter rollen sich zusammen und bilden einen Wassertrichter (--> Heliamphora). Die Pflanzen bilden dann erste Optimierungen (nach unten gerichtete Haare, ... --> Sarracenia purpurea) und schliesslich zuletzt richtige Fallen (Darlintonia und typische Sarracenia).

Grüße

Martin

[Gast]

Hallo Martin,

der Stammbaum dokumentiert eigentlich ganz gut was mich stört. Auf der einen Seite (Keimlinge, Blüten, u.s.w) scheinen Drosera und Dionaea sehr stark verwandt zu sein, aber auf der anderen Seite könnte der komplizierte Fangapparat (Kleb bzw. Klappfalle) kaum unterschiedlicher sein. Ähnlich sieht es bei Pinguicula und Utricularia (Kleb bzw. Saugfalle) aus.

Auch scheint das Thema Carnivorie parallel aus drei Pflanzenfamilien (Sarraceniales, Violales und Bromeliales) angegangen worden sein. Wobei die Bromeliengewächse wohl noch ziemlich am Anfang stehen, allerdings die Violales bereits sehr weit entwickelt sind.

Bei den Rutschfallen kann ich mir gut vorstellen das sie ursprünglich der Pflanze zum sammeln von Wasser gedient haben. Die Klebefallen kann ich mir als weiterentwickelte Abwehrmechanismen gegen Saugende Insekten (Blattläuse) vorstellen. Aber bei den Saug- bzw Klappfallen versagt meine Phantasie im Moment noch.

Viele Grüße

Maik

[Martin Reiner 62]

Wieso :

Drosera bewegt die Blätter, Dionaea bewegt die Blätter.

Beide haben Verdauungsdrüsen.

Die einen benützen Tentakel mit Kleber an den Enden, die anderen Zähne.

Soo groß ist der Unterschioed also nicht.

Bei Utricularia und Pinguicula sehe ich da schon eher Probleme, aber zählen die nicht eher wegen dem Blütenaufbau als nahestehend ? (ich kenne mich mit "sowas" aber nicht aus)

mfg

[JanW 7]

@Maik:

Dionaea und Drosera regia sind enge Verwandte. Du kannst das gerne bezweifeln, die neuere Forschung hat das auch per DNA-Analayse bewiesen. Die Fallen weisen entwicklungsbiologisch gesehen starke Verwandschaft auf.

Gruß

Jan

[Andreas Fleischmann 561]

Hallo!

Also, zum Thema verwandtschaft innerhalb der Droseraceen hab ich hier schon einmal gepostet, ich glaube unter Neuigkeiten.

Da sich noch niemand zu der Entwicklung der Karnivorie bei den Lentibulariaceen geäußert hat, hier mein aktueller Wissenstand:

Als ursprünglichste Lentibulariaceae ist wohl Genlisea anzusehen, aus dieser Gattung (oder Pflanzen, die der Gattung Genlisea schon sehr ähnlich waren) haben sich sowohl die Gattung Pinguicula mit ihren Klebefallen als auch die Gattung Utricularia mit ihren Saugfallen entwickelt. Das erscheint mir insofern logisch, da Genlisea zumindest bei einigen Arten schon Ansätze in beide Richtungen zeigt: klebrige Drüsenhaare ähnlich denen von Pinguicula an den Blütenstielen, aus den Wurzelblättern werden durch zahlreiche Modifikationen die Saugfallen der Utris.

Zweifler dieser Theorieführen an: Pinguicula hat noch echte Wurzeln, bei Genlisea und Utricularia fehlen Wurzeln völlig!

Es ist aber ein gültiges Allgemeingesetz der Evolution, dass einmal verlorengegangene Organe nicht wieder erzeugt werden können. (Und andere Organe deren Funktion bei Bedarf übernehmen müssen).

Lösung des Problems: Genlisea und Utricularia haben ihre Wurzeln nicht völlig verloren, die Anlagen dazu sind noch vorhanden (Primärwurzel bei der Keimung!!! Fehlt aber bei einigen Utris nun völlig), daher kann dieser evolutive Weg Genlisea als Mutter von Pinguicula und Utricularia tatsächlich so stattgefunden haben.

Die am besten fossil bekannte Karnivore ist in der Tat Aldrovanda, allerdings nur als Pollen und Samenfund. Daher kann man keinerlei Aussagen machen, wie diese Pflanze aussah, bzw. ob sie schon Klappfalle oder deren Vorstufen besessen hat. Man weiß lediglich aus Begleitfossilien, dass es sich um eine Sumpf- oder Wasserpflanze handeln musste. Übrigens war die Gattung Aldrovanda einmal sehr Artenreich, sogar mit 3 divergierenden Linien, allerdings hat nur eine Art, A.vesiculosa bis heute überlebt. Daher die Monotypie. Ähnliches mag wohl auch für Dionaea gelten, sowie für die isolierten, monotypischen Familien der Cephalotaceae und der Drosophyllaceae.

Maik:"Insbesondere bei den Klapp- und Saugfallen kann ich mir schwer eine Vorstufe in der Entwicklung vorstellen, die der Pflanze schon einen echten Vorteil eingebracht hätte. Wie kamen diese für Pflanzen völlig untypischen und sehr komplexen Fähigkeiten zustande?"

Mit Sicherheit sehr rasch (evolutiv gesehen) als Folge von Spontanmutation und anschließender Radiation.

Gute Literatur bietet hier der Juniper et al., zum Thema Aldrovanda (incl. Fossilgeschichte) ist schon einmal ein ganzes Heft des CPN erschienen.

Zum Thema Evolution und Verbreitung von Nepenthes gibt es bald eine sehr gute Publikation, nämlich die Dissertation von Harald Meimberg aus der Arbeitsgruppe von Prof. Heubl an der LMU München. Diese beschäftigt sich eingehend mit der Entwicklung der Carnivorie bei den Caryophyllidae (hierher gehören die Familien der Nepenthaceae, Dioncophyllaceae, Droseraceae).

Weitere Tipps zum Lesen (ich hab mal in meinem Bücherschrank gekramt ;-)):

-Meimberg et al.: "Molecular Phylogeny of Caryophyllidae s.l. based on MatK Sequences with Special Emphasis on Carnivorous Taxa"; Plant Biol. 2 (2000)

-Meimberg et al.: "Molecular Phylogeny of Nepenthaceae based on cladistic analysis of plastid trnK intron sequence data" Plant Biol. 3 (2001)

-Cameron et al.: "Molecular Evidence for the Common Origin of Snap-Traps among Carnivorous Plants"; Am. Journ. Bot. 89 (2002)

-Albert, Williams & Chase: "Carnivorous Plants: phylogeny and structural evolution"; SCIENCE 257 (1992)  (!!!)

-Takahashi et al.: "Pollen morphology of the Droseraceae and its related taxa"; Science Reports, Tohoku Univ., 4th Series, Biol. 38 (1982)

-Williams:"Comparative sensory physiology of the Droseraceae- the evolution of a plant sensory system" Proceedings Am. Philosophical Society 120 (1976)

-Williams et al.: "Relationships of Droseraceae: a cladistic analysis of rbcL sequence and morphological data" Am. Journ. Bot. 81 (1994) >> Der Artikel ist ganz nett, die Resultate aber z.T. völlig falsch interpretiert, es waren aber auch die ersten molekularen Untersuchungen dieser Art, damals noch eine riesige Neuigkeit.

Sicher gibt's noch viel mehr zu diesem Thema...

Viel Spaß,

Andreas

[Siggi_Hartmeyer 1.628]

@Andreas: Ein interessanter, mit Powerpoint Präsentationen versehener Beitrag von Prof. Stephen Williams (auch in Deiner Literaturliste, jedoch sicher aktualisiert) zum Thema, ist auf unserem Film über die 4th International Carnivorous Plant Conference in Tokyo (2002).

Allerdings in englischer Sprache.

Bilder aus dem Raster Elektronen Mikroskop und Zeichnungen zeigen die Verwandschaft von Drosera Tentakeln und den Sensorborsten von Dionaea und Aldrovanda. Auch die unterschiedlichen Vorgänge bei der Tentakel/Klappenbewegung durch Wachstum (auch im nicht karnivoren Pflanzenreich weit verbreitet) werden sehr anschaulich geschildert.

Zu sehen ist (u.a.) ein ebenfalls zum Thema passender Vortrag von Prof. Daniel M. Joel über einen Vergleich von parasitären und karnivoren Pflanzen, mit ganz erstaunlichen Beispielen von Ähnlichkeiten und Verwandschaften. Echt spannend.