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botany > Biosystematik > Flashcards

Biosystematik Flashcards

1
Q

Aufgaben der Biosystematik

A

(1)(a) Erfassung und (b) Beschreibung der Formenmannigfaltigkeit der Organismen (taxonomische Biodiversität)

(2) (a) Vergleich d Sippen untereinander
(b) Erforschung der Beziehungen zw den Sippen, die Natur der Beziehungen

(3) Erfassung der Ordnung und Bewertung der Sippen, die dabei zur Taxa werden; Klassifikation + Aufstellung eines Sippensystems

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2
Q

Biosystematik i.e.S

A

1a, 2a, 2b

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3
Q

Taxonomie i.e.S.

A

1b, 3

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4
Q

Ähnlichkeit + Unähnlichkeit

A
  • muss immer dazwischen unterschieden werden in der Biosystematik
  • Ähnlichkeit – gemeinsame Abstammung od Konvergenz
  • Unähnlichkeit – getrennte Entwicklung od. rasche divergente Evolution
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5
Q

Phylogenetik

A
  • natürliches System
  • Kladistik
  • ausschließlich verwandtschaftliche Beziehungen berücksichtigt
  • Frage nach dem Stammbaum: Welche Sippe ist der Vorfahr? Woher kommen neue Sippen?
  • konvergente Sippen getrennt, ihre Gemeinsamkeiten scheinen nicht direkt auf
  • Clades relevant
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6
Q

Evolutionäres System

A
  • phyletisch
  • Kompromiss: Phänetik + Phylogenetik
  • Abstammung + biol. relevante Ähnlichkeiten
  • Frage nach der Entstehung v Divergenz: Wie und warum kommen die Verschiedenheiten zw Sippen zustande? Was sind die Bedingungen/Mechanismen der Artbildung?
  • Clades und Grades relevant
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7
Q

Phänetik

A
  • Klassifikationssystem
  • beruht auf Ähnlichkeit
  • möglichst viele Merkmale (aus allen Teildisziplinen) berücksichtigt
  • Merkmale nicht gewichtet
  • stark konvergente Sippen vereinigt im selben Taxon
  • verschiede Entstehung der Sippen scheint nicht auf
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8
Q

künstliche Systeme

A
  • Gruppierung nach 1 od wenigen Merkmalen
  • Merkmale willkürlich herausgegriffen
  • Praktikalibilität, Handhabbarkeit
  • pragmatische Argumente
  • müssen nicht zwangsläufig unbiologische sein
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9
Q

‘natürliche’ Systeme

A
  • Gruppierung nach möglichst viele Merkmalsbereiche
  • Anstrebung naturwissenschaftliche Ziele
  • Hypothesencharakter
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10
Q

Warum ist es unmöglich, die komplizierten mehrdimensionalen Beziehungen zw Sippen vollständig in einem System abzubilden? (Dimensionen?)

A

Dimensionen:

  • Phylogenese - Geneologie, Clades
  • Anpassung - Organisationsniveau, Analogien, Grades
  • Modus und Temp d Sippenbildung…

Mehrdimensionales kann nicht ohne Informationsverlust eindimensional dargestellt werden

Mangelhafte Dokumentation der ausgestorbenen Sippen

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11
Q

Sippe

A

Abstammungsgemeinschaft

eine bestimmte, in der Natur objektiv vorhandene Verwandtschaftsgruppe

beliebige Rangstufe

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12
Q

Taxon

A

eine Sippe, die einen bestimmten Platz und Namen im hierarchischen System der Taxonomie hat

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13
Q 
Endungen für:
Klasse
Ordnung
Familie
Unterfamilie
Tribus
A 
Klasse -opsida
Ordnung -ales
Familie -iaceae
Unterfamilie -oideae
Tribus -eae
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14
Q

Abkürzungen: sp. / ssp. / spp.

A

sp. = species
ssp. = subspecies
spp. = species (plural)

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15
Q

Grundannahmen der kladistischen Biostytematik

A

hint:
Schwestersippen
Apomorphien/Plesiomorphien
Monophylie, Paraphylie, Polyphylie

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16
Q

monophyletisch

A

i. w.S. - eine Verwandtschaftsgruppe, die v. einem einzigen gemeinsamen Vorfahren abstammt
i. e.S. - eine Verwandtschaftsgruppe, die alle Abkömmlinge eines einzigen unmittelbaren gemeinsame Vorfahren umfasst

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17
Q

polyphyletisch

A

eine Gruppe v Sippen, die keinen unmittelbaren gemeinsame Vorfahren hat

gemeinsames Merkmal mind. 2x entstanden

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18
Q

paraphyletisch

A

eine Verwandtschaftsgruppe, die NICHT ALLE Abkömmlinge eines einzigen unmittelbaren gemeinsamen Vorfahren umfasst

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19
Q

Parsimonie

A

allgemeines, grundsätzliches wissenschaftsmethodisches Prinzip

Occam’s Razor

die einfachste Erklärungsmöglichkeit hat Vorrang (weil ihr die größte Wahrscheinlichkeit zukommt)

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20
Q

Homoplasie

A
  • gemeinsame, gleiche Merkmale
  • gehen NICHT auf einen gemeinsamen Vorfahren zurück
  • unabhängig und neu entstanden
  • zw. homolog und analog wird/kann hier nicht unterschieden werden
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21
Q

Molekularsystematik - welche Moleküle

A

Chloroplasten-Genom - cpDNA

Mitochondrien-Genom - mtDNA

Zellkern-Genom - nDNA

22
Q

methodische Bereiche d Molekularsystematik

A

Sequenzierung v DNA-Abschnitten

Fingerprinting-Methoden

23
Q

Sequenzierung v DNA-Abschnitten

A
  • Methode - Molekularsystematik
  • Ermittlung Nukleotidsequenz
  • PCR
  • codierende konservative Gene –> Unterscheidung Familien, Gattungsniveau
  • nicht-codierende Bereiche –> Unterscheidung v Unterarten bis etwa Unterfamilien
  • advantage PCR: rapid, allows study of same region in many species of particular group
  • disadvantage PCR: polymerase makes occasional mistakes
  • relative costs of error (less accurate, more taxa) VS costs of repeatedly sequencing same region (highly accurate, fewer taxa)
24
Q

Fingerprinting-Methoden

A
  • Methode-Molekularsystematik
  • gesamte Genom untersucht
  • Ergebnis = unterschiedlich lange DNA-Fragmente
  • Vergleich v. Fragmenten-Längen lässt Rückschlüsse auf die Verwandtschaft zu (bes. Popularions-, Art- und Gattungsniveau)
25
Q

Möglichkeiten/Probleme Molekularsystematik

A
  • biolog. Rolle vieler Gene unklar
  • molekulare Ebene weit entfernt v evolutiv relevante organismische Ebene?
  • Rückmutationen, Parallelismen, Konvergenzen gibts
  • Mutationshäufigkeit, Änderungsfrequenz sehr unterschiedlich
  • versch. Gene eines Organismus/einer Sippe müssen nicht parallel evoluieren

+ nicht-codierende Bereiche: stehen unter keinen funktionellen Selektionsdrücke, gut geeignet für Analyse der Phylogenese
+ Kompensation der Schwierigkeiten durch große Datenmengen, statistische Auswertung.

26
Q

Clades

A
  • Ähnlichkeit aufgrund v Abstammung
  • Ähnlichkeiten = homolog
  • homologe Strukturen könne dieselbe Funktion erfüllen oder auch allmählich verschiedene übernehmen
  • lassen sich as Verwandtschaftszeiger verwenden
  • für Phylogenetik nur Clades relevant
27
Q

Grades

A
  • Ähnlichkeit aufgrund v Anpassung
  • lassen sich NICHT als Verwandtschaftszeiger verwenden
  • Parallelismen und homologe Konvergenzen, auch analoge Konvergenzen
  • auch relevant f Evolutionsforschung (zusammen mit Clades)
28
Q

Nomenklaturregeln

A

(1) Erstbeschreibung
(2) Typusmethode
(3) Name

29
Q

Typusmethode

A
  • Erstbeschreibung reicht oft nicht aus für die Nomenklatur
  • ein konserviertes Pflanzenindividuum = Typus-Exemplar
  • Name eines Taxons bliebt mit seinem Typus-Exemplar verknüpft
  • nomenklatorischer Typus dient zur Fixierung des NAMENS - nicht des Taxons
30
Q

wissenschaftliche lateinische Artname

A 
Artname = binom
= Gattungsname + Epitheton/(Art-)Beiname
\+
Rangstufenbezeichnung
\+
der nomenklatorische Autor
31
Q

Identifizierung von Apomorphien und Plesiomorphien

A

Außengruppenvergleich:
• Außengruppe: Referenzgruppe zur Bestimmung von Verwandtschaftsbeziehungen
• Innengruppe: Gruppe(n) deren Verwandtschaftsbeziehung geklärt werden soll
• Merkmale, die sowohl in der Außengruppe als auch in der Innengruppe vorkommen, sind plesiomorph (evolutionär älter)
• Merkmale, die sich nur auf die Innengruppe beschränken, sind apomorph (evolutionär neuer)

32
Q

Kladogramm v Phylogramm

A

Kladogramm: einfache Stammbaumdarstellung, Astlängen haben keine Bedeutung

Phylogramm: Astlängen= Anzahl evolutiver Ergebnisse/ genetische Distanz (je kürzer die Astlänge, desto näher ist die Verwandtschaft

33
Q

Synonyme vs Homonyme

A

Synonyme: verschiedend lautend, bezeichnen dieselbe Sippe

Homonyme: gleichlautend, beziehen s auf verschiedene Sippen

34
Q

Synonyme - Types

A

taxonomische Synonyme vs. nomenklatorische Synonyme

homotyptische Synonyme vs. heterotypische Synonyme

35
Q

taxonomische Synonyme

A
  • verschiedende taxonomische Beurteilung einer Sippe
  • Synonyme bzw. Namensänderungen inhaltlich begrümdet
  • unvermeidlich
  • entsprechen dem unterschiedlichen Stand der Wissenshaft, verschiedenen wissenschaftlichen Auffassungen
36
Q

nomenklatorische Synonyme

A
  • Nichtbeachtung der Nomenklaturregeln
  • zB. wichtigste Regel: Prioritätsregel (illegitime Name)
  • formale Gesichtspunkte maßgebend
37
Q

homotypische Synonyme

A
  • verschiedene Name f. dasselbe Typus-Exemplar (nomenklatorischer Typus)
  • meist nomenklatorische Synonyme
38
Q

heterotypische Synonyme

A
  • verschiedene Name f. jeweils anderes Typus-Exemplar
  • meist taxonomische Synonyme
  • hängt v der taxonomischen Auffassung ab, ob die beiden Typen zur selben od zu verschiednen Arten gehören
39
Q

Kleinarten/Microspecies

A

= sehr ähnliche Arten, die schwierig zu unterscheiden sind

  • oft zu (Klein-)Artengruppen miteinander vereinigt
  • informelle Gruppierungsmöglichkeit
  • nicht im taxonomischen Rangstufensystem berücksichtigt
  • dienen praktischen Zwecken
  • oft künstliche Gruppen
40
Q

Hybriden

A
  • sollten grundsätzlich als Hybridformel angegeben werden (Binom 1 x (‘mal’) Binom 2)
  • Ausnahme: “artgewordene” Hybride - die, die in der Natur ein gewisse Selbstständigkeit aufweisen
41
Q

Nothospezies vs. Nothosubspezies

A
  • spezies = interspezifische Hybriden

- subspezies = Hybriden zw. Unterarten

42
Q

infraspezifische Kulturpflanzensippen

A

= Sorten

  • es gibt ergänzende Nomenklaturregeln
  • “cv.” - Abkürzung ‘cultivated variety’
43
Q

ungefähre Aufteilung der Gefäßpflanzen Österreich

A

Pteridophyten (Farnpflanzen) 2,5%
Gymnospermen 0,5%
Dikotyletdonen 77%
Monokotyledonen 20%

44
Q

Remane’s criteria of similarity

A
  • -> to determine whether structures can be compared:
    (a) they are found in similar position in both organisms
    (b) they are similar in cellular and histological structure
    (c) they are linked by intermediate forms of the structure (either at different developmental stages or in different organisms)
45
Q

rooted trees

A
  • rooting turns a network into an evolutionary tree
  • polarizes character changes - gives them a specific direction
  • critical for interpreting how plants evolved
  • different rootings suggest different patterns of change
  • only w/ rotted tree can we determine which groups are monophyletic
46
Q

problem with using fossils to determine position of tree root

A
  • just because an extinct plant has been fossilized, doesn’t mean that its lineages originated earlier than living plants
  • just tells us it died earlier
47
Q

mitochondrial DNA

A
  • maternal
  • circular
  • order of genes variable (changes occur easily and frequently, even w/in same cell)
  • not esp. useful for inferring relationships
  • most useful for assessing ancient events (like origin of angiosperms)
48
Q

chloroplastal DNA

A
  • maternal
  • circular
  • smallest plant genome
  • stable (w/in cells and species)
  • rearrangements of chloroplast genome rare - can be used to demarcate major groups
  • gains/losses of chloroplast genes COMMON enough to be worth looking for, RARE enough to be stable indicators of evolutionary change

chloroplast gene rbcL

  • encodes Rubisco (carbon acceptor, photosynthesis)
  • almost universal among plants, fairly long, presents no problems with alignment
  • limitation as phylogenetic marker: slow rate of change –> not useful for inferring relationships betw closely related genera
49
Q

nuclear DNA

A
  • largest

- difficult to generalize (b/c so many)

50
Q

mutation rate (phylogeny construction

A

rapidly mutating gene

  • assessment of relationships among closely related populations/species
  • too fast - parrallelisms and reversals will accumulate to the pt that all phylogenetic info lost; history of sequence obliterated, = problem in work with non-coding sequences or remotely related taxa
  • leads to “long branch attraction”

slowly mutating gene

  • can be difficult to find mutations from which a phylogeny can be constructed
  • lvl of variation may approach expected lvl of sequencing error
  • inferences more unreliable
  • studies of older groups
51
Q

analysis of DNA sequence data in phylogeny construction

A

mutation rate
alignment
analytic technique
gene tree vs. species tree

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