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Herbivorenökologie > Klausur > Flashcards

Klausur Flashcards

1
Q

Definition Herbivorie

A

Breite Definition:
Als Herbivore bezeichnet man Organismen, die an lebenden Pflanzenteilen fressen.

Enge Definition:
Als Herbivore bezeichnet man Organismen, die an höheren Landpflanzen fressen.

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2
Q

Welche Tiere sind herbivor?

A
  • Protozoa; Ciliaten fressen einzellige Algen
  • Nematoda: phytoparasitäre Nematoden an pflanzlichen Wurzeln
  • Echinodermata: Seegurken, die an Seegras fressen
  • Mollusca: Schnecken an Blättern und Früchten fressend
  • Tardigrada: fressen an Algen und Moos
  • Arthropoda:
  • **Crustacea: viele Krebse an Phytoplankton fressend
  • **Myriapoda: einige pflanzliche Säfte saugend
  • **Insecta: ca, 360 000 Arten herbivor, i.e. ca. 26% aller bekannten Arten
  • **Arachnida: Spinnmilben
  • Vertebrata:
  • **einige Fische: u.a. auch pflanzliche Nahrung
  • **Amphibia: Kaulquappen pflanzliche Nahrung, erwachsene Frösche carnivor
  • **Reptilia: einige Schildkröten
  • **Aves: e.g. Anseriformes
  • **Mammalia: e.g. Pandabär an Bambus, Koala an Eukalyptus, Elefanten
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3
Q

Was fressen Herbivore an einer Pflanze?

A
  • Pollenfresser: Pollinophage
  • Nektarfresser
  • Stengelminierer
  • Phyllophage
  • Fruktivore, Kaprophage
  • Xylophage
  • Rhizophage
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4
Q

Phyllophage

A

e.g. Vertebraten, Blattläuse, Käfer, Heuschrecken, Blattwespen etc.

verschiedene Fraßprozesse je nach Arten:

  • Parenchym (Membracidae, Buckelzirpen)
  • Xylem (Cercopidae, Schaumzikaden)
  • Epidermis (Agromyzidae, Minierfliegen)
  • Phloem (Aphididae, Blattläuse)
  • nur Blattfläche fressend/Skelettfraß (einige Käfer, Blattwespen)

> > Gallbildner

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5
Q

Gallbildner & Pflanzengallen

A

*Pflanzengallen: begrenzte Wucherung, induziert durch Gallbildner

  • Gallbildner leben in der Wucherung und ernähren sich von der Galle
  • Schutz vor Fraßfeinden
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6
Q

Herbivore Spezialisierungen

A

Monophage: fressen an einer einzelnen Art oder Pflanzengattung
e.g. Larve des Seidenspinners (Maulbeerblätter)

Oligophage: fressen an verschiedenen Pflanzengattungen innerhalb einer Familie
e.g. Kartoffelkäfer (Solanaceae)

Polyphage: fressen an verschiedenen Pflanzenfamilien
e.g. Noctuidenarten

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7
Q

Räuber-Beute-Beziehung: Pflanzen bieten Tieren Nahrung

A

*Nährstoffe
*Umsetzung von pflanzlichen Nährstoffe in tierische Biomasse
> abhängig von Verdaulichkeit der pfl. Nährstoffe
> abhängig von Verdauungseffektivität des Herbivoren > ökologischer Wirkungsgrad (10% ca)

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8
Q

Räuber-Beute-Beziehung: Tiere bieten Pflanzen Nahrung

A

*tierische stickstoffhaltige Stoffwechselendprodukte bieten - nach Abbau zu Ammonium oder Nitrat - den Pflanzen Nahrung

Harnsäure/Harnstoff -> durch Nitrosomonas -> Nitrit -> durch Nitrobacter -> Nitrat

*tierischer Stickstoff bietet karnivoren Pflanzen Nahrung

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9
Q

Mutualistische Beziehungen zwischen Tieren und Pflanzen

A
  • Pflanzen bieten Tieren Schutz:
  • physikalisch,
    z. B. Höhlen für Eulen, Fledermäuse etc.

*chemisch,
z.B. Zygaena (Widderchen):
> Larven fressen an Pflanzen mit Blausäureglycosiden (Lotus, Trifolium)
> Blausäureglycoside werden sequestriert und im Integument gespeichert
> auch Imago enthält Blausäureglycoside
> Larven und Imago durch pflanzliche Blausäureglycoside vor Fraßfeinden geschützt

  • Herbivore fördern pflanzliche Diversität:
  • durch “Düngung” des Bodens mit Stickstoff (schnell verfügbarer Stickstoff)
  • durch Bestäubung und damit Ausbreitung von Pflanzen
  • durch Samenausbreitung (z.B. beim Fruchtfraß)
  • durch “biologische Kontrolle” von z.B. schnell wachsenden oder sich schnell reproduzierenden Pflanzen
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10
Q

Mikroorganismen als “versteckte Mitspieler” bei Pflanze-Tier-Interaktionen

A

*Relevanz von Bakterien für pflanzliche Stickstoffaufnahme aus Boden oder Luft

*Nitrosomonas und Nitrobacter für Ammonifikation und Nitrifikation von N-Verbindungen zum Boden

  • Knöllchenbakterien (Rhizobien) für Umwandlung von N2 aus der Luft in NH3 im Boden
  • Rhizobien werden durch Wurzelexsudate angelockt
  • Rhizobien in der Wurzelhaarzelle induzieren Zellteilungen und Zellwachstum: Knötchenbildung
  • in den Knötchen gemeinsame Produktion von eisenhaltigem Protein (Protein/Pflanze, Eisen: Rhizobien), das überschüssiges O2 bindet,

denn N2 fixierendes Enzym der Rhizobien ist O2 empfindlich

*N2 zu NH3, das - wegen Toxizität - sofort in Glutamin eingebaut wird

*Mikroorganismen als Krankheitserreger bei 
> Pflanzen
> bei Herbivoren
=====
*Phytopathogene
**Bakterien, z.B. Ringfäule Kartoffel
**Pilze, z.B. Rostpilz Getreide
**Viren, z.B. Tabakmosaikvirus
  • Entomopathogene
  • *Bakterien, z.B. Bacillus thuringiensis BT
  • *Pilze, z.B. Beauveria bassiana
  • *Viren, z.B. Apfelwickler-Granulosevirus

*Mikroorganismen ermöglichen Herbivoren Verdauung pflanzlicher Nahrung

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11
Q

Was sind Nährstoffe für Pflanzen?

A

*Energiequelle:
Licht bei photoautotrophen Organismen

*Kohlenstoffquelle:
CO2 zur Bildung organischer Substanz

*Wasser und Mineralien zur Bildung von Proteinen und anderen wichtigen Verbindungen für Stoffwechselvorgänge:
Nitrat
Ammonium
Sulfat
Phosphat

*Kohlenstoffquelle:
Spurenelemente (oft wichtig als Ko-Faktoren für Enzyme):
Zink: Mangel: Zwergwuchs
Eisen II, Mangan II: Mangel: Bleichsucht der Blätter
Bor: Mangel: Fehlbildung v. Meristemen
Magnesium Mangel: weniger Chlorophyll

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12
Q

Was sind Nährstoffe für Herbivore?

A

*Energiequelle und Körperaufbau:
Kohlenhydrate
Eiweiße
Fette

*Wasser und Verbindungen, welche die Aufnahme energiereicher Verbindungen erleichtern oder essentielle Bestandteile von Stoffwechselvorgängen:
Vitamine
Mineralien/ Spurenelemente

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13
Q

Kohlenhydrate

A

Zucker wie z.B.
**Glukose
**Saccharose (Transportzucker in Pflanzen): Glukose+Fruktose
**Trehalose (Hämolymphzucker bei Insekten):
Glukose+Glukose

  • Stärke:
  • **Amylopektin (alpha-1,4 und alpha-1,6-Verzweigung)
  • **Amylose (alpha-1,4)

*Inulin:
Grundbaustein Polysaccharid aus Fruktose mit endständigen Glykosidrest
**Topinamur: reich an Inulin in der Knolle; süßlich

  • Glykogen (tierische Stärke)
  • **wie pflanzliche Stärke, aber reicher verzweigt
  • **Leber- und Muskelzellen von Vertebraten
  • **verschiedene Zellen von Invertebraten

*Cellulose:
Grundbaustein: Glukose
über 1,4-ß-glykosidische Bindung verknüpft

klebrige Polysaccharide (außer Stärke)
Pektin:
Polysaccharid aus α-1,4-glycosidisch verknüpften Galacturonsäure-Einheiten

Hemicellulose:
Polysaccharid bestehend aus Monosacchariden (Xylose, Arabinose etc.)

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14
Q

Celluloseabbau

A

Stärke:
Abbau durch Amylasen:
bei Vertebraten und Invertebraten eigene Amylasen

Cellulose:
Abbau durch Cellulasen:
bei einigen Invertebraten eigene Cellulase
bei anderen Invertebraten durch die Hilfe von darmbakterieller Cellulase
bei Vertebraten nur durch die Hilfe von darmbakterieller Cellulase

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15
Q

Effektivität der Celluloseverdauung abhängig von:

A
  • mikrobielle Aktivität und Expression insekteneigener Cellulasen
  • Darmlänge und Darmvolumen
  • Verweildauer der Nahrung im Darm
  • Anteil verdauungsmindernder Substanzen in Nahrung
  • z.B. phenolische Verbindungen (Tannine)
  • setzen Aktivität von Verdauungsenzymen herab

besonderen Anpassungen im Verhalten:
*Wirtspflanzenwahl:
Vermeidung faserreicher Nahrung
*Autokoprophagie:
Fressen der eigenen Exkremente
Hasen, Kaninchen, Meerschweinchen, Doktorfische:
erst die „doppelte“ Darmpassage der aufgenommenen Nahrung gewährleistet, dass pflanzliche Nahrung effektiv verwertet wird

besonderen Anpassungen in der Morphologie / *Anatomie:
Darmlänge / Darmvolumen
besondere Zahnstrukturen:
hochkronige, breite Zähne beim Pferd zum Zerreiben von hartem Gras
Hochkronig, weil Schmelz langsam abschmirgelt
Kaninchen: Hochkronige Zähne wachsen nach

*besondere Magenstrukturen:
z.B. Wiederkäuer:
Nahrung wird zum effektiven Aufschluss zwischen Pansen und Netzmagen hin- und herbewegt
Pansen und Netzmagen enthalten Endosymbionten, die Cellulasen liefern
durch Kontraktion der Mägen wird die Nahrung wieder in Mundhöhle hochgewürgt, nochmals
durchkaut und geht dann zurück in diese Mägen
Vorderdarmfermentation:
Fermentation im Magen
Wiederkäuer: Antilope, Hirsch, Rind
Nichtwiederkäuer: Hamster, Flusspferd, Känguruh
Enddarmfermentation:
Fermentation im Darm
Säuger mit Blinddarm: Elefant, Kaninchen, Ratte
Säuger mit kompartimentiertem Grimmdarm: Pferd, Neuweltaffen, Mensch
Säuger mit kompartimentiertem Grimmdarm: Katze, Hund

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16
Q

Kohlenhydratgehalt in Pflanzen

A

*abhängig von Lichtexposition

  • Tageszeitliche Schwankungen
  • Jahreszeitliche Schwankungen
  • Standortbedingte Schwankungen
  • C/N Verhältnis oft invers
  • junge Blätter: N hoch, C niedrig
  • alte Blätter: N niedrig, C hoch
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17
Q

Eiweiße

A

Proteingehalt in Pflanzen variiert je nach:

  • Taxon
  • pflanzlichem Gewebe (Samen und Mesophyll hoch
  • Stickstoffversorgung der Pflanze

wichtige Aminosäuren für Herbivore:

  • Lysin, Valin, Leucin, Methionin, Isoleucin, Threonin, Phenylalanin, Tryptophan
  • übrige AS werden im Körper synthetisiert oder durch Modifikation aus anderen gewonnen

*Pflanzen können prinzipiell alle notwendigen Aminosäuren bieten
*reich an Proteinen und allen notwendigen essentiellen Aminosäuren:
Weizenkeime
Sojabohnen
*einige Pflanzen arm an Methionin (v.a. Hülsenfrüchte) und Lysin (Getreideprodukte)

Biologische Wertigkeit (BW):
*Gramm Körpereiweiß, das durch 100 g des betreffenden Nahrungseiweiß aufgebaut werden kann.
Vollei-Protein = 100
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18
Q

Fette

A

echtes Fett:
Fettsäuren verestert mit Glycerin

Wachse:
*Fettsäuren verestert mit langkettigen Alkoholen
*Wachse sind härter und wasserabweisender als andere Fette
*kutikuläre Wächse:
eingebettet in der Kutikula der Pflanze
beugen den Wasserverlust vor

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19
Q

Vitamine

A
  • chemisch uneinheitliche Stoffe
  • nicht stabil bei Erhitzen/Kochen
  • Fettlösliche Vitamine: A, D, E, K
  • Wasserlösliche Vitamine: B, C, H
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20
Q

Vitamin A (Retinol)

A

Biogenese:
*aus Carotin = Provitamin A

Vorkommen:

  • Provitamin A in zahlreichen Pflanzen
  • Retinol in tierischen Produkten: Lebertran, Eigelb

Funktion:

  • herbivore Insekten: ??
  • Mensch: Oxidation von Retinol zu Retinal;
    a) prosthetische Gruppe v. Sehfarbstoffen (Rhodopsin), Mangel: verminderte Sehfähigkeit im Dunkeln
    b) beteiligt an Fülle weiterer Stoffwechselvorgänge, z.B. Zellwachstum, Hauterneuerung
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21
Q

Vitamin D (Calciferol)

A
  • Vitamin D2:
  • *Vorkommen: Pflanzen, die von Pilzen befallen sind
  • *Biogenese: aus Ergosterol (in pilzlicher Membran) unter UV-Einfluss im Menschen zu Vitamin D2 umgewandelt
  • Vitamin D3 (Cholecalciferol):
  • *Vorkommen: in tierischer Nahrung, aber auch in einigen Pflanzen (Solanaceae)
  • *Biogenese: aus 7-Dehydrocholsterol unter UV-Einfluss im Menschen zu Vitamin D3 umgewandelt
  • Funktionen:
  • *im Menschen: reguliert Calcumabsorption aus Nahrung
  • *Mangelkrankheiten: Osteoporose; Rachitis; viele weitere Krankheitsbilder (auch Ca++-abhängige nervös gesteuerte Prozesse)

**in Insekten: keine Funktion vom Vitamin bekannt, aber Steroide wichtig für Biosynthese von Hormonen (Ecdyson)

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22
Q

Vitamin E (Tocopherole)

A

Biogenese:
*nur in Pflanzen

Vorkommen:
*Getreide
*Nüsse
*Samen
(über Nahrungskette auch in allen tierischen Membranen)

Funktionen:

  • **herbivore Insekten:
  • Antioxidans; verhindert Oxidationen an mehrfach ungesättigten FS, Radikalfänger
  • **Mensch:
  • Antioxidans
  • Mangelerscheinungen: diffus (trockene Haut, schlechte Wundheilung)
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23
Q

Vitamin K (Phyllochinon)

A

Biogenese:

  • in Pflanzen
  • Bakterien können aus Phyllochinon das Menachinon produzieren
  • Menachinon mit Difarnesylrest

Vorkommen:

  • in Chloroplasten in Pflanzen
  • Darmbakterien, die Menachinon produzieren

Funktionen:

  • Mensch:
  • *Vitamin K beteiligt an Bildung von Prothrombin/Blutgerinnung
  • *Zellwachstumsregulation
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24
Q

Vitamin B

A

Biogenese:

  • uneinheitlich
  • bei Mangel ähnliche Krankheitsbilder (Hautentzündungen, Wachstumsstilstand)
  • z.B. Thiamin, Riboflavin, Pantothensäure

Vorkommen:
*Pflanzen/Tiere

Funktion:

  • Insekten: Biotin für FS-Synthese
  • Mensch: als Coenzyme verschiedene Effekte in diversen Stoffwechselvorgängen (FSW, Atmungskette, Transaminierung AS, etc.)

Vitamin B12:
*Porphyrinring-ähnliche Struktur

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25
Q

Vitamin C (Ascorbinsäure)

A

Biogenese:
aus Glucose=>Glucuronsäure=>Lactonbildung

Vorkommen:
in Pflanzen, v.a. in Früchten und Gemüse
die meisten Tiere (Amphibien, Reptilien, viele Säuger) können Vitamin C selbst produzieren,
außer z.B. Primaten (inkl.Mensch), Meerschweinchen
Insekten: ohne Vitamin-C-Synthesefähigkeit

Funktion:
herbivore Insekten und Menschen:
Vitamin C selbst leicht oxidierbar: also als Antioxidans fungierend
Radikalfänger
Co-Faktor für Redoxreaktionen
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26
Q

Vitamin H (Biotin)

A

Vorkommen:
*Pflanzen/Tiere/Bakterien

Funktion:
*prosthetische Gruppe von Carboxy-Transferasen (Gluconeogenese, FS-Biosynthese)
*in vitro: Biotin kann auch Histone modifizieren (Biotinylierung) und damit Genexpression beeinflussen
(in vivo: eher selten)

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27
Q

Mineralien und Wasser

A
  • meist gut über Pflanzen deckbar
  • Gehalt an P und N in Insekten deutlich höher als in Pflanzen, ebenso Cu, Na
  • Insekten müssen VIEL fressen, um ihren Bedarf zu decken

Eisen: Bestandteil von Oxygenasen und Deoxygenasen
Kupfer: Elektronentransport, Bestandteil von Oxidasen
Zink: Katalytische oder strukturelle Funktion in vielen Enzymen
Natrium: Membrantransport, osmotisches GGW
Kalium: Membrantransport, osmotisches GGW
Calcium: Signalübertragung; Vertebraten: auch strukturelle Funktion/Knochen
Mangan: Bestandteil vieler Enzyme (KH und FS-Stoffwechsel)

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28
Q

Wie kann man die Nahrungsnutzung messen?

A

=> Waldbauer Indices

  1. Wachstumsindex (growth rate)
    Gewichtszunahme pro Zeit und Körpergewicht

GR= G/(t*W)

2. Konsumptionsindex (consumption index)
Aufgenommene Nahrung (F) pro Zeit (t) und Körpergewicht

CI=F/(tW)100

  1. Konversionsindex (efficency of conversion of ingested food = ECI)
    Gewichtszunahme (G) pro Nahrungsmenge (F)

ECI=(G/F)*100

  1. Geschätzte Verdaulichkeit (approximate digestability = AD)
    Verhältnis zwischen aufgenommener Nahrung (F) und produzierten Kot (K)

AD= ((F-K)/F)*100

  1. Konversionsindex (efficiency of conversion of digested food = ECD)
    Gewichtszunahme (g) pro aufgenommener Nahrungsmenge (F) minus Kot (K)

ECD = (G/(F-K))*100

29
Q

Was bieten Pflanzen herbivoren Tieren und umgekehrt?

A
  • Kohlenhydrate
  • Fette
  • Proteine
  • Vitamine
  • Mineralstoffe
  • Vorstufen für Pheromone & defensive Verbindungen
  • Unterschlupf

Herbivore:
*Nitrogen (Kot, Carnivore Pflanzen)

Was bieten Pflanzen der Menschheit?

  • für Nahrung: Obst- und Gemüsearten, Getreide
  • Medizin: Fingerhut
  • Genussmittel: Kaffee, Tabak, Tee, Wein, Zuckerrohr, Gewürze
  • Textilherstellung: Baumwolle, Flachs
  • Haus- und Möbelbau: Gehölze, Grass (Schilfrohr) für Dächer, Hemp (Hanf) für Isolation und Körbe
  • Zierde: Zierpflanzen
  • Energiegewinnung: Mais, Holz, Raps
  • Farbe für Textilien und Haar: Henna, Indigo
30
Q

Nahrung und Charakteristika karnivorer Pflanzen

A 
Nahrung:
Terrestrische Carnivora:
*versch. Insektentaxa
*Spinnen (Araneae)
*Asseln (Crustacea)

Aquatische Carnivora:

  • Kaulquappen
  • diverse Crustacea
  • Chlorophyll vorhanden (Photosynthese)
  • Wachstum i.d.R. an nährstoffarmen Standorten
  • Karnivorie: Kompensation von Nährstoffarmut
  • i.d.R. schwach entwickelte Wurzeln
  • Fähigkeit zum Einfangen, Abtöten und Verdauen von Beutetieren
  • Blüten bei allen karnivoren Pflanzen durch Insekten bestäubt -> Konflikt Bestäubung-Beutefang
  • zumeist vegetative Vermehrung
31
Q

Systematik karnivorer Pflanzen

A

karnivore Pflanze haben sich im Zuge der Evolution mehrfach unabhängig voneinander in den verschiedensten Taxa entwickelt

*prominente Taxa:
- Sonnentau (Drosera):
ubiquitär
- Venusfliegenfalle (Dionaea):
endemisch (North/ South Carolina/ USA)
- Kannenpflanzen (Nepenthes):
endemisch (Borneo, Sumatra, Philippinen)
- Sarracenia:
endemisch (östliches Kanada/ USA)
- Drosophyllum
Auatisch karnivore Pflanze:
- Utricularia:
ubiquitär

32
Q

Anlockmethoden

A

a) visuelle Signale
* attraktive, licht-reflektierende Sekrettröpfchen
* attraktive, rote Farbstoffe
* UV-Licht-reflektierende Kannen-Innenseiten/Außenseite absorbierend

b) Olfaktorische Signale
* Phenylacetaldehyd (riecht nach Hyazinthen und Lilien und n-Pentadecan (Magnolien) bei Sarracenia
* Piperidin-Alkaloid mit maus-ähnlichem Geruch bei Sarracenia (wirkt betäubend)
* Gestank (Drosophyllum)

c) Gustatorische Signale in Haaren am Kannenrand

33
Q

Kleb- bzw. Schleimfallen

A

Drosera:
*Drosera besitzt Schleimfäden
Schleim:
*Sekret aus gestieltem Drüsenkopf
*zuerst Klebsekret, später Verdauungssekret
Chemie Klebsekret:
*4%ige Polysaccharidlösung mit leicht saurem pH (5); hoch viskos
*Polysaccharid aus verschiedensten Zuckern: Arabinose, Xylose, Galactose, Mannose, Glucuronsäure

Drosophyllum:
Phänomen:
*Beute berührt Tentakel
*Tentakel krümmt sich ein
Mechanismus:
*schnelle Einkrümmung der unmittelbar berührten *Tentakel über elektrische Signale
*K+: Ruhepotential (wie bei Nervenzellen)
*Ca++ Einstrom: Aktionspotential (Na+ bei Nervenzellen)
*Langsame Einkrümmung der anderen Tentakel und die Blatteinrollung über Phytohormon
*Applikation von Indolessigsäure (IAA) induziert Bewegung

34
Q

Schnappfallen

A

Phänomen:

  • Beute muss Triggerhaare berühren
  • Falle schließt sich plötzlich

Mechanismus:
*Beute berührt Triggerhaarzelle, das eine Spannungsänderung (Aktionspotential) auslöst
*Weiterleitung der Spannungsänderung über Blattepidermis
*Induziert blitzschnellen Turgorverlust in
einigen Zellen
*Falle schließt sich und wird abgedichtet
*seperate Aktivierung des COI1-Rezeptors
in der sekretorischen Zelle
*führt zu einer Stimulation der Absonderung von
Verdauungsenzymen in die abgedichtete Falle
*Beute wird verdaut durch Säurebildung
*Sekretorische Zelle nimmt NH4+ auf und gibt H+ ab

35
Q

Kannenfallen

A

Nepenthes (Venusfliegenfallen):
Aufbau/ Vermehrung:
*Kanne ist eine eingerollte Blattspreite
*Blatt ist ein verbreiteter Blattgrund
*adaxiale Blattoberseite wird zur Kanneninnenseite
*vegetative Vermehrung durch Tochterrosetten

Antihaftbeschichtung aus 2 Schichten: 
*unregelmäßige weiche Wachsplättchen, 
die an Beutefüßen kleben bleiben und ihre 
Haftkraft reduzieren
*Plättchen, die in spitzem Winkel aus der
Fläche ragen und so Kontaktfläche 
Reduzieren an der man sich festhalten 
kann
36
Q

Saugfallen

A

Wasserschlauch Utricularia:

  • keine echten Wurzeln
  • Blasen sind gefüllte Tierfallen

Mechanismus:

  • negativer hydrostatischer Innendruck
  • Blase ist nach innen gewölbt
  • Beute berührt Borsten außen
  • Klappe öffnet sich
  • nach innen gedellte Wände entspannen und springen nach außen
  • es entsteht Sog in die Blase hinein
  • Klappe geht in Ausgangsgangslage
  • Beute ist gefangen
37
Q

Verdauungsdrüsen mit 3 möglichen Funktionen

A

1) Rezeptoren für Wahrnehmung von Beute
* Triggerhaare bei Dionaea
* N-haltige Verbindungen Drosera

2) Sezernierung von Verdauungsenzymen
* Proteasen
* Esterasen, v.a. Phosphatasen
* Chitinasen
* Nukleasen
* Lipasen

3) Absorption von Nährstoffen:
*auch über Drüsen, die Verdauungsenzyme liefern:
„dual function glands“: Verdauungssekret + Absorption

4) symbiontische Organismen
* In einigen karnivoren Pflanzen assoziierte Bakterien, Pilze, Algen und – bei Utricularia: Rotatorien – vorhanden

38
Q

Andere außergewöhnliche Formen der Nährstoffgewinnung bei Pflanzen

A

Roridula gorgonias:

  • Drüsenblattsekrete, aber nicht karnivor, weil keine Verdauungssekrete
  • Sekret fängt Insekten
  • gefangene Insekten werden von karnivorer Weichwanze abgeweidet (Miridae)
  • N-haltige Exsudate der Wanze als N-Quelle für Pflanze
  • N wird über ‘cuticular gaps’ aufgenommen, besondere Oberflächenstruktur der Blätter

Epiphyten:
*Misteln, die Wasser und Nährsalze aus Wirt beziehen

Symbiosen mit Bakterien:

  • z.B. Knöllchenbakterien (Rhizobien bei Leguminosen)
  • > N von Bakterien an Pflanze
  • > C von Pflanze an Bakterien

Symbiosen mit Pilzen

  • z.B. Steinpilz symbiotisch mit Baumwurzeln
  • z.B. Mycorrhiza
  • N,P von Pilz an Pflanze
  • C von Pflanze an Pilz
39
Q

Vergleich mikrobieller Organismen*

A

Viren

  • Prokaryot
  • Proteinhülle
  • Wundparasiten
  • Übertragung: mechanische Verwunderung, Herbivore
  • nach Eindringen: Abstreifen der Hüllmembran, Viren-RNA/DNA-Replikation
  • Effekte: Chlorosen, Nekrosen

Bakterien

  • Prokaryot
  • Zellwand (Murein)
  • Wundparasiten
  • Übertragung: mechanische Verwundung, Herbivore
  • nach Eindringen: Auflösen der Zellwand, Toxine töten Wirtszellen, beeinflussen Hormonhaushalt, produzieren Exopolysaccharide
  • Effekte: Nassfäulen, Welken/Flecken, Hypertrophien

Phytoplasmen

  • Prokaryot
  • keine Zellwand (Mullicutes)
  • Wundparasiten
  • Übertragung: mechanische Verwundung, Herbivore (Phloemsaftsauger), befallene parasitische Pflanzen, Propfung
  • Effekte: beeinflusst Phytohormonhaushalt

Pilze

  • Eukaryot
  • Zellwand (Chitin)
  • dringen aktiv in pflanzliches Gewebe ein
  • Übertragung: Wind (oberirdische Pflanzenteile), Boden (Befall v. Wurzeln), Insekten
  • nach Eindringen: enzymatische Degradation der Zellwände
  • Effekte: Mehltau, Rosenrostpilz
40
Q

Pilze

A

Obligate Parasiten:
ausschließlich auf lebenden Pflanzen z.B. Mehltau, Rostpilze

fakultative Parasiten:
auch saprophytisch auf totem pflanzlichen Material

necrotrophe phytopathogene Pilze:
töten Wirtsgewebe ab und leben saprophytisch (Botrytis, Alternaria, Fusarium)
Pflanzenverteidigung: Jasmonsäure, Ethylen

biotrophe phytopathogene Pilze:
Biotroph -> benötigen lebendes, metabolisierendes Pflanzengewebe (z.B. Mehltau, Rostpilze)
bilden Haustorien (Saugorgan)
Pflanzenverteidigung:
Salicylsäure
Hypersensitive Reaktion: rascher, räumlich begrenzten Zelltod (Apoptose)

Endophyten:
Leben symptomlos im Wirtsgewebe
meist interzelluläres Wachstum

Eindringen:
Auskeimende Pilzhyphen dringen aktiv mit sog. Penetrationshyphe in Gewebe ein
Durchdringung der Zellwand:
Enzyme: Cutinasen nachgewiesen
hohen Druck
41
Q

Effekte von Phytopathogenen auf Pflanze

A

morphologische Veränderungen

  • Welken – Turgorverluste
  • Blattkräuselungen
  • Nekrotisches Gewebe
  • Verfärbungen

physiologische Veränderungen

  • Wasserstress:
  • Turgorverlust = Primärstoffwechsel
  • auch Verschiebung von C/N- Verhältnis

Sekundärstoffwechsel:

  • Induktion von PR-Proteinen
  • Induktion von Düften
  • Induktion von Lignifizierung
  • Induktion von Phytoalexinen

Toxine der Phytopathogene

lokale und systemische Effekte

42
Q

Wasserstress

A
  • physikalische Barrieren im Xylem
  • veränderte Permeabilität der Membranen durch Toxine der Pathogene
  • zerstörte Kutikula der Pflanze durch Pathogene: kein Transpirationsschutz mehr

KONSEQUENZEN:

  • Stomata schließen sich
  • bedingt reduzierte Photosyntheserate (zusätzlich können auch Toxine der Pathogene photosynthese-relevante Enzyme beeinträchtigen)
  • bedingt verminderte C-Akkumulation
  • bedingt Verschiebung C/N-Verhältnis
    a) wegen verminderter C-Akkumulation (relativ)
    b) wegen Induktion der Proteinbiosynthese (PR-Proteine)
    c) wegen plus N auch von Krankheitserregern
43
Q

Induktion von PR-Proteinen

A

PR-Proteine:
*Abwehrproteine (Pathogenesis - related Protein)
*Transkription induziert durch Pathogene und abiotischen Stress (z.B. Ozon)
*Induktion erfolgt durch:
Salicylsäure
Jasmonsäure
Ethylen

Funktionen von PR-Proteinen:
*Keimunghemmung von Sporen
*Degradierung der Zellwände von Pathogenen durch:
a) Chitinasen
b) beta-1,3-Glucanasen
c) Lysozym
*Proteinaseinhibitoren:
unterbinden die proteolytische Aktivität von Pathogenen 
*Rezeptoren, die Phytopathogene erkennen
44
Q

Induktion von Phytoalexinen

A
  • niedermolekulare Gifte, die von pathogenbefallenen Pflanzen gebildet werden
  • werden von vielen verschiedenen Pflanzen gebildet; *ubiquitär
  • antibiotisch wirksam gegen Pathogene, spezifisch aktiv
  • chemisch:
    a) Terpenoide
    b) Glykosteroide
    c) Alkaloide
45
Q

Induktion von Lignifizierung

A

Lignifizierung:
die Verholzung pflanzlicher Zellwände durch Einlagerung von Lignin und Cellulose

Shikimat-Weg:

  • Stoffwechselweg
  • Erythrose-4-phosphat und Phosphoenolpyruvat wird zu Shikimisäure (Shikimat) umgesetzt
  • diese wird zu Chorismat umgewandelt
  • anschließend wird Chorismat weiter zu aromatischen Aminosäuren oder pflanzliche Phenole (sekundäre Pflanzenstoffe) synthetisiert, welche weiter umgesetzt werden, z.B. in Lignin
46
Q

Lokale und systemische Effekte

A

Lokale Effekte:
am Befallsort des Befalls

Systemische Effekte:
an noch unbefallenen Orten nahe der befallenen Orte

In Signalkaskade involviert:
G-Proteine
Ionenverschiebung
H2O2 oder ROS (Reactive Oxygen Species)
Phosphorylierungsketten mit MAP-Kinasen (Mitogen-Activated-Protein-Kinasen)
Signalüberträger:
Salicylsäure
Jasmonsäure
NO
Ethylen
47
Q

Pflanzenverteidigung gegen phytopathogene Bakterien

A

1) Pflanzen haben Rezeptoren entwickelt, die PAMPs entdecken, sodass eine Verteidigung ausgelöst werden kann

PAMPs:
Pathogen-assoziierte molekulare Muster
(Pathogen-associated molecular pattern)

2) das Bakterium injiziert Effektorproteine durch das TTSS (Typ-III-Sekretionssystem;
type-III-secretion-system)

TTSS wird die Abwehrsignalisierung oder -reaktion
beeinträchtigen

3) die Pflanze reagiert auf Infektion durch die Aktivierung von Immunrezeptoren, die für Nukleotid-Bindung (NB), MAP-Kinase, LRR kodieren

4) R-Proteine erkennen die Effektor-Protein und lösen
eine akute Abwehrreaktion meist eine
hypersensitive Reaktion (HR) aus,
die einen programmierten Zelltod beinhaltet

48
Q

Effekte von Phytopathogenen auf Herbivore

A

POSITIV:
Steigerung der Attraktivität der Pflanze durch Phytopathogene für Herbivore:

  • Induktion von attraktivem pflanzlichen Duftmuster durch Pathogene
  • Bessere Verwertung der Pflanzen durch Phytopathogene für Herbivore
    a) Verschiebung des C/N Verhältnisses zugunsten N
    b) „Aufweichen“ der Zellwände
  • Phytopathogene können Herbivorenqualität so verändern, dass sich dies negativ auf Carnivore auswirkt

NEGATIV:
Phytopathogene können Pflanzen weniger attraktiv machen für Herbivore
**Veränderung des pflanzlichen Duftmusters

Phytopathogene können Pflanzen weniger gut verwertbar oder ungenießbar machen

a) Lignifizierung
b) pflanzliche Phytoalexine oder Toxine der Pathogene

Phytopathogene können Pflanzen für Feinde der Herbivoren attraktiver machen
*Duftmuster, das besonders die Feinde anlockt

49
Q

Rolle der Mikroorganismen für Herbivore bei der Verdauung

A
  • bieten direkt Nährstoffe (z.B. Aminosäuren)
  • produzieren Enzyme, die bei der Nährstoffverwertung helfen
  • „entschärfen“ pflanzliche Gifte, wie z.B. Isoflavonoide in Klee
  • bieten Schutz vor natürlichen Feinden, (z.B. Viren, Protozoa, parasitäre Insekten)
  • beeinflusst die Partnerwahl und das Fortpflanzungverhalten

*bieten Schutz vor Organischen-Phosphorsäure-Ester (OP) in Pestiziden:
Pestizide greifen Acetylcholinesterase an
Acetylcholin verbleibt am Rezeptor und führt zu einem Dauerreiz

50
Q

Wolbachia

A

intrazelluläres Bakterium:

  • fakultativ in den meisten Arthropoden
  • obligat in Nematoden

Effekte auf den Wirt:
Bettwanzen:
*Wolbachia stellt Vitamin B und Biotin zur Verfügung
*Ohne Wolbachia: gestörte Eientwicklung

parasitäre Wespe Asobara tabida:

  • mit Wolbachia: Apotose von Nährzellen
  • ohne Wolbachia: keine normale Oogenese

Dipteren:
*mit Wolbachia: stärkere Resistenz gegen Viren und Pilze

Übertragungswege:
*Vertikale Transmission:
Wolbachia wird durch die Mutter an die Nachkommen weitergegeben

Horizontale Transmission:
Pflanzensaugende Insekten nehmen Wolbachia auf
Wolbachia-infizierte Pflanzen aus und können auch nicht-infizierte Pflanzen infizieren

51
Q

Rolle der MO als Pathogene für Herbivore

A

Entomopathogene:
*Krankheitserreger für Insekten

Bakterien:
=Bacillus thuringiensis (BT):
*produziert ein für Insekten toxisches Protein („Cry Protein“; inaktives Protoxin)
*das inaktive Protoxin wird durch leicht alkalischen pH-Wert und durch spezifische Proteasen im Insektendarm aktiviert
*bindet an die Darmepithelzellmembran und bildet einen Ionenkanal zwischen dem Zellcytoplasma und der externen Umwelt, welches zu einem Verlust von ATP
Insekt stirbt

Pilze:
z.B. Beauveria bassiana

Viren:
z.B. Apfelwickler-Granulosevirus

BT-Mais:
*Maispflanze mit Gen von Bacillus thuringiensis (BT), welches das Insektentoxin codiert (Cry)
*Protein nicht toxisch für Vertebraten:
=wird von Vertebraten vollständig abgebaut
*Gen wird auch im Pollen der Maispflanze exprimiert
*erreicht so auch „Nicht-Maisschädlinge“
*Maisschädlinge entwickeln Resistenzen gegen BT-Mais

52
Q

Physikalische Abwehr von Pflanzen gegen Herbivore

A

Verdickte Kutikula:
erschwert das Zubeißen

Haare / Trichome, Dornen, Stacheln:
erschwert das Zubeißen

Verholzung / Lignifizierung

53
Q

Chemische Abwehr von Pflanzen gegen Herbivore

A 
Quantitative Abwehrstoffe: 
Cellulose; Hemicellulose 
Lignine / Zusammenspiel: physikalische Abwehr 
Tannine 
Kieselsäure 
Qualitative Abwehrstoffe: 
Alkaloide:
 z.B. Tabak, Kaffee (Nikotin, Coffein) 
toxische Aminosäuren:
 z.B. Leguminosen (Canavanin) 
cyanogene Verbindungen:
 z.B. Rosaceae (Mandeln, Kirschen…) (Prunasin) 
Glukosinolate
 z.B. Brassicaceae (Senfgeschmack: Sinigrin, Sinalbin 
Proteinaseinhibitoren
 viele Pflanzen 
Terpene 
 viele Pflanzen (Rose: Geraniol; Pinus: Pinen) 
Cardenolide 
 z.B. Fingerhut, Maiglöckchen (Digitoxin) 
Hormon-Analoga
 z.B. einige Gymnospermae: JH-Analoga
54
Q

Konstitutive Abwehr

A

Genotypische Plastizität:
Genotypen unterschieden sich hinsichtlich Blattmorphologie und ihres Muster an terpenoiden Verbindungen

phänotypische Plastizität:
Unterschiedliche Ausprägungen (Phänotypen) eines Genotyps bei gleichbleibenden Umweltbedingungen
individuelle Variation
Bet-hedging

55
Q

Induzierte direkte Abwehr von Pflanzen

A

Abschreckung:
Eiablage-induzierte pflanzliche Düfte schrecken eierlegende Insektenweibchen ab:
* aber: sie locken auch parasitische Insekten an, die Eier von herbivoren Insekten abtöten
Fraß-induzierte pflanzliche Düfte schrecken weitere Herbivore ab:
*aber: sie locken auch parasitische oder räuberische Insekten an, die herbivore Larven abtöten

Bekämpfung:

  • Eiablage-induzierte pflanzliche Reaktionen töten Eier ab
  • Fraß-induzierte pflanzliche Reaktionen:
    a) schwächen Verdauung der Herbivoren
    b) wirken toxisch auf Herbivore
56
Q

Primed & induced defense

A

drohender Insektenbefall bemerken Pflanzen durch Warnsignale/ priming

„Priming“ Warnsignale:

  • Fraßinduzierte pflanzliche Düfte
  • Sexualpheromone
  • Fraßgeräusche von Larven
  • Verwundungen
  • Insekten-Eiablagen

Warnsignale dienen der Vorbereitung einer effektiveren Abwehr!

57
Q

Warneffekte von Eiablagen auf fraßinduzierte pflanzliche Abwehr gegen Larven

A

Effekte auf Pflanze:

  • Produktion phenolischer Verbindungen
  • Expression abwehrrelevanter Gene
  • unbeschädigte Blattfläche steigt
  • Samenproduktion steigt

Effekte auf Herbivore:

  • Larvalentwicklung gestört
  • Überlebensrate sinkt
  • Reproduktivität sinkt
  • Immunabwehr sinkt

Effekte auf Parasiten der Larven:
*Anlockung

58
Q

Woran bemerken Pflanzen Insektenbefall?

A 
Eingesetzter Insektenbefall:
=Eiablage:
*Sekrete, mit denen Eier an das Blatt geklebt werden
i*soliert aus:
Ovidukt
weibl. Reproduktionsdrüsen
Ganzkörperextrakten v. Weibchen
=Fraß:
*Beschädigung per se:
Dauer und Ausmaß des Schadens z.T. herbivorenspezifisch
„Herbivorenspucke“ = Regurgitat
Elicitor (Botenstoffe) im Regurgitat:
Fettsäure-Aminosäure-Konjugate (z.B. Volicitin)
Caeliferin
ß-Glucosidase
Inceptin: Fragment der ATPase

*auf der pflanze laufende Insekten

59
Q

Bei welchen Bedingungen ist welche Abwehrstrategie am effektivsten?

A

Cost-Benefit - „Abwägung“ zwischen:
a) Produktion und Aufrechterhaltung der Abwehrmaßnahme
und
b) Weniger Fraßschaden / weniger Herbivore aktuell / zukünftig mehr Biomasse / mehr Samen

Konstitutiv: vorhersagbares Vorkommen von Herbivorenbefall
Induziert: zufälliges Vorkommen von Herbivorenbefall
Primed & Induziert: zuverlässige Warnsignale

Physikalisch: Langlebigkeit der Pflanze? => => Häufig kombiniert mit quantitativer chemischer Abwehr
Chemisch: Kurze Lebensdauer der Pflanze? => Häufig kombiniert mit qualitative chemische Abwehr

=> Apparenztheorie

60
Q

Apparenztheorie

A

Apparente (ersichtliche) Pflanzen:
auffällig apparent
z.B. Bäume, Sträucher

inapparente (nicht sichtbare) Pflanzen:
unauffällig, inapparent
z.B. annuelle, krautige Pflanzen

Hypothesen Apparenztheorie:
apparente Pflanzen verteidigen sich vorwiegend mittels quantitativer Abwehrstoffe

inapparente Pflanzen verteidigen sich vorwiegend mittels qualitativer Abwehrstoffe

Wann ist welche Form der Verteidigung vorteilhaft ?
Theorie der Ressourcenverfügbarkeit

61
Q

Anpassungen von Herbivoren an pflanzliche Abwehr

A

Verhaltensebene:

  • Orientierung an der Pflanze
  • Verbleiben an der Pflanze
  • Fressen/Eiablage
Physiologische Ebene:
*Plasmamembran:
Störung des
- zellulären Ionenmusters
- interzellulären Informationsaustauschs
- der Erregungsübertragung

Mitochondrien:
Störung der
*Energieproduktion
*des Calciumhaushalts

ER:
Störung des
- Fremdstoffmetabolismus
- zellulären Ionenmusters

Lysosomen:
*Freisetzung lysosomaler degradierender Enzyme in das Cytosol

Cytosol:
*Inhibierung von Enzymen

Kern/DNA:
*DNA-Adduktbildung

62
Q

Adaptation des Phäno- bzw. Genotyps

A
  • herbivore’s response depends on genotype
  • phenotype depends on Age, hunger, experience
  • selection

*rolling fulcrum model

63
Q

Anpassung an pflanzl. Abwehr: Entgiften von Toxinen

A

Allgemeines
*häufiger Entgiftungsmechanismus: Gift ausscheiden
*dazu müssen Gifte besser wasserlöslich gemacht werden:
*Funktionalisierung:
a) durch Oxidation: Einführung einer OH-Gruppe, oder
Reduktion, oder Hydrolyse
b) Konjugation mit polaren Verbindungen z.B. Phosphaten, andere Zucker:
=Radikalisierung (Entziehung des H+)
=Phosphlisierung

*Generelle Entgiftungsenzyme: P-450-Monooxygenasen
Cytochrom P450:
==============
*unterschiedliche Substratspezifität
*Generalisten haben weniger spezifische P450 als Spezialisten
*Expression von P450 - Genen ist induzierbar durch Toxine

Funktionsweise:
Cytochrom P450 ist ein System gekoppelt aus 2 Enzymen:
NADPH-abhängige Cytochrom P450 - Reduktase (Elektronendonor)
O2-abhängige Oxidase mit einer Hämgruppe u. Eisenatom im Zentrum (Elektronenakzeptor)

Ort:
Innere Membran: Endoplasmatisches Retikulum

Name:
Eisen bildet mit Kohlenmonoxid in reduzierter Form (Fe2+) Atom einen Komplex, der max. bei 450 nm absorbiert

Spezifische Entgiftungsenzyme
*gegen cyanogene Verbindungen:
= Rhodanese
=beta-Cyano-Alanin-Synthase

*Counter Enzymes:
Bsp: Tabakpflanze
konstitutive Abwehr der Tabakpflanze: Nikotin
induzierte Abwehr der Tabakpflanze: erhöhter Nikotingehalt
einige Larven bilden Glukose - Oxidase (GOX), welche die Nikotinbildung in der Pflanze reduziert

*Target-Insensitisierung
Target-Insensitisierung bei Chrysochus (spezialisiert auf Fraß an Herzglykosid-haltigen Pflanzen):
Natrium-Kalium-ATPase durch Substitution einer Aminosäure so verändert, dass Herzglykoside nicht mehr binden können
das elektrische zelluläre Potential bleibt ungestört

*kompetitive Entlastung
hoher Gehalt an Polyphenolen (Tanninen) und Oleuropein (phenolisches Seco-iridoidglycosid) mit stark denaturierender Wirkung für Proteine
Bombyx mori:
mit ungewöhnlich hohem Glycin-Gehalt im Darmtrakt
unter Einfluss von Phenoloxidasen werden Phenole zu Chinonen oxidiert
diese Chinone binden bevorzugt kovalent an Lysin aus Protein
aber: freies Glycin bindet gut an oxidierte Phenole = Chinone
freies Glycin bindet kompetitiv zu Lysin in Protein
Proteine werden weniger denaturiert

64
Q

Anpassung an pflanzliche Abwehr: Verhaltensanpassung und morphologische Anpassung

A

*Fraß- und Eiablagevermeidung
*Aktivitätsanpassung
einige Stoffe sind nur unter Lichteinfluss giftig (Phototoxizität)
Herbivore fressen dann nur z.B. nachts oder besitzen eine extra dicke Kutikula, sodass das Licht keine Wirkung mehr hat

*„Trenching“ und „vein cutting“
Pflanzliche Toxine oft in sekretorischen Kanälen oder im Phloem
einige Herbivore vermeiden es an den Blattadern zu fressen, die Toxine führen

*Vein cutting:
einige Herbivore knabbern Blattadern an, damit Toxine ausbluten, erst danach Fraß
*Trenching:
wenn im Blatt netzartig verteilte sekretorische Systeme sind, die Toxine führen, knabbern einige Herbivore eine Art „Schützengraben“ (trench), aus dem die Toxine ausbluten; erst danach Fraß

65
Q

Anpassung an pflanzliche Abwehr: Sequestration

A
  • pflanzliche Gifte werden nicht ausgeschieden oder vermieden, sondern gespeichert
  • gespeicherte pflanzliche Gifte können zum eigenen Schutz gegen Fraßfeinde dienen

*einige Herbivore speichern pflanzliches Gift unverändert oder modifizieren es leicht

Speicherung der Toxine oft durch:
Einlagerung ins Integument
Speicherung in exokrinen Drüsen

66
Q

Koevolution - Kontext? Warum?

A

Koevolution:

  • die wechselseitige Anpassung interagierender Partner zur Sicherung und Vervollkommnung ihrer Existenz und Fortpflanzung
  • beinhaltet reziprokes evolutionäres Verändern bei Arteninteraktionen
  • beide Arten üben aufeinander Selektion aus
  • Benötigt reziproken Selektionsdruck

Kontext:
Pflanze – Herbivore:
*Pflanzenverteidigung gegen Insekten und Insektengegenangriff:

Vorteil für die Pflanze:

  • kein oder wenig Frassschaden
  • höhere Reproduktionsrate

Vorteil für das Insekt
- Ausbeutung von Pflanzen mit vielen Verteidigungsmechanismen (Toxinen, Haaren etc.)

Pflanze – pollenfressende Insekten:

Vorteil für die Pflanze:

  • Wirksame Bestäubung
  • Spezies-spezifische Bestäubung
  • breite Ausbreitung von Pflanzen

Vorteil für das Insekt
*Ausbeutung von Nährstoffen: Pollen, Nektar

67
Q

Koevolutionsmodelle

A

a) paarweise Koevolution/ spezifische Koevolution
* eine Pflanzenart interagiert mit einer Insektenart
* kommt es zu Änderungen bei einer Art, führt dies auch zu adaptiven Änderungen bei der anderen Art

b) diffuse Koevolution/ Gruppen - Koevolution
* ganze Gruppen von Arten interagieren mit anderen Gruppen von Arten
* kommt es zu Änderungen bei einer Gruppe, führt dies auch zu adaptiven Änderungen bei der anderen Gruppe

c) parallele Kladogenese
*Basiert es wirklich auf reziproke Interaktionen?
*die Evolution zweier Gruppen verläuft parallel
*die Stammbäume beider Gruppen stimmen weitestgehend überein
*Wenn parallele Kladogenese ein Ergebnis reziproker
Interaktionen ist: Koevolution
*Wenn parallele Kladogenese nicht das Ergebnis reziproker Interaktionen ist: keine Koevolution

d) Geographische Mosaiktheorie der Koevolution (Thompson)
*die Koevolution zwischen Arten kann in ihrer Richtung und ihrer Intensität geographisch variieren
*die Ergebnisse interspezifischer Wechselwirkungen können zwischen den Populationen aufgrund von strukturellen Unterschieden in den Gemeinschaften, in denen Interaktionen eingebettet sind, variieren
*Hot-Spots:
wo die Selektionsintensität groß ist, sind reziproke Reaktionen wahrscheinlich
*Cold-Spots:
wo der Selektiondruck entspannt ist, sind reziproke Reaktionen eher unwahrscheinlich

d) Escape and Radiate Coevolution (Ehrlich & Raven)
*Escape:
=Pflanzen haben zumeist ein typisches Muster sekundärer pflanzlicher Inhaltsstoffe
=Insekten fressen an diesen Pflanzen und reduzieren so die pflanzliche Fitness
=Pflanzen produzieren als Antwort auf den Herbivorenfrass quantitativ und qualitativ eine effektive Abwehr

*Radiate:
=die Pflanzen, die sich durch effektivere Abwehr vor Insektenfrass schützen, haben eine neue adaptive Zone betreten
=Radiation kann auftreten

  • Escape/ Radiate:
  • Insekten entwickeln gegenüber der pflanzlichen Abwehr Toleranz oder
  • aber sie können sich sogar die pflanzliche Abwehrstoffe zunutze machen und damit ihrer eigene Fitness steigern
  • Insekten können sich somit sogar auf Pflanzen mit einer neu entwickelten Abwehr spezialisieren

e) Red – Queen – Hypothesis
* Parasiten entwickeln konstant neue Formen um die Wirtsresistenz zu vermeiden
* Wirte sind konstant unter Selektionsdruck und entwickeln neue Resistenzgene

68
Q

Merkmale von Blumen, die sich gemeinsam entwickelt haben könnten

A

a) Merkmale von Blumen, die sich mit Insektenmerkmalen entwickelt haben könnten:
* Duft (zur Anziehung von Bestäubern)
* Farbe und Form (zur Anziehung und Ernährung von Bestäubern)
* Fruchtmorphologie (zur Anziehung von Fruchtfressern / Samenverbreitung)

b) Merkmale von Insekten, die sich mit Blütenmerkmalen entwickelt haben könnten
* Chemosensation und Farbsicht
* Geräte zum Sammeln von Nektar und Pollen
* Navigationsfähigkeiten

Herbivorenökologie (9 decks)

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