Pflanzenökologie Flashcards
Was versteht man unter einem Ökosystem?
Das vollständige Wirkungsgefüge zwischen den Organismen der Biozönose (Gemeinschaft der Lebewesen) und den abiotischen Faktoren des Biotops (Lebensraum)
Nennen Sie die (vier) Glieder der Nahrungskette, die in die Energie- und Nährstoffflüsse eines Ökosystems eingebunden sind
Primärproduzenten, Primärkonsumenten (Herbivore), Sekundärkonsumenten (Carnivore), Destruenten
Wie nennt man die Gesamtheit aller Ökosysteme der Erde?
Biosphäre
Die Litosphäre…
- steht im Stoffaustausch mit der Hydrosphäre und der Atmosphäre
- überschneidet sich mit der Pedosphäre
- liefert das primäre Ausgangsmaterial für die Bodenbildung
Welche Gesteine gehören zu den Sedimentgesteinen?
Kalkstein, Sandstein, Dolomit
Der Kohlendioxidgehalt der Luft beträgt..
0,038%
Warum erfolgte nach der “Erfindung” der Photosynthese die Anreicherung von Sauerstoff in der Atmosphäre erst mit starker zeitlicher Verzögerung?
Sauerstoff reagierte in den Ozeanen zunächst mit Metallen (v.a. Eisen) zu Metalloxiden
Ozon..
- Die Ozonschicht schützt Organismen vor den schädlichen Wirkungen der Ultraviolette Trauung
- Die Ozonschicht befindet sich in der Stratosphäre rund 17 bis 25 über der Erdoberfläche
Nennen Sie den entscheidenden Unterschied zwischen der Zusammensetzung der Uratmosphäre vor ca 3,6 Milliarden Jahren und der Zusammensetzung der heutigen Atmosphäre hinsichtlich der Entstehung von Leben
Sauerstoff fehlte in der Uratmosphäre fast völlig: Sauerstoff als Zellgift, Zersetzung und Abbau organischer Substanz durch Oxidation, Evolution der Atmung
Biom
Klimatisch und geographisch definiertes Areal ökologisch ähnlicher Systeme
Durch welche Vegetation zeichnet sich das mediterrane Biom aus?
Hartlaub-Gehölzvegetation
Unternehmen Sie eine gedankliche Reise von den Polarregionen zum Äquator und nennen Sie die Biome, die Sie dabei durchqueren
Kältewüste, Tundra, immergrüne boreale Nadelwälder (Taiga), sommergrüne Laubwälder, Grassteppen, mediterrane Hartlaubvegetation, Wüsten und Halbwüsten, Savanne, tropischer Regenwald
Inwieweit werden Pflanzen durch Atmosphäre, Litosphäre und Hydrosphäre beeinflusst?
- z.B. CO2-Gehalt der Atmosphäre beeinflusst die pflanzliche Photosynthese und damit das Wachstum
- Stickstoffgehalt der Litosphäre beeinflusst die pflanzliche Photosynthese und damit das Wachstum
Wie werden Hydrosphäre, Litosphäre und Atmosphäre durch pflanzliches Leben beeinflusst?
- z.B. Sauerstoffanreicherung in der Atmosphäre durch die pflanzliche Photosynthese, Bodenbildung durch biogene Verwitterung der Litosphäre sowie durch Humusbildung (Zersetzung von pflanzlichen Überresten)
Geben Sie die wichtigsten Interferenzen (biotische Wechselwirkungen) zwischen Organismen an
- Konkurrenz
- Mutualismus (Symbiose)
- Parasitismus
- Kommensalismus (Parabiose)
- Metabiose
- Sukzession
Weswegen kommt es zu Sukzessionen von Lebensgemeinschaften?
Weil Lebensgemeinschaften ihre Umwelt verändern
Um welche Ressourcen konkurrieren Pflanzen oberirdisch und unterirdisch?
- Eine Konkurrenz erfolgt oberirdisch vor allem um Licht
- Eine Konkurrenz erfolgt unterirdisch vor allem um Nährstoffe und Wasser
- Zudem findet eine Konkurrenz um Raum statt
Was versteht man unter einer ökologischen Optimumskurve einer Pflanze?
Sie zeigt das Gedeihen einer Pflanze (Biomassezuwachs) in Abhängigkeit von einem Umweltparameter (z.B. Bodenfeuchte) unter natürlichen Bedingungen im Zusammenleben mit anderen Pflanzen (Konkurrenz)
Definieren Sie den Begriff ökologischen Nische
Sie beschreibt die Art und Weise, wie eine Pflanze in ihrer Umgebung eingepasst ist. Sie beschreibt dabei eine Reihe von Ressourcen und in welchem Umfang diese Ressourcen von dem Organismus genutzt werden
Das Konkurrenzausschlussprinzip besagt, dass..
Zwei Arten, die genau die gleiche ökologische Nische besitzen, in einer Lebensgemeinschaft nicht nebeneinander existieren können
Wann ist der Konkurrenzkampf zwischen zwei Arten am schärfsten?
- bei Limitierung der Ressourcen
- bei ähnlichen oder gleichen ökologischen Ansprüchen
In welcher Situation wäre interspezifische Konkurrenz am offensichtlichsten?
Wenn ein nicht dort heimischer Organismus in die Biozönose eingeführt wird
Was versteht man unter Allelopathie?
Die negative Beeinflussung einer Pflanze durch eine andere Pflanze über Stoffwechselprodukte
Welche Interferenzen sind Symbiosen?
- Interaktion zwischen Pilzen und Wurzeln (Mykorrhiza)
- Interaktion zwischen Pilzen und Algen (Flechten)
- Interaktion zwischen Knöllchenbakterien und Wurzeln der Leguminosen
Wo haben sich symbiontische Beziehungen zwischen Pflanzen und Tieren herausgebildet?
Bei Samenpflanzen im Bereich der Blütenökologie: Zoophilie (Bestäubung durch Tiere)
Was versteht man unter Anemophilie?
Bestäubung durch den Wind
Welche Vorteile bietet die Zoophilie gegenüber der Anemophilie?
Windbestäubung ist ungerichtet, Tierbestäubung ist gezielt, so dass geringere Pollenmengen notwendig sind
Die Verbreitung von Beeren erfolgt meist durch…
Endozoochorie
Welche Typen von parasitischen Pflanzen gibt es und wodurch zeichnen sie sich aus?
- Halbschmarotzer (Hemiparasiten), z.B. Mistel oder Vertreter aus der Familie der Rachenblütler wie Wachtelweizen, Augentrost, Klappertopf
=> Betreiben Photosynthese (sind grün) - Vollschmarotzer (Holoparasiten), z.B. alle Sommerwurz-Arten und einige Orchideen-Arten (Nestwurz)
=> Betreiben keine Photosynthese (sind bleich bzw. blattgrünlos)
Was ist Herbivorie?
Fraß von Tieren an lebender Pflanzensubstanz
Welche pflanzlichen Abwehrreaktionen gibt es gegen Herbivorie?
- Strukturelle Abwehr: Bildung von Dornen, Stacheln und Brennhaaren
- Chemische Abwehr: Anreicherung von Scharf-, Bitter- und Giftstoffen
Ein Pathogen ist definiert als..
Eine krankheitserregender Mikroorganismus
Was ist der Unterschied zwischen Flora und Vegetation?
Flora: Gesamtbestand an Pflanzenarten eines bestimmten Gebietes
Vegetation: Das aus Pflanzengesellschaften aufgebaute Pflanzenkleid eines bestimmten Gebietes
Welches Erdzeitalter begann vor ca..
2 Millionen Jahren: Quartär
65 Millionen Jahren: Tertiär
420 Millionen Jahren: Devon
250 Millionen Jahren: Trias
Vor wie vielen Jahren erfolgte der Übergang der Pflanzen vom Wasserleben zum Landleben?
Vor ca 400 Millionen Jahren
Welche zwei Schichten aus dem Trias charakterisieren das geologische Profil von Unterfranken im mittleren Maintal bei Würzburg und im Spessart? Wann sind diese entstanden?
Muschelkalk und Buntsandstein
Entstehung im Trias vor ca 250-200 Millionen Jahren
Was versteht man unter Kontinentalverschiebung?
Langsame Bewegung und Aufspaltung von Kontinenten
Welche Bedeutung hatte die Kontinentaldrift für die Artbildung und die Differenzierung der Florenreiche?
Das Auseinanderbrechen von Pangaea hatte großen Einfluss auf die Evolution, da die geografische Isolation von Populationen, die zuvor nebeneinander lebten, zur allopatrischen Artbildung führte
Gegen Ende des Tertiärs ereignete sich..
Der Beginn einer weltweiten Abkühlung, die schließlich in den Eiszeiten des Quartärs ihren Höhepunkt fand
Aussagen über das Quartär
- Das Klima im Q. weist starke Schwankungen auf mit einem Wechsel von Eiszeiten und Warmzeiten
- Durch die Eiszeiten im Q. ist Europa heute viel ärmer an arktotertiären Arten als die klimatisch vergleichbaren Bereiche Ostasiens und des östlichen Nordamerikas
- Im Q. fanden drastische Verschiebungen der Areale und Vegetationszonen statt
Welche Pflanzenart zeigt in Europa eine disjunkte Verbreitung?
Dyras octooetala (Silberwurz)
Areal
Das Gesamtgebiet des Vorkommens einer Art
Geschlossenes Areal
Die Fundpunkte einer Art sind so verteilt, dass man bei der Umgrenzung ihres Vorkommens eine einzige Fläche erhält
Disjunktes Areal
Eine Art kommt in zwei oder mehreren voneinander getrennten Teilregionen vor
Pollenanalyse
- Die Pollenanalyse erlaubt die Rekonstruktion der Wiederbewaldung Mitteleuropas nach Ende der letzten Eiszeit vor ca 10.000 Jahren
- Die Pollenanalyse analysiert fossile Pollen in quartären Ablagerungen, insbesondere Torfsedimente in Mooren
- Die Pollenanalyse erlaubt Rückschlüsse über den Beginn der ackerbaulichen Tätigkeit des Menschen
=> Stabile exine bleiben unter aeroben Bedingungen erhalten und können so untersucht werden
Ab wann wirkt sich der Einfluss des Menschen auf das Vegetationsbild in Mitteleuropa aus?
Seit ca 7.000 Jahren
Solarstrahlung
Ist die von der Sonne emittierte elektromagnetische Energie, die sich durch das Weltall ausbreitet
Solarkonstante
- Ist die mittlere Einstrahlungsenergie, die an der äußeren Atmosphärenschicht gemessen wird
- Wird beim Durchtritt durch die Atmosphäre teilweise absorbiert, reflektiert und gestreut (Ozonschicht in der Stratosphäre, Wolken in Troposphäre)
Gobalstrahlung
Ist der Anteil der Solarstrahlung, der die Erdoberfläche erreicht. Sie ist die Summe aus direkter Solarstrahlung und diffuser Himmelsstrahlung
Setzt man die gesamte Solarstrahlung, die den Rand der Atmosphären erreicht, als 100%, dann gelangen im Durchschnitt ca 50% bis zum Erdboden
Der größte Teil der Sonnenenergie, der auf die Erde trifft, wird..
Nicht in metabolische Energie umgewandelt
Die Energiezufuhr durch die Globalstrahlung auf der Erdoberfläche..
Ist unter den wolkenarmen Hochdruckgebieten des nördlichen und südlichen Wendekreises am höchsten
Wie beeinflusst Sonnenstrahlung Photosynthese und Pflanzenwachstum?
Bei globaler Betrachtung ist unter natürlichen Bedingungen die Sonneneinstrahlung nicht der limitierende Faktor der Photosynthese
Die Lichtreaktion der Photosynthese versorgt den Calvin-Zyklus mit..
ATP und NADPH
Welche der folgenden Prozesse tritt während des Calvin-Zyklus nicht auf?
Freisetzung von Sauerstoff
Grenzschichtwiderstand
Er sorgt durch Diffusion für einen Luftaustausch, er entsteht durch die laminare Grenzschicht aus wenig bewegter Luft die jedem Blatt aufliegt, darin herrscht fast keine Bewegung
Der Grenzschichtwiderstand ist besonders groß…
- bei geringer Luftbewegung
- bei dichter Behaarung der Blätter
- wenn sich eine ruhende Luftschicht an der Blattoberfläche bildet
Kohlendioxid gelangt aus der Luft in das Blattinnere…
Durch die Stomata
Welche Transportwiderstände, die in Serie geschaltet sind, muss Kohlendioxid beim Weg von der Außenluft zum Ort der Carboxylierung überwinden?
Grenzschicht -> Kutikula (Widerstand sehr hoch) -> Stomata (physiologisch regulierbar) -> Interzellularenluft -> Übertritt in die wässrige Phase der Zellwände -> Cytoplasma -> Chloroplastenmembran -> Stroma der Chloroplasten (Calvin Zyklus)
Weswegen wird bei geschlossenem Stomata die Photosynthese wesentlich, die Atmung dagegen kaum gehemmt?
Der CO2-Konzentrationsgradient zwischen der Außenluft und den photosynthetisierenden Chloroplasten ist sehr flach. Die Diffusionsrate von CO2 durch die Kutikula und die Epidermis ist deswegen bei geschlossenen Stomata nahezu Null.
Der steile O2-Konzentrationsgradient zwischen der Außenluft und den atmenden Mitochondrien treibt das O2 auch bei geschlossenen Stomata durch Kutikula und Epidermis
Mit welcher Messapparatur kann die Kohlendioxid-Assimilationsrate der Netto-Photosynthese von Pflanzen bestimmt werden?
Gaswechselsystem mit Messküvette (Blattkammer) und Infrarotabsorptions-Gasanalysator (IRGA)
Wodurch sind C4-Pflanzen besser an heiße Klimate angepasst als C3-Pflanzen?
- der Wasserbedarf pro Einheit gebildeter Trockenmasse ist geringer
- die hohe Kohlendioxidkonzentration in den Leitbündelscheiden unterdrückt die Photorespiration
Welche Pflanze betreibt C4-Photosynthese?
Zea mays
Abhängigkeit der Photosynthese von der Kohlendioxid-Konzentration in der Umgebung
- C4-Pflanzen haben einen viel niedrigeren Kohlendioxid- Kompensationspunkt als C3-Pflanzen
- Bei künstlich stark erhöhtem Kohlendioxidgehalt der Luft sind C3-Pflanzen unter günstigen Bedingungen imstande, deutlich mehr Kohlendioxid zu binden wie bei natürlichem Kohlendioxid-Angebot
- Unter natürlichen Bedingungen sind meistens immer andere Ressourcen als Kohlendioxid wachstumslimitierend
Wie wirkt sich eine steigende CO2-Konzentration auf die C4-Photosynthese aus?
Für C4-Pflanzen ist die aktuelle CO2-Konzentration bereits optimal. Der Sättigungsbereich der CO2-Nettoassimilationsrate wird schon bei ca 0,04% CO2 in der Luft erreicht.
Eine steigende CO2-Konzentration in der Luft kann daher kaum einen positiven Einfluss auf die Produktivität von C4-Pflanzen haben
Wie wirkt sich eine steigende CO2-Konzentration auf die C3-Photosynthese aus?
Es kann einen positiven Einfluss auf das Pflanzenwachstum haben.
Für C3-Pflanzen ist die aktuelle CO2-Konzentration der Luft nicht optimal. Der Sättigungsbereich der CO2-Nettoassimilationsrate wird erst bei ca 0,4% CO2 in der Luft erreicht
Der Nutzen von C3-Pflanzen als Feldfrüchte kann in manchen Gebieten begrenzt sein, weil sie an heißen, trockenen Tagen ihre Spaltöffnungen schließen. Was ist die Folge, wenn die Stomata geschlossen sind?
- durch die Lichtreaktion reichert sich Sauerstoff im Blatt an
- Rubisco bindet Sauerstoff statt Kohlendioxid (Photorespiration)
- es gelangt kein Kohlendioxid mehr ins Blatt
- der Wasserverlust wird reduziert
Das Temperaturoptimum der Netto-Photosynthese von C3-Nutzpflanzen liegt zwischen…
20 und 30 Grad Celsius
Was versteht man unter CAM-Pflanzen? Welchen Vorteil haben CAM-Pflanzen gegenüber normalen Pflanzen?
- CAM-Pflanzen besitzen einen Crassulaceen-Säurestoffwechsel.
- es handelt sich um Pflanzen, die in der Nacht Kohlendioxid aufnehmen und es chemisch in Form von Malaga in den Zellvakuolen speichern. Bei Tag wird das Kohlendioxid wieder freigesetzt und im Calvin-Zyklus verwertet
- CAM-Pflanzen sind in der Regel sukkulent
CAM-Pflanzen
Die Kohlendioxid-Vorfixierung durch die PEP-Carboxylase und die endgültige Fixierung durch die Rubisco ist zeitlich getrennt
Nennen Sie die wesentliche Parallele und den wesentlichen Unterschied zwischen CAM-Pflanzen und C4-Pflanzen
- bei den CAM-Pflanzen ist die CO2-Vorfixierung durch die PEP-Carboxylase und die endgültige CO2-Fixierung durch die Rubisco zeitlich (Tag/Nacht) getrennt
- bei den C4-Pflanzen ist die CO2-Vorfixierung durch die PEP-Carboxylase und die endgültige CO2-Fixierung durch die Rubisco räumlich (Mesophyll/Leitbündelscheide) getrennt
Morphologie und Anatomie Sonnenblatt
- sind kleiner und dicker (dickeres Palisaden- und Schwammparenchym)
- haben mehr Stomata
Worin bestehen die Unterschiede zwischen Sonnenblättern und Schattenblättern hinsichtlich der Lichtabhängigkeit der Kohlendioxid-Aufnahme bzw. Abgabe (photosynthetische Nettoassimilationsrate)?
- der Lichtkompensationspunkt der Schattenblätter liegt bei einer niedrigeren Lichtintensität als der von Sonnenblättern
- Sonnenblätter zeigen eine höhere Nettoassimilationsrate bei Lichtsättigung als Schattenblätter
- Sonnenblätter zeigen eine höhere Dunkelatmung als Schattenblätter
Was unterscheidet poikilohydre von homoiohydren Pflanzen?
Poikilohydre Pflanzen:
Wechselfeucht, keine Regulation des Wasserhaushalts, Thallophyten
Homoiohydre Pflanzen:
Eigenfeucht, Regulation des Wasserhaushalts, Kormophyten
Poikilohydre Pflanzen
- der Wassergehalt folgt weitgehend der Umgebungsfeuchtigkeit
- sie sind austrocknungstolerant
- die meisten Thallophyten wie Algen, Flechten und Moose gehören zu den poikilohydren Pflanzen
- sie sind dazu in der Lage, Wasserdampf aus feuchter Luft aufzunehmen und damit Netto-Photosynthese betreiben zu können
=> Wechselfeucht
Was ist Wasserpotential?
- Es beschreibt den thermodynamischen Zustand des Wassers (z.B. in Pflanzenzellen) im Vergleich zu dem des reinen Wasser.
- es beschreibt die Arbeit, die nötig ist,um gebundenes Wasser auf das Potentialniveau von reinem Wasser zu heben
- es hat die Einheit eines Druckes (MPa)
Wassertransport in der Pflanze
Massenfluss, Kohäsion der Wassermoleküle über Wasserstoffbrückenbindungen
Treibende Kraft des Wassertransportes in Pflanzen: Gradient des Wasserpotentials zwischen Atmosphäre und Boden (negativer Druckgradient = Sog)
Wasserpotential von Pflanzen
Liegt im Bereich zwischen
- 0,5 MPa (gute Wasserversorgung)
- 8 MPa (sehr stark trockengestresst)
Methoden zur Messung des Wasserpotentials
- Scholander-Druckkammer
- Flüssigkeitsaustauschmethode (Kompensationsmethode)
Hypertonische Lösung
Das Wasserpotential der Außenlösung ist niedriger (negativer) als das Wasserpotential der Pflanzenprobe
Isotonische Lösung
Das Wasserpotential der Außenlösung ist gleich dem Wasserpotential der Pflanzenprobe
Hypotonische Lösung
Das Wasserpotential der Außenlösung ist höher (weniger negativ) als das Wasserpotential der Pflanzenprobe
Welche Rolle spielt der Wasserpotentialgradient zwischen Pflanzen und Atmosphäre?
Wasserpotentialgradient zwischen Boden, Pflanze und Atmosphäre ist die treibende Kraft des Wassertransportes
- negativer Druckgradient (Sog)
- keine Stoffwechselenergie notwendig
Wasser bewegt sich…
Vom Ort des höheren Wasserpotentials zum Ort des niedrigeren Wasserpotentials
Durch welche Teilkomponenten wird das Gesamtwasserpotential einer Zelle bestimmt? Welche Kompartimente der Zelle sind für diese Teilkomponenten verantwortlich?
- Wasserpotential = osmotisches Potential + Druckpotential
- osmotisches Potential: gelöste Stoffe im wässrigen Kompartiment der Vakuole
- Druckpotential: Elastizität der Zellwand
Das Wasserpotential einer Zelle ist definiert durch die Gleichung
Wasserpotential = osmotisches Potential + Druckpotential
Welche Aussagen sind für eine wassergesättigte (prall gefüllte) Zelle richtig?
- Druckpotential = -osmotisches Potential
- Wasserpotential = 0 MPa
Zelle am Punkt der Grenzplasmolyse
- Druckpotential = 0 MPa
- Wasserpotential = osmotisches Potential
Eine Pflanzenzelle mit einem osmotischen Potential von -0,65 MPa hält ein konstantes Volumen aufrecht, wenn sie in einer Saccharose-Lösung mit einem osmotischen Potential von -0,30 MPa eingetaucht ist. Die Zelle hat ein…
Druckpotential von +0,35 MPa
Der permanente Welkepunkt ist ein Wasserpotentialwert des Bodens, bei dem Pflanzen irreversibel welken. Die landwirtschaftliche Praxis nennt als Standardwert für landwirtschaftliche Nutzpflanzen ein Bodenwasserpotential von..
-1,5 MPa
Welche Gewebe sind am Transport von Wasser in Wurzel, auf dem Weg von den Wurzelhaaren bis zu den Gefäßen, beteiligt?
- Rhizodermis mit Wurzelhaaren
- Wurzelrinde- Endodermis: apoplastischer Weg ist versperrt
- Zentralzylinder (Xylem)
In welchem Gewebe einer Pflanzenwurzel kann Wasser nicht über den Apoplast transportiert werden?
Endodermis
Welche Rolle spielt die Endodermis beim radialen wassertransport durch die Wurzeln?
Die Endodermis ist die innerste Zellschicht der Wurzelrinde. Die Zellwände sind mit einer lipophil en Substanz (Suberin) imprägniert: Casparyscher Streifen
Welche unterschiedlichen Strategien verfolgen Pflanzen hinsichtlich ihres Wurzelsystems?
Extensive Bewurzelung:
Weit ausgebreitetes Wurzelsystem, Wurzelanteil pro Bodenvolumen aber gering
Intensive Bewurzelung:
Verdichtung des Wurzelfilzes auf kleinem Raum, Wurzelanteil pro Bodenvolumen hoch
Wodurch wird die Aufnahme von Wasser und Mineralstoffen in die Wurzel maßgeblich gefördert, indem eine umfangreiche Oberflächenvergrößerung für die Absorption erzielt wird?
Mykorrhizen
Langstreckentransport des Wassers von der Wurzel zu den Blättern sind richtig?
- durch Kohäsion (aufgrund von Wasserstoffbrückenbindungen) hängen die Wassermoleküle mit großer Kraft aneinander, so dass die Kontinuität der Wasserfäden im Xylem gewährleistet ist
- die Adhäsion bewirkt, dass sich die Wassermoleküle nicht von den Wänden der Xylemelemente ablösen
- die Transpiration erzeugt eine Wasserpotentialdifferenz, die als negativer Druck den Xylemsaft aufwärts zieht
- der Langstreckentransport des Wassers ist eine Massenströmung, die durch eine Druckdifferenz (Wasserpotentialdifferenz) im Xylem angetrieben wird
Evaporation
Verdunstung von Wasser auf freien Wasserflächen bzw. unbewachsenen Landflächen
Transpiration
- Verdunstung von Wasser über pflanzliche Oberflächen, z.B. Blätter oder dem Stängel
- Transpirationsrate: Menge der Wasserabgabe pro Flächeneinheit und Zeiteinheit
- treibende Kraft ist das stark negative Wasserpotential der Luft
Wie würden Sie den Prozess der Transpiration einstufen?
Ein unvermeidliches Übel infolge des Wasserpotentialgradienten zwischen Pflanze und Umwelt.
Eine essentielle Notwendigkeit zur Aufrechterhaltung von physiologischen Prozessen
Wodurch wird ein Schließen der Stomata bewirkt?
- hohe Kohlendioxid-Konzentration in den Interzellularräumen
- Wassermangel (niedrigeres Blattwasserpotential)
In welchen Situationen kommt es zu einer Verringerung der Stomata-Öffnungsweiten?
- Dunkelheit
- pflanzeninterner Wassermangel, niedriges Blattwasserpotential (Wasserregelkreis)
- niedrige Luftfeuchtigkeit der Außenluft
- hohe Kohlendioxid-Konzentrationen in den Blattinterzellularen
Welcher Wasserpotentialgradient müsste vorliegen, damit eine “inverse Transpiration”, also eine Wasseraufnahme über die Blätter stattfinden kann?
- das Wasserpotential der Luft muss weniger negativer sein als das Wasserpotential des Blattes
- bei 100% Luftfeuchtigkeit beträgt das Wasserpotential der Luft 0 MPa. Bei einem Blattwasserpotential von Beispielsweise -1 MPa ist dann eine Wasseraufnahme aus der Luft über Blätter möglich
Guttation
= Ausscheidung von flüssigem Wasser in Tropfenform über Hydathoden
Erfolgt nur, wenn keine Transpiration stattfindet, z.B. wenn die Luft mit Wasserdampf gesättigt ist (100% Luftfeuchtigkeit)
Welchen Vorgang verbinden Sie mit dem Begriff Wurzeldruck?
Guttation
Xerophyten
Pflanzen trockener Standorte
Mesophyten
Pflanzen gemäßigter Standorte
Hygrophyten
Feuchtpflanzen
Hydrophyten
Wasserpflanzen
Makroklima
= Klima großer Gebiete auf globaler Ebene
- Biome sind großräumige Lebensgemeinschaften von Pflanzen und Tieren unter dem bestimmenden Einfluss des Makroklimas
- Einflussfaktoren: Verteilung der Sonnenstrahlung (Geographische Lage), Höhenlage und die Entfernung zum Meer
Mikroklima
= beschreibt die kleinräumigen Klimatischen Verhältnisse im Bereich des Pflanzenwuchses
- Beeinflussung der Mikroklima Henning Verhältnisse durch Exposition: Nordseite und die Südseite eines Baumstammes und Beschattung: Stammgrund und der Kronenbereich eines Baumes
Polsterpflanzen
- Verbreitung oberhalb der alpinen Baum-Grenze
- sie sind dicht an den Boden geschmiegt
- durch dichten Wuchs schaffen sie sich selbst ein günstiges mikroklimatisches Binnenklima (Frostabschirmung)
Durch welchen Prozess kann die Hitzeeinwirkung auf eine Pflanze nicht gemindert werden?
Absorption
Reflexion
Ein Teil der Strahlung wird von den getroffenen Pflanzenoberflächen zurückgeworfen
Transmission
Strahlung tritt durch das Blatt durch (abhängig von der Blattdicke)
Konvektion
- Wärmeabgabe durch Stofftransport (mobile Luftphase)
- begünstigt durch hohe Windgeschwindigkeit
=> Austausch von Luftmassen beim Auftreten von Temperaturunterschieden
Was versteht man unter Stratifikation?
Förderung oder Ermöglichung der Samenkeimung durch vorübergehende Einwirkung niederer Temperaturen
Die Hitzegrenze der Netto-Photosynthese von C3-Nutzpflanzen liegt zwischen…
40 und 50 Grad Celsius
Wie reagieren Pflanzen auf Hitzestress?
- Produktion von Hitzeschockproteinen
- Veränderung der Lipidzusammensetzung der Membranen
Wie arbeiten Hitzeschockproteine vermutlich?
Sie helfen anderen Proteinen, ihre funktionale Form beizubehalten
Was geschieht, wenn Pflanzenzellen gefrieren?
Eine intrazelluläre Eisbildung (im Protoplasten) ist tödlich: Zerstörung des Cytoplasmas
Terophyten
Einjährige Pflanzen, Überdauerung der ungünstigen Jahreszeit im Samenstadium
Kryptophyten
Ausdauernde krautige Pflanzen mit Überdauerungsorganen im Boden
Hemikryptophyten
Ausdauernde krautige Pflanzen mit Erneuerungsknospen knapp über der Bodenoberfläche
Chameaphyten
Zwergsträucher, Schutz Durch eine Winterschneedecke
Phanerophyten
Bäume und Sträucher mit Erneuerungsknospen über der Schneedecke
Welche Lebensformen zählen nicht zu den Überwinterungsformen nach dem System von Raunkiaer?
- Heliophyten
- Xerophyten
- Sklerophyten
- Sukkulente
Wenn man die Alpen hochwandert, beobachtet man Übergänge in den Lebensgemeinschaften, die analog sind zu Veränderungen…
In Biomen unterschiedlicher geographischer Breite
Im Winter kann der Pflanzensaft eines Baumes einfrieren und es kann eine Kavitation (Bildung eines Lufteinschlusses) auftreten. Welcher der folgenden Transportmechanismen ist Ihrer Meinung nach am unmittelbarsten von der Kavitation betroffen?
Kohäsiver Transpirationssog im Xylem
Der größte Teil (Masseanteil) des organischen Pflanzenmaterials stammt aus..
Kohlendioxid
Welche der folgenden Substanzen erhält eine Pflanze aus der Luft?
Kohlenstoff
Welche Form von Stickstoff werden von Pflanzen aufgenommen und anschließend verwertet?
Nitrat, Ammonium
Wenn die Blätter einer Pflanze gelb werden (Chlorose), kann es sein, dass die Pflanze ein Defizit an Elementen hat, die für die Erstellung des Chlorophylls benötigt werden. Eines davon ist..
Magnesium
Mikronährelemente werden nur in sehr kleiner Menge benötigt, weil…
Die meisten Mikronährelemente hauptsächlich als Co-Faktoren von Enzymen dienen
Die Bodenpartikel sind wichtig, weil sie..
Geladen sind und die von Pflanzen benötigten Ionen festhalten
Welche Ionen geben Pflanzen an den Boden ab, um mineralische Nährstoffe aus dem Boden zu entnehmen (Austauschabsorption)?
H+ und HCO3-
In welcher ironischen Form werden mineralische Nährstoffe bei starkem Regen eher aus dem Boden ins Grundwasser ausgewaschen, wo sie von Pflanzenwurzeln nicht mehr aufgenommen werden können?
Anionen
Welches mineralische Nährelement liegt im Boden nicht in pflanzenverfügbarer Form vor, so dass eine Nährstoffmobilisierung durch organische Wurzelausscheidung erfolgt?
Eisen
Welche Gewebe sind am lateralen Transport von Mineralstoffen und Wasser in Wurzel (auf dem Weg von den Wurzelhaaren bis zu den Gefäßen) beteiligt?
Xylem
Rhizodermis
Wurzelrinde
Endodermis
Düngemittel sind im allgemeinen angereichert mit..
Stickstoff, Phosphor und Kalium
Welche Eigenschaften besitzt ein Kalkboden?
- Phosphor und Eisen sowie die meisten Schwermetalle sind schlecht verfügbar
- Sein pH-Wert ist neutral bis alkalisch
- Er ist wasserdurchlässig und damit trockener und wärmer
- Er weist einen sehr hohen Gehalt an Calciumcarbonat auf
Was zeichnet calcicole Pflanzen aus?
- Calcicole Pflanzen sind befähigt das auf Kalkböden schlecht verfügbare Phosphor zu erschließen und aufzunehmen
- Calcicole Pflanzen besitzen eine besondere Eiseneffizienz, indem durch Wurzelexsudate Eisen zur zweiartigen Transportform reduziert wird
- werden Calcicole Pflanzen auf saure Böden verpflanzt, dann kommt es zu einer Schädigung der Pflanzen durch toxische Aluminiumionen
Was sind vikariierende Arten?
Taxonomisch nahe stehende Arten (gleiche Gattung), die sehr unterschiedliche Standorte (z.B. verschiedene Bodentypen) besiedeln
Nährstoffarme Lebensräume bezeichnet man als…
Oligotroph
Welche Adaptionen an Nährstoffarmut gibt es?
- Kleinwuchs (Nanismus)
- Absorptionseffizienz (z.B. starkes Wurzelwachstum)
- Langlebigkeit immergrüner Blätter (Skleromorphie)
- Mobilisierungseffizienz (z.B. Ausscheidung von Säuren und Chelatbildnern)
Durch das Fangen von Insekten erhalten fleischfressende Pflanzen…
Stickstoff, was sie benötigen, weil sie nährstoffarme Standorte besiedeln
Welche Faktorenkombination (4 Faktoren) muss vorliegen, damit es zur Photoinhibition kommt?
- Stomata geschlossen (Wassermangel)
- hohe Lichtintensität (Starklicht)
- geringer Bedarf an ATP und NADPH
- nur wenig Kohlendioxid ist für die Assimilation verfügbar
Was versteht man unter Phototropismus?
Die durch Licht induzierte Bewegung von Pflanzenorganen, wobei die Bewegungsrichtung durch die Richtung des Lichtreizes bestimmt wird
In welchem Kompartiment des Blattes sind UV-Abschirmungspigmente lokalisiert?
Epidermis
Was versteht man unter arido-aktiven Pflanzen?
Pflanzen trockener Standorte, die Mechanismen zur Auszeichnungsvermeidung besitzen und dadurch dürresistent sind
Welche Mechanismen stellen Möglichkeiten dar, eine Austrocknung zu vermeiden?
- Verringerung der Transpiration durch frühzeitiges und effizientes Schließen der Stomata
- Anlage von Wasserspeichern in Speichergeweben
- Verbesserung des Wasserleitungsvermögen durch eine engere Bladdladerung
- Verringerung der Transpiration durch die Ausbildung einer möglichst wasserundurchlässigen Kutikula
- verstärkte Wasseraufnahme aus dem Boden durch weit ausgreifendes Wurzelwerk
Welche der folgenden Pflanzenformen zählen nicht zu den Dürre-Überdauerungsformen, die sich morphologisch manifestieren lassen?
- Halophyten
- Hydrophyten
- Nitrophile Pflanzen
- Skiophyten
Was versteht man unter Konvergenz? Nennen sie zwei Beispiele für konvergente Evolution im Pflanzenreich hinsichtlich der Entwicklung von Dürre-Überdauerungsformen
= weitgehende morphologische Ähnlichkeit zwischen Organismengruppen, die unter dem Selektionsdruck ähnlicher Umweltbedingungen, stammesgeschichtlich jedoch unabhängig voneinander, entstanden sind
Was versteht man unter Xenobiotika? Welche Beispiele gibt es dafür?
Naturfremde chemische Verbindungen, d.h. sie kommen im Stoffwechsel von Organismen und im natürlichen Stoffkreislauf von Ökosystemen nicht vor.
Sie sind anthropogen Ursprungs
Häufig schädigende Wirkung auf Pflanzen
Welche Substanzen zählen zu den Xenobiotika?
- 2,4-Dichlorphenoxyessigsäure (2,4-D)
- Atrazin
- Glyphosate
Welche der folgenden Stressfaktoren ist nicht ein rein abiotischer bzw. Ein rein biotischer Stressfaktor für Pflanzen? Vielmehr liegt bei diesem Stressfaktor eine Kombination aus einer abiotischen Komponente und einer biotischen/anthropogen Komponente vor
Immissionen von Schwefeldioxid und Stickstoffoxiden
Wo ist die Kutikula im pflanzlichen Organismus lokalisiert?
Die Kutikula grenzt die primäre oberirdische Organe einer Pflanze von ihrer Umwelt ab. Die Kutikula ist als extrazelluläre Membran der Epidermis ausgelagert
Die Kutikula setzt sich zusammen aus..
Dem Biopolymer Kutin und eingelagerten und aufgelagerten Wachsen
Welche Verbindungsklassen sind in der kutikulären Wachsschicht nicht vertreten?
- Flavonoide
- Monoterpene
- Kohlenhydrate
- Betalaine
Welche Aussage über die pflanzliche Kutikula trifft zu?
Die Kutikula ist eine lipophile Barriere
Epikutikuläre Wachse bilden auf Pflanzenoberflächen häufig charakteristische…
Kristallstrukturen
Welche Funktionen besitzt die Kutikula?
- Verringerung der Benutzbarkeit der Blattoberfläche
- Schutz vor der Auswaschung von Mineralstoffen
- Minimierung des Wasserverlustes an die Atmosphäre
- zur Abgrenzung der oberirdischen Organe einer Pflanze zu ihrer Umwelt
Unter dem Lotuseffekt versteht man..
Die geringe Benutzbarkeit von Pflanzenoberflächen, so dass Wassertropfen abperlen und Partikel auf der Oberfläche mitreißen
Die kutikuläre Trsnsoirationsrate ist gegeben durch..
Die transpirierte Wassermenge pro Zeiteinheit und pro Flächeneinheit
Der Leitwert der kutikulären Permeabilität für Xenobiotika steigt am mit..
Zunehmendem Oktanol/Wasser-Verteilungskoeffizienten des Stoffes
Hydrosphäre
Gesamtmenge des Wassers der Erde
Atmosphäre
Lufthülle aus Wasser, Stickstoff, Argon und Kohlenstoffdioxid
Litosphäre
Gesamter feste Gesteinsanteil der Erde bestehend aus der Erdkruste dem Mantel und dem äußeren Kern
Biosphäre
Gesamtheit aller Organismen und ihrem Lebensraum
Pedosphäre
Grenzbereich der Erdoberfläche. Hier schneiden sich Litosphäre, Hydrosphäre, Atmosphäre und Biosphäre
Verwitterung
Wechselwirkung der Atmosphäre, Hydrosphäre und Biosphäre mit der Litosphäre
Formen:
- physikalische Verwitterung
- Chemische Verwitterung
- biologische oder biogene Verwitterung
- physikalische-biogene Verwitterung
Konkurrenz
Tritt intraspezifisch und interspezifisch auf, dabei kommt es zu einem Wettbewerb um Ressourcen
Optima
Ökologisches (unter Ausschluss von Konkurrenz) und physiologisches (im Zusammenleben mit Konkurrenz) Optimum
Zoophilie
Tierbestäubung
Endozoochorie
Samen der Tiere werden mit dem Kot wieder ausgeschieden
Epizoochorie
Früchte bleiben am Fell der Tiere hängen und werden so weiter transportiert
Flechten
Symbiose von Pilzen und Cyanobakterien/Algen
Phytophatogene
Mikroorganismen wie Viren, Bakterien, Pilze, Inverterbraten und parasitäre Pflanzen, die Krankheit verursachen
Vegetation
Summe aller Pflanzenindividuen
Quartär
Vor circa 2 Millionen Jahren, gekennzeichnet durch viele Eis- und Warmzeiten
Refugialräume
Rückzugsgebiet von Arten
Arktisch-alpine Disjunktion
Verbreitung einer Art in den Alpen und in arktischen Gebieten
Radiokarbonmethode
Bestimmung des Alters von toten Material. Es wird das Verhältnis von 14C:12C verglichen
Dendrochronologie
Altersbestimmung mittels der Zählung von Jahresringen der Bäume
Globalstrahlung
Direkte Sonnenstrahlung + diffuse Himmelsstrahlung
Photosynthetically active radiation (PAR)
Bereich der Sonnenstrahlung der von photosynthetically aktiven Lebewesen genutzt werden kann
Photonenflussrate
Lichtintensität der photosynthetisch aktiven Strahlung
Thermische Strahlung
Infrarotbereich, der an den sichtbaren Bereich angrenzt
C3-Photosynthese
Lichtreaktion der Photosynthese versorgt den Calvin-Zyklus mit ATP und NADPH, im Calvin-Zyklus erfolgt dann die Regenerationsreaktionen, die Oxidation von NADPH auch und die Kohlenstofffixierung unter Verbrauch von ATP
C4-Photoysnthese
Das CO2 wird in Mesophyllzelle durch PEP-Carboxylase fixiert, als Malat umgewandelt und in Bündelscheidenzellen transportiert. Dort geht es in den Calvin-Zyklus und wird von Rubisco fixiert
Kranzanatomie
Photosynthetisch aktive Bündelscheidenzellen mit einer photosynthetischen aktiven Schicht aus Mesophyllzellen auf jeder Seite
Chloroplastendimorphismus
- in Bündelscheidenzellen (groß, kaum PS2, stärkegefüllt)
- in Mesophyllzellen (besitzen Granathylakoide, klein)
CO2-Kompensationspunkt
CO2-Konzentration der Luft, bei der die CO2 Nettoassimilation der Pflanze null ist
CAM-Photosynthese
Kohlendioxid wird nachts aufgenommen und als Malat in den Zellvakuolen gespeichert, tagsüber wird es freigesetzt und im Calvin-Zyklus weiter verwertet
Sonnenblatt
Kleine dicke Blätter, die viel Photosynthese betreiben
Schattenblatt
Groß und dünne Blätter mit wenig Stomata
Lichtsättigung
Lichtintensität bei deren Überschreitung keine Steigerung der CO2-Assimilationsrate mehr erreicht werden kann
Lichtkompensationspunkt
Lichtintensität, bei der die CO2-Nettoassimilationsrate der Pflanze null ist und sich Atmung und Bruttophotosynthese sich gegenseitig aufheben
Hitzegrenze/Kältegrenze
Temperatur, bei der kein CO2 mehr aufgenommen und kein O2 mehr abgegeben werden kann
Homoiohydre Pflanzen
Eigenfeucht -> Gefäßpflanze
Feldkapazität
Sättigungsgehalt des Bodens nach durchsickern des beweglichen Senkwassers
Permanenter Welkepunkt
Wasser-Potential, bei dem die Pflanze nicht mehr in der Lage ist den Wassermangel der Transpiration durch Wasseraufnahme auszugleichen und beginnt permanent zu welken
Symplastischer Weg
Durch die Zellen
Apoplastischer Weg
An den Zellen vorbei
Casparyscher Streifen
Beim apoplastischen Weg dient er als Grenzschicht und drückt so das Wasser in die Tracheen
Intensive Bewurzelung
Auf kleinem Raum großer Wurzelanteil und stark verzweigte Hauptwurzeln
Extensive Bewurzelung
Geringer Wurzelanteil je Bodenvolumen und wenig verzweigte Hauptwurzeln
Regelung der Transpiration “Mittagsdepression”
Trotz hoher Lichteinstrahlung wird die Öffnungsweite der Stomata reduziert, da die hohe Lufttemperatur und geringe Luftfeuchtigkeit einen starken Wasserverlust generieren
Cytorrhyse
Permanente und irreversibler Schaden an der Pflanzenzelle nach dem Kollaps durch den Verlust des turgordrucks
Akklimatisierung
Schnell ablaufende Anpassungen, sowie Ausbildungen von Schutzstoffen
Hauptnährelemente
Kohlenstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Kalium, Calcium, Magnesium, Phosphor, Schwefel
Spurenelemente
Chlor, Eisen, Mangan, Bor, Zink, Kupfer, Nickel, Molybdän
Gesetz von Minimum
Alle Makro- und Mikronährstoffe müssen in ausreichender und ausgeglichener Menge aufgenommen werden. Wachstumsbegrenzend ist der Faktor der in der kleinsten Menge vorliegt
Oligotrophie
Nährstoffarmut
Stressphasen
1) Alarmphase
2) Widerstandsphase
3) Erschöpfungsphase
Stressfaktoren
- Licht
- Temperatur
- Wasser
- Wind
- Nährstoffmangel
Dürreanpassungen
- Blattspeichernde Sukkulenten
- Stammspeichernde Sukkulenten
- Pluviotherophyten
- Austrocknungstolerante
- Sklerophyplle Pflanzen
- Rutensträucher
- Polsterpflanzen
- Regenfrüne, häufig verdornte Sträucher
Bioindikatoren
Organismen, die nur unter ganz bestimmten Standortfaktoren vorkommen und so als Indikator dienen können
Kutin
Polymer aus veresterten Hydroxyfettsäuren
Wachs
Langkettige aliphatische Verbindungen
Lotus-Effekt
Geringe Benutzbarkeit der Blattoberfläche auf Grund von kristallinen Strukturen
Wege der Transpiration
Cytoplasma->Zellwand->Kutikula
Phyllosphäre
Blattoberfläche als Lebensraum für andere Organismen
Stickstoffkreislauf
- Nitratassimilation
- Ammonifikation
- Nitrifikation
- Denitrifikation
- Biologische Stickstofffixierung
Stickstoff-Assimilation
Reduzierung von Nitrat zu Nitrit durch Nitratreduktase
N2-Fixierung
Durch freilebende Bodenbakterien und symbiontische Knöllchenbakterien, sie wandeln Stickstoff zu Ammonium um
Nitrifikation
Umwandlung von Ammonium zu Nitrat
Denitrifikation
Nitrat zu molekularem Sauerstoff
Eutroph
Nährstoffreich
Mesotroph
Mäßig nährstoffreich
Dystroph
Extrem nährstoffarm
Haber-Bosch-Verfahren
Anthropogene Stickstofffixierung
Schwefelkreislauf
- Schwefelassimilation
- Desulfuration
- Sulfurkation
Saurer Regen
Durch die Verbrennung von fossilen Brennstoffen tritt Schwefeldioxid in die Atmosphäre und es kommt zu einem Säuren Niederschlag
Humusbildung
Die abgestorbene organische Substanzen im Boden werden von Destruenten zersetzt und somit wird Kohlendioxid frei
Primärproduktion
Produktion durch autotrophe Organismen
Sekundärproduktion
Heterotrophe Organismen, die organische Substanzen konsumieren um Körperzellen bilden
Erosion
Abtragen von Bodenmaterial durch Umweltbedingungen oder anthropogenen Einfluss
Phänologie
Befasst sich mit im Jahresablauf periodisch wiederkehrenden Wachstums und Entwicklungserscheinungen
Pflanzlicher Stress
Stress bezeichneten eine außergewöhnliche Abweichung vom Lebensoptimum, welche zu reversiblen aber auch irreversiblen Schädigungen führen kann
Resistenz gegen Trockenstress (arido-aktiv = Austrocknungstolerante verzögernd)
- verbesserte Wasseraufnahme
- leistungsfähige Wasserleitung
- Transpirationseinschränkung
- Wasserspeicherung
Resistenz gegen Trockenstress (arido-tolerant = Austrocknungsertragend)
Protoplasmatische Austrocknungstoleranz: poikilohydre Arten
Eutrophierung
Unerwünschte Zunahme eines Gewässers an Nährstoffen und damit verbundenes nutzloses und schädliches Pflanzenwachstum
Nettoprimärproduktion
Bruttoprimärproduktion - Bestandsatmung
