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