V3-Stressökologie Flashcards
Def.&Eigenschaften Ökologie
Standortfaktoren
Die Umwelt von Organismen umfasst alle Standortfaktoren außerhalb des Organismus, die ihn beeinflussen unabhängig ob es sich um physikalische oder chemische (abiotische) oder um andere Organismen (biotische) handelt
=> Ökologie ist dynamisch, sowie speziell Ideographisch
Standortfaktoren/-stressoren:
- Biotisch: Infektion, Herbivorie, Konkurrenz
- Abiotisch: Temperatur, Wasser, Strahlung, chemische/mechanische Belastung
Ebenen der Pflanzenökologie
Autökologie:
- Molekül
- Organell
- Gewebe
- Organ
- Organismus
Populationsökologie:
-Population
Synökologie:
- Gemeinschaft
- Ökosystem => Organismengemeinschaft in einem bestimmten räumlichen & funktionellen Bereich der Ökosphäre (z.B. Wald) mit vielfältigen Abhängigkeit & Wechselwirkungen (z.B. tropische Beziehungen)
- Ökosphäre => öko- Ww. zwischen Biospähre & anorg. Umwelt durch Energieflüsse (offen) & Stoffkreisläue (geschlossen) & Interaktion öko. System
In den Ebenen steigt die Aussagekraft & sinkt die Reproduzierbarkeit der Daten von der Autökologie zur Synökologie.
Auswirkungen der steigenden Temperaturen
Nahrung: zuerst Anstieg anschließendes AbfallenvonErnteerträgen (vorallem Entwicklungsländer)
Wasser: Eis & Gletscherschmelze, Trinkwassermangel, Anstieg der Meeresspiegel (viele Großstädte betroffen)
Ökosysteme: Zerstörung von Korallenriffe, Artensterben
Extreme Wetter: Stürme, Waldbrände, Dünen, Überflutungen, Hitzewelle
=> Großes Risiko von irreversiblen globalen Veränderungen
Was ist Stress?
Innerhalb des Präferendum: Konkurrenz stark
Rand des Präferendum: Konkurrenz schwach
Außerhalb des Präferendum: Stress (oberhalb außerdem: toxisch)
Stress bezeichnet das Überschreiten von Heilungs-& Anpassungfähigkeiten: - Tod - Bewältigung: = Avoidance => Resistenz = Tolerance => Resistenz = Avoidance
Phasen des Stresses
- Alarmphase
- Störung der Proteinstruktur
- Signalinduktion
- Aktivierung von TF - Erholungsphase (<=bei nicht einsetzen: akute Schädigung)
-Genexpression
-Chaperonsyn.
=>Proteinfaltung - Abhärtung (<= wenn zu lange, führt es zu Erschöpfung und chron. Schädigung: Leben im Stress oder Tod)
- Proteinsyn.
- Proteintransport & Zuordnung - Anpassung => Verschiebung des Präferenzsbereichs)
- Funktionelle Stabilisierung von Protein & Membran
Drei Grund Reaktionen:
Avoidance: kein Wachstum & Entwicklung
Escape: aktives konstant halten des inneren Milieus
Tolerance: nachgeben des inneren Milieus, jedoch gegen Wirkung immun
Stressdauer Artbezogen
- Determinierte Fluktuation (kurze Zeiträume) => modulativ “elastisch”, z.B. Stomata regulation
- D.T. (mittlere Zeiträume) => modifikativ “plastisch”, z.B. Blattfall
- D.T. (lange Zeiträume) => evolutiv “genetisch”, z.B. Bildung von Ökotypen (mittelmeer-/gemäßigtes Klima)
- Stochastische F. => Genotypische Plastizität, z.B. Sexualität/Apomixis wechsel
Escape Taktik
Zeigt sich in phönotypischer plastizität: z.B. Samen (welche selbst nahe zu Tolerant sind), Knollen, etc.
Wasserpotential bleibt konstant
Bsp.: Pluviotherophyten & Geophyten
Avoidance Taktik
Zeigt sich du verbesserte Wasseraufnahme & .speicherung, leistungsfähigere Wasserleitung, Transpirationseinschränkungen
Zudem: Kurzfristig (Wurzelsignal) - Stomata schließen - osmotische Anpassung (Wurzel, Leitungssystem), durch ausschütten von Assimilaten - Wachstum einstellen - Photosyn. herunterfahren => Genatnwort
Langfristig: - metabolische Anpassung - osm. Anpassung (Blatt) - Wachstum verringern - kleinere Transpirationsbereiche - Wurzelwachstum => Genatwort
Wasserpot. bleibt konstant
Bsp. viele Sukkulente, manche Maisarten, Mammillaria humboldtii
Tolerance Taktik
Zeigt sich durch protoplasmatische Austrocknungstoleranz
Spez. Anpassung:
- Cytoplasmatische Verglasung
- Antioxidative Abwehr
- Schutz der Photopigmente
- Fragmentation der Vakuole
- Blatt: schrumpfen & einrollen
Weitere Merkmale generative Organe: - Ertragsverlust - frühe Blüte - vorteilhafte Blütenmorphologie - verbesserte Speicherkapazität - rashe Kornfüllung
Sproß & Blatt
- red. Wachstum
- verb. Wassernutzung
- Regulation der Seneszenz
- Senkung des zellulären osmotischen Potentials
Wasserpot. ist fluktuativ
Bsp.:
Bryophyten, Tortula ruralis
Tracheophyten, Selaginella lepidophylla
Allgemein
Wassermangel: >sinkend: - Wasseraufnahme - Spross- & Blattwachstum - Stomata Öffnung - Photosyn.
> steigend
- Wurzelwachstum
- Akkumulation von lösl. Stoffen durch Syn. & Aufnahme
Allgemein reagieren Pflanzen mit der Synthese von:
Osmolyte, Dehydrinen, ROS-Entgiftung, LEA-Proteine
LEA-Proteine:
- Schützen Membranen vor verkleben und brechen
- Schützen Proteine vor Aggregation & Denaturation
- fixieren andere Moleküle z.B. ROS, H2O, Glukose
Allgemein Xerophyten Anpassung
Phänologisch:
-Samen
Anatomisch:
- dicke Kutikula
- gerollte Blätter
- eingesenkte Stomata
Morphologisch:
- tiefe Wurzeln
- Xylemtransportraten
- Speichermechanismen
- kleine/keine Blätter
Biochemisch:
-CAM-Metabolismus
Stamm-/Blattsukkulenz hat sich mehrfach unabhängig entwickelt
Züchtungen
Forward Genetics anhand der Phänotypen
Reverse Genetics anhand identifizierter Gene
=> Kandidaten dafür: Osmolyte, Schutzproteine, TF, Hormone, Transportproteine (z.B. H+-Pyrophosphatase)
Konsequenzen
Großes Wurzelsystem:
- pos. => erhöhte Wasseraufnahme
- neg. => Hauptbiomasse in der Wurzel und nicht im Sproß
Verringerte Stomataöffnung/Blattfläche
- pos. => verringerte Transpiration
- neg. => verringerte Photosyn. und Biomasse Akkumulation
Zelluläre Schutzmechanismen
- pos. => verhindert Zelltod bei starker Trockenheit
- neg. => verringerte Wachstumsrate, Energie wird für Schutzmechanismen benötigt
Frühe Reproduktion
- pos. => vermeidet Wasserdefizit
- neg. => kurze Wachstumsperiode, veringerte Biomasse
