Vorlesung 1

Question 1

Benennen Sie das Aufgabengebiet der Geobotanik.

Answer 1

• Dokumentation aktueller Vorkommen der einzelnen Pflanzensippen und Typisierung ihrer Vergesellschaftungen.
• Aufklärung der Abhängigkeiten dieser Vorkommen von physikalischen, chemischen und organismischen Gegebenheiten der Wuchsorte
• und der Wechselbeziehungen mit den strukturellen und funktionellen Eigenheiten der Pflanze = Ökologie.

Question 2

Nennen Sie die Teildisziplinen der Geobotanik.

Answer 2

1. deskriptiv und korrelativ orientiert: Pflanzengeographie
   
   • Florenkunde (Floristik)
   • Arealkunde (Chorologie)
   • Vegetationskunde,
2. kausalanalytisch-experimentell arbeitend:
   
   • Pflanzenökologie.

Question 3

Beschreiben Sie die Ausbreitungsökologie.

Answer 3

• Pflanzensippen besiedeln Areale (Summe aller Wuchsorte).
• Potenzielles Areal: alle Gebiete der Erde, die zusagende klimatische Bedingungen aufweisen.
• Reales Areal: tatsächliches Verbreitungsgebiet (meist kleiner als das potenzielle Areal), kann durch menschlichen Einfluss stark verändert werden

Question 4

Beschreiben Sie einen erfolgreichen Ausbreitungsprozess.

Answer 4

• Erzeugung der Diasporen
• Bereitstellung für den Transport
• Transport
• Festsetzung am Zielort
• Keimung
• Etablierung als Einzelpflanze
• Erzeugung neuer Diasporen

Question 5

Nennen Sie die zwei Arten der Diasporen und deren Ausbildung.

Answer 5

1. generativ:
   
   • Sporen,
   • Samenteile,
   • Samen,
   • Keimlinge („Viviparie“),
   • Teilfrüchte,
   • Früchte,
   • Fruchtstände,
   • Pflanzenteile,
   • ganze Pflanzen,
2. vegetativ:
   
   • Mitosporen,
   • Brutkörper (Moose),
   • Turionen,
   • Bulbillen (Brutsprosse, -knospen, -knollen, -zwiebeln),
   • Ausläuferknollen,
   • Fragmente (Klonierung),
   • ganze Pflanzen.

Question 6

Beschreiben Sie den Begriff Pflanzenwanderung.

Answer 6

• bezieht sich nicht auf Individuen, sondern auf Sippen,
• ist nur vorwärts möglich
  
  • (Verschwinden von einem Wuchsort nur durch Aussterben, nicht durch Wegwandern).

Question 7

Beschreiben Sie, wie die Fernausbreitung stattfinden kann.

Answer 7

• Telechorie
• Verfrachtung der Diasporen über größere Distanzen (> 100 m)
  
  • Diasporen besitzen Eigenschaften oder Strukturen, die das Transportvermögen steigern,
  • Taxa haben hohes Ausbreitungspotenzial
• Anemochorie, Hydrochorie, Endozoochorie, Epizoochorie

Question 8

Beschreiben Sie Nahausbreitung begünstigende Faktoren.

Answer 8

• Diasporen besitzen keine Eigenschaften oder Strukturen, die Fernausbreitung ermöglichen, verbleiben in der Nähe der Mutterpflanze
• schrittweise Ausbreitung, wie es Konkurrenz und Habitatbedingungen erlauben
• z.B. Autochorie, Bolechorie, Ombrochorie, Myrmekochorie; vegetative Propagulen

Question 9

Beschreiben Sie die Nichtausbreitung.

Answer 9

• Achorie
• Sippen besitzen Mechanismen, die die Ausbreitung der Diasporen verhindern

Question 10

Nennen Sie die drei Arten der Ausbreitung.

Answer 10

• Fernausbreitung (Telechorie)
• Nahausbreitung (Engychorie)
• Nichtausbreitung (Achorie)

Question 11

Besschreiben Sie die Typen des Klonalen Wachstums.

Answer 11

• Phalanx-Typ:
  
  • Sippen mit kompakter Wuchsform, die sich nur langsam lateral ausbreiten; Bsp. Horstgräser
• Guerilla-Typ:
  
  • dicht oder lose aggregierte Teilindividuen aus Ausläufer oder Wurzelsprossen, die laterale Ausbreitung über größere Distanz ermöglichen.

Question 12

Beschreiben Sie die Klonierung - Abtrennung von Ramets.

Answer 12

• Selbstklonierung durch vorprogrammierten Zerfall des Genets

Question 13

Ausbreitungsökologie

Nennen Sie die Schritte der Etablierung am Zielort.

Answer 13

1. Festsetzen der Diasporen
2. Keimruhe
3. Samenbank

Question 14

Beschreiben Sie das Festsetzen der Diasporen.

Answer 14

• Verlust oder Unwirksamwerden der Ausbreitungsmittel
  
  • Endozoochorie funktioniert nur einmal,
  • epizoochore Diasporen können abgestreift werden,
  • Anemochore können durch fehlenden Wind oder Regen landen,
  • Hydrochore können anlanden oder Wasser aufnehmen und sinken.
• Ausbreitungsmittel dient zugleich der Verankerung
  
  • Epizoochore haken sich fest,
  • klebrige Diasporen,
  • Ausläufer bewurzeln sich.
• Entwicklung besonderer Verankerungsmittel:
  
  • Myxospermie: Diasporen entwickeln bei Befeuchtung
    klebrigen Schleim (häufig in Trockengebieten → Samen
    werden bei Regenfällen sofort fixiert).

Question 15

Ausbreitungsökologie

Beschreiben Sie die Keimruhe bei der Etablierung am Zielort.

Answer 15

• Exogene Ursachen:
  
  • Physiko-chemisch: enger Temperaturbereich, Wasserverhältnisse; pH-Wert; Orchideensamen: Mykorrhizapilz muss anwesend sein.
  • Mechanisch: Diasporenschale ist wasserundurchlässig und verhindert die Quellung, evtl. O2-undurchlässig und behindert die beim Keimen starke Atmung
    
    • zu feste Schalen durch Teilverdauung, Frost und
      mikrobiellen Abbau durchlässig gemacht.
• Endogene Ursachen:
  
  • Ontogenetisch: Embryo ist noch unentwickelt und macht intraseminales Wachstum durch.
  • Physiologisch: Keimhemmung durch Inhaltsstoffe (Abscisinsäure, Zimtsäurederivate), die erst abgebaut oder blockiert werden müssen; Abbau kann durch exogene Reize (Frost, Dunkelheit) beschleunigt werden.
• Diasporen vieler mitteleuropäischer Pflanzen überdauern erst den Winter (in anderen Gebieten die Trockenzeit).
• Tropischer Regenwald:
  
  • Schatthölzer ohne Keimruhe, Jungpflanzen lange aus Reservestoffspeichern im Samen versorgt.
  • Lichthölzer des Sekundärwalds haben Keimhemmung, die nur durch direkten Einfall von Sonnenlicht aufgehoben wird.
• Pflanzenarten besitzen große Streuung in der Dauer der
  Keimruhe.
• Umweltbedingungen können Einfluss auf Keimruhe haben
  
  • Diasporen von Stellaria media und Lactuca sativa, die bei kühler Witterung und geringer Tageslänge heranwuchsen, zeigen langdauernde Keimruhe, bei hohen Temperaturen und langen Tagen kurzzeitige
    
    • im Hochsommer entstandene Diasporen keimen rasch und bringen zweite Generation hervor, im Herbst entstandene liegen bis zum nächsten Frühjahr über.
  • Pyrophyten: Brechung der Keimruhe exogen bedingt, Diasporen werden erst frei bzw. Samen keimen erst, wenn ein Waldbrand stattgefunden hat und für die sehr konkurrenzschwachen Jungpflanzen offener Boden zur Verfügung steht.

Question 16

Ausbreitungsökologie

Beschreiben Sie die Samenbank bei der Etablierung am Zielort.

Answer 16

• Samenpotenzial; besser Diasporenbank: Ansammlung lebender Diasporen auf und vor allem im Boden.
• 1 m2 Waldboden: 100 - 1000 keimfähige Diasporen;
• 1 m2 Boden unter Grasland und Acker: 1000 - > 100 000 keimfähige Diasporen.
• Bei plötzlicher Veränderung der Umweltbedingungen (z. B.
  Aufhören langjähriger Herbizidbehandlung) sind viele
  begünstigte Arten bereits als Diasporen vorhanden →
  
  • Änderung der Vegetation.

Question 17

Standortsökologie

Definieren Sie Flora.

Answer 17

Gesamtheit aller Pflanzensippen eines geographisch definierten Gebiets.

Question 18

Standortsökologie

Definieren Sie Vegetation.

Answer 18

Gesamtheit der Pflanzen- vergesellschaftungen des Gebiets :

das geordnete, durch biotisch und abiotische Umweltfaktoren kontrollierte Zusammenleben verschiedener Pflanzensippen am Standort.

Question 19

Standortsökologie

Definieren Sie Standort (Habitat).

Answer 19

• zusammenfassende Bezeichnung für die Umwelt- einflüsse, die auf einen Organismus einwirken (beschreibt die ökologische Geländesituation).
• Standortsfaktoren: klimatisch, biotisch, edaphisch.

Question 20

Standortsfaktoren

Nennen Sie klimatische Standortsfaktoren.

Answer 20

• klimatisch (Groß- und Mesoklima)
  
  • Sonnenstrahlung
  • Verteilung Land/Meer, Höhe
  • Luft- und Wasserzirkulation
  • Meeresströmungen
  • Temperatur
  • Niederschlag

Question 21

Standortsfaktoren

Nennen Sie biotische Standortsfaktoren.

Answer 21

• andere Lebenswesen
  
  • Konkurrenten
  • Feinde
  • Parasiten
  • Symbionten
  • Beschützer (gegen Fressfeinde, gegen Austrocknung)
  • Bestäuber,
  • Diasporen-Ausbreiter

Question 22

Standortsfaktoren

Nennen Sie edaphische Standortsfaktoren.

Answer 22

• Boden (Struktur, Chemismus incl. pH, Wasserhaushalt),
• Geländesituation

Question 23

Standortsfaktoren

Beschreiben Sie den Einfluss des Menschen als Standortfaktor.

Answer 23

• Selbst biotischer Standortsfaktor
• Beeinflusser der übrigen Faktoren
• Erzeuger neuer, in der Natur so nicht vorkommender Zustände

Question 24

Standortsfaktoren

Nennen Sie die maßgeblichen Standortfaktoren.

Answer 24

• Globale Differenzierung der Vegetation maßgeblich beeinflusst durch die Standortfaktoren
  
  • Wärme und Wasser
  • → Klima.
• Verschiedene Klimate der Erde vor allem durch das Ausmaß und die jahreszeitliche Verteilung von Wärmezufuhr und Niederschlägen charakterisiert.

Question 25

Standortsfaktoren

Beschreiben Sie den Einfluss von “Wärme”.

Answer 25

• Übergeordnete Klimakomponente
  
  • (Angebot an Wasser lässt sich leicht durch lokale, edaphische Verhältnisse verändern).
• Beeinflusst Stoffwechselvorgänge (Photosynthese, Atmung).
  
  • Nettophotosynthese (Stoffbilanz) der höheren Landpflanzen hat Optimumsbereich zwischen +10 °C und +35 °C.
• Schädigt lebende Substanz bei Über- oder Unterschreitung bestimmter Extremwerte. Thermischer Toleranzbereich:
  
  • mittelfristiges Überleben ist möglich.
  • Außerhalb des Toleranzbereichs Schädigungen (Membrandegeneration, Störung des Proteinstoffwechsels).
  • Zellsorten und Gewebe unterschiedlich tolerant, Absterben eines wichtigen Gewebetyps kann für die ganze Pflanze letal sein.
• Hitzeschäden bei Temperaturen ab 45 °C

Question 26

Standortsfaktoren

Zeichnen Sie ein Wärmediagramm.

Answer 26

Question 27

Standortfaktoren

Nennen Sie Anpassungen gegen Überhitzung von Pflanzen.

Answer 27

• Hitzeschäden bei Temperaturen ab 45 °C
• Anpassungen gegen Überhitzung:
  
  • Steilstellen der Blätter (Eucalyptus),
  • glänzende, reflektierende Blattoberflächen,
  • tote, lufterfüllte Haare (zugleich Reflexion und Isolation),
  • Transpirationskühlung (wenn Wurzeln bis ins Grundwasser reichen)

Question 28

Standortfaktoren

Nennen Sie verschiedene Arten von Kälteschäden.

Answer 28

• größere Wirkung;
• Amplitude auslösender Temperaturen sehr groß
  
  • tropische Sippen beginnen z. T. bei +5 °C abzusterben,
  • Pflanzen vermögen am Kältepol bei -70 °C zu existieren.
• Erkältungsschäden entstehen bei Temperaturen über dem Gefrierpunkt bzw. geringem Frost (keine Eisbildung in der Pflanze).
• Frostschäden:
  
  • Eisbildung im Inneren der Pflanze → Wasserentzug, mechanische Schädigung.
• Indirekte Kälteschädigung:
  
  • Frosttrocknis (anhaltender Frost und intensive Sonneneinstrahlung führen zu Wasserverlust).

Question 29

Standortfaktoren

Nennen Sie Strategien gegen Kälteschädigung.

Answer 29

1. Kältevermeidung
   
   • empfindlichste Teile werden den schädigenden Tempteraturen nicht ausgesetzt
   • Gebiete mit periodischem Klima: Blattabwurf
   • Geophyten: Absterben der oberirdischen Teile
   • Therophyten: Überdauerung im Zustand latenten Lebens im Samen,
   • kurzzeitige tiefe Temperaturen (z.B. Nachtfröste in temperaturen u. tropischen Gebirgen): Isolierung durch starke Behaarung ausreichend.
2. echte Kälteresistenz (physiologische Anpassungen):
   
   • Erkältungsresistenz: Temperaturen bis kurz vor der Eisbildung werden ohne Schaden ertragen (Eisvermeidung durch aktive Erhöhung der Zellsaftkonzentration, Zuckergehalt geht hoch)
   • Tropische Sippen meist nicht erkältungsresistent
   • Frostresistenz („Eisbeständigkeit“): Protoplasma kann Wirkungen der Eisbildung überstehen.
     
     • Ertragene Temperaturen sind in einzelnen Geweben und Organen unterschiedlich, wechseln mit den Jahreszeiten.
     • Echte Frostresistenz nur im Winter, im Sommer nur Erkältungsresistenz, zum Herbst hin erfolgt „Abhärtung“

Question 30

Standortfaktoren

Zeigen Sie anhand des Acer pseudoplatanus die differenzierte Frostresistenz.

Answer 30

• Differenzierte Frostresistenz in verschiedenen Teilen von Acer pseudoplatanus im Winter (abgehärtet) und in der Vegetationsperiode (nicht abgehärtet).

Question 31

Standortfakoren

Beschreiben Sie den Einfluss von Wasser als Standortfaktor.

Answer 31

• Von enormer Bedeutung
  
  • (wichtigster Baustoff der lebenden Substanz, Nährstoff für Photosynthese, Transportmittel für gelöste Substanzen).
• Größtes Problem bei der Entstehung der Landpflanzen: Wasserverlust durch Transpiration.
• Poikilohydrische Pflanzen: passiver Wasserhaushalt (wechselfeucht: Gleichgewicht mit der relativen Luftfeuchte);
  
  • nur schwache Wuchsleistungen möglich, aerophytische Algen, Moose und Flechten; wenige, physiologisch aberrante Kormophyten (Selaginella lepidophylla).
• Homoiohydrische Pflanzen: aktiver Wasserhaushalt; Mehrzahl der Kormophyten;
  
  • Wasserverlust durch stomatäre und cuticuläre Transpiration wird über Wurzeln und Xylem ersetzt → bestimmte Hydratur wird permanent aufrechterhalten.

Question 32

Standortfaktoren

Nennen Sie Ursachen für zeitweiligen Wasserstress.

Answer 32

• Besiedlung immer trockenerer Standorte führt zu zeitweiligem Wasserstress, Ursachen:
  
  • zu geringe Leitungskapazität
    
    • (kurzzeitiger Stress während der höchsten Strahlungsintensität → vorübergehender Stomataschluss, „Mittagsdepression“ der Transpiration);
  • Wassermangel im Boden (trockenes Klima oder Flachgründigkeit des Bodens auf Felsuntergrund)
    
    • → langfristiger Spaltenschluss und Drosselung der Photosynthese;
  • jahreszeitlich begrenzte Bedingungen (Trockenzeit)
    
    • → Blattwurf, Zurückziehen in den Boden, Überdauerung als Samen.

Question 33

Standortfaktoren

Nennen Sie morphologische Besonderheiten für das Überstehen von Dürreresistenz.

Answer 33

Dürrerresistenz erforderlich, wenn Wasserstressperioden über das ganze Jahr verteilt sind oder in der (thermisch bedingten) Vegetationsperiode andauern.

Sukkulenten:

• angepasst an Klima mit sehr kurzer, aber regelmäßiger periodischer Regenzeit,
• Wasserspeicherung in großen Parenchymkomplexen,
• Wurzelsystem:
  
  • wenige der Befestigung dienende Pfahlwurzeln; flaches, weit ausgedehntes Wurzelwerk dicht unter der Bodenoberfläche, meist
• CAM-Photosynthese.

Xerophyten (Xeromorphe):

• keine Wasserspeicherung
• ausgeprägte Fähigkeit zur Wasseraufahme aus dem Boden
  
  • (umfanreiches, tiefreichendes Wurzelsystem, kann um Vielfaches größer sein als oberirdischer Teil der Pflanze),
• Blätter relativ dick, stark sklerenchymatisiert („hartlaubig“, „sklerophyll“) bzw. reduziert, Sprossachse photosynthetisiert,
• Cuticula durch Wachsüberzüge verstärkt; dichte tote Haare, Stomata eingesenkt, mehrere Schichten Palisadenparenchym

Question 34

Standortfaktoren

Nennen Sie morphologische Wasserhaushaltstypen.

Answer 34

• Xerophyten und Sukkulenten (Anpassung an Dürre)
• Mesophyten (Mesomorphie):
  
  • guter Verdunstungsschutz, aber wenig Festigungsgewebe → welken
    bei stärkerem Wasserstress (viele Waldbodenpflanzen),
• Hygrophyten (Hygromorphie):
  
  • kaum entwickelter Verdunstungsschutz, ständig hohe Luftfeuchte erforderlich

Question 35

Nennen Sie maßgebliche Klimawerte und ihre Darstellung.

Answer 35

Wesentliche klimatische Daten die die Großgliederung von Flora und Vegetation bestimmen:

• Zeit mit Temperaturmitteln über +10 °C („Sommerlänge“),
• absolutes Temperaturminimum,
• Humidität bzw. Aridität
  
  • (verläuft die Niederschlagskurve im Klimadiagramm oberhalb der Temperaturkurve, spricht man von Humidität, im umgekehrten Fall von Aridität).

Question 36

Maßgebliche Klimawerte und ihre Darstellung

Nennen Sie den Ursprung von Klimadiagrammen und deren Zweck.

Answer 36

• gehen auf Marcel-Henri Gaussen zurück,
• wurden von Heinrich Karl Walter weltweit eingeführt,
• eigens für ökologische Zwecke konzipiert, vereinigen zahlreiche Informationen

Question 37

Ökologisches Klimadiagramm

Füllen Sie folgendes Ökologisches Klimadiagramm aus.

Answer 37

1. Station
2. Höhe über dem Meer
3. Zahl der Beobachtungsjahre
4. mittlere Jahrestemperatur
5. mittlere jährliche Niederschlagsmenge
6. mittleres tägliches Minimum des kältesten Monats
7. absolutes Minimum (tiefste gemessene Temperatur)
8. mittleres tägliches Maximum des wärmsten Monats
9. absolutes Maximum (höchste gemessene Temperatur)
10. mittlere tägliche Temperaturschwankung (fehlt hier; relevant nur für tropische Stationen mit Tageszeitenklima)
11. Kurve der mittleren Monatstemperaturen (1 Skalenteil = 10 °C)
12. Kurve der mittleren monatlichen Niederschläge (im Verhältnis 10 °C = 20 mm = 1 Skalenteil)
13. relativ aride Zeit (punktiert) = Dürrezeit
14. relativ humide Jahreszeit (vertikal schraffiert)
15. mittlere monatliche Niederschläge, die 100 mm übersteigen (Maßstab auf 1/10 reduziert), schwarze Fläche
16. Niederschlagskurve erniedrigt, im Verhältnis 10 °C = 30 mm, darüber horizontal gestrichelte Fläche - relativ trockene Jahreszeit = Trockenzeit (fehlt in dieser Legende)
17. Monate mit mittlerem Tagesminimum unter 0 °C (schwarz) unter Null-Linie
18. Monate mit absolutem Minimum unter 0 °C (schräg schraffiert) unter Null-Linie
19. mittlere Andauer von Tagesmitteln über 0 °C, halbfette Zahl; bzw. mittlere Dauer der frostfreien Periode (in Tagen), kursive Zahl

Fiktiver Ort im Bereich der Winterfeuchten Subtropen

Question 38

Ökologisches Klimadiagramm

Füllen Sie folgendes Diagramm aus.

Answer 38

1. Station
2. Höhe über dem Meer
3. Zahl der Beobachtungsjahre
4. mittlere Jahrestemperatur
5. mittlere jährliche Niederschlagsmenge
6. mittleres tägliches Minimum des kältesten Monats
7. absolutes Minimum (tiefste gemessene Temperatur)
8. mittleres tägliches Maximum des wärmsten Monats
9. absolutes Maximum (höchste gemessene Temperatur)
10. mittlere tägliche Temperaturschwankung (fehlt hier; relevant nur für tropische Stationen mit Tageszeitenklima)
11. Kurve der mittleren Monatstemperaturen (1 Skalenteil = 10 °C)
12. Kurve der mittleren monatlichen Niederschläge (im Verhältnis 10 °C = 20 mm = 1 Skalenteil)
13. relativ aride Zeit (punktiert) = Dürrezeit
14. relativ humide Jahreszeit (vertikal schraffiert)
15. mittlere monatliche Niederschläge, die 100 mm übersteigen (Maßstab auf 1/10 reduziert), schwarze Fläche
16. Niederschlagskurve erniedrigt, im Verhältnis 10 °C = 30 mm, darüber horizontal gestrichelte Fläche -relativ trockene Jahreszeit = Trockenzeit
17. Monate mit mittlerem Tagesminimum unter 0 °C (schwarz) unter Null-Linie
18. Monate mit absolutem Minimum unter 0 °C (schräg schraffiert) unter
    Null-Linie
19. mittlere Andauer von Tagesmitteln über 0 °C, halbfette Zahl; bzw.
    mittlere Dauer der frostfreien Periode (in Tagen), kursive Zahl