1. Ökologie
1.1 Einfluss von Umweltfaktoren
1.1.1 Ökologische Grundlagen
Biotop
- ist der räumlich abgegrenzte Lebensraum einer Lebensgemeinschaft (Biozönose) und ihrer Einzelglieder (Organismen)
- ist durch die Gesamtheit der wirkenden Umweltfaktoren (UF) gekennzeichnet (Licht, Temperatur, Wasser, Standort)
Biozönose = Lebensgemeinschaft
- ist die Vergesellschaftung von Organismen vieler Pflanzen, Tier- und Bakterienarten, die ähnliche Ansprüche an den Lebensraum stellen, sich in ihren Ansprüchen ergänzen, in vielfältiger Beziehung zueinander stehen und sich gegenseitig beeinflussen
- Gliederung in Produzenten, Konsumenten, Reduzenten/Destruenten
Ökosystem (ÖS)
- ist die funktionelle Einheit von Biotop und Biozönose
z.B. Wald, Moor, Dorfteich
- verschiedene ÖS kann man zu ÖS-Typen (Biome) zusammenfassen
z.B. marine Biome
Zonobiome – Landökosysteme: unterschiedliche Klimabedingungen je nach geografischer Breite
Merkmale von ÖS
- besitzen eine Struktur (deutliche Gliederung in Schichten oder Zonen)
- Organismen als Elemente eines ÖS lasen sich den Ernährungsstufen (Trophieebenen) als Produzenten, Konsumenten und Destruenten zuordnen
- Organismen sind Bestandteile sehr kompakter Nahrungsnetze
- ÖS sind offene Systeme à Organismen können zu- und abwandern
- im ÖS besteht ein Stoffkreislauf und Energiefluss
- im ÖS besteht ein ökologisches (biologisches) Gleichgewicht als ein ausgewogenes Verhältnis zwischen den Arten in einem längeren Zeitraum
- ÖS sind durch ihre Produktivität und die Fähigkeit zur Selbstregulation gekennzeichnet
- ÖS entwickeln sich, d.h. sie verändern sich in meist längeren Zeiträumen
z.B. Sukzession
Klimaxgesellschaft
Biosphäre
- Gesamtheit aller ÖS der Erde
- verschiedene Schichten: Atmosphäre – Lufthülle
Lithosphäre – Erdkruste
Hygrosphäre – Gesamtheit mariner ÖS
- die irdische Biosphäre umschreibt den Raum des Planeten Erde, in dem Leben vorkommt;
Der Raum zusammen mit der darin vorkommenden Gesamtheit der irdischen Organismen und ihrer unbelebten Umwelt und der Wechselwirkung der Lebewesen untereinander und mit ihrer unbelebten Umwelt
Biotische UF
- äußern sich in Form bestimmter Beziehungen der Organismen untereinander
z.B. Nahrungsbeziehungen
Konkurrenzbeziehungen
Fortpflanzungsbeziehungen
- selbe Organismen oder verschiedene Arten
Abiotische UF
- Licht, Wasser, Temperatur sowie mechanische und chemische Einwirkungen der Umwelt auf die Organismen
- alle von der nicht lebenden Natur ausgehenden Einwirkungen
Toleranzbereich
- Spanne zwischen Grenzwerten eines UF, die die Lebensprozesse eines Organismus gerade noch ermöglichen
- gekennzeichnet durch
- Minimum als unterer Grenzwert
- Maximum als oberer Grenzwert
- Optimum als günstigsten Wirkungsbereich des Faktors
- innerhalb der Ausprägung eines Faktors ist der Bereich, der den Ansprüchen der Organismen am besten genügt (Optimum) der Vorzugsbereich
- Tiere können diesen Bereich meist aktiv aufsuchen
Ökologische Potenz
- Fähigkeit der Organismen einer Biozönose, Schwankungen von UF bei gleichzeitiger Einwirkung der Konkurrenz durch andere Organismen der Biozönose innerhalb des Toleranzbereiches zu ertragen
· Stenöke Arten
- können Schwankungen kaum ertragen
- sind an bestimmte Intensität der UF angepasst
- haben begrenzte Verbreitungsgebiete
- weisen engen Toleranzbereich auf
· Euröke Arten
- können Schwankungen ohne wesentliche Beeinträchtigung ertragen, haben größeren Toleranzbereich
- haben größeres Verbreitungsgebiet
à eine Art kann ggü. Einem UF (z.B. Temperatur) stenök (stenotherm) sein, ggü. einem anderen UF (z.B. Salzgehalt des Wassers) aber euryök (euryhalin) sein
Physiologische Potenz
- Fähigkeit der Organismen in einer Reinkultur, also ohne Wirkung von Konkurrenz durch andere Organismen, Schwankungen eines UF innerhalb des Toleranzbereiches zu ertragen
- physiologische Potenz ist i.d.R. größer als ökologische Potenz, in seltenen Fällen gleich groß
1.1.2 Angepasstheit an den UF Temperatur
Bild Höhenstufengliederung
Ursache dieser Höhengliederung:
- Verringerung der Temperatur
- Erhöhung der UV-Strahlung
- Verringerung des Wasserangebots
- Verdunstung
- Luftdruck
- Windverhältnisse
- Nadelhölzer weisen eine höhere Kälteresistenz bis zu -70°C über längere Perioden auf
- tropische Pflanzen sind eher kälteempfindlich bei Temperaturen unter 5°C
- in Regionen in denen die Temperatur zeitweise den Gefrierpunkt unterschreiten können nur frostsichere Pflanzen überleben, als Schutz vor Eisbildung in Geweben erfolgt z.B. durch die Erhöhung der Zellsaftkonzentration
- Pflanzen können durch Überdauerungsorgane Frostperioden überstehen (Wurzelstöcke, Zwiebeln, Samen)
Der Temperaturtoleranzbereich für das aktive Leben liegt im Minimum bei 0°C und im Maximum bei ca. 50°C
RGT – Regel (Reaktionsgeschwindigkeits-Temperaturregel)
- innerhalb des Toleranzbereiches werden die Stoffwechselvorgänge und damit die Lebensprozesse bei einer Temperaturerhöhung um 10°C um das 2-3-fache beschleunigt
Anpassungserscheinungen von Pflanzen an extremen Standorten
- Laubblätter am Boden
à Rosettenwachstum, somit wird Wärme vom Boden reflektiert, Windschutz
Wuchsform
- Zwergwuchs, Sprossverkürzungen, Ausbildung von Polstern oder Teppichen
à guter Schutz vor starkem Wind, Pflanzen schützen sich gegenseitig
- Laubblätter mit geringer Oberfläche
àVerdunstung sinkt
- im Polster eigenes Mikroklima, sodass Temperatur und Luftfeuchtigkeit erhöht wird
Bau der Blätter
- häufig nadelförmig oder flach an den Stengel gepresst, dickfleischig mit dicker Epidermis und Cuticula, viel Assimilationsgewebe
Fkt. Schutz vor hoher UV-Strahlung, Einschränkung der Verdunstung
z.B. Edelweiß – behaarte Blätter
Photosyntheseleistung wird erhöht durch ausgeprägtes Assimilationsgewebe
Schutz vor Frost
- nach Abschluss der Vegetationsperiode wird eine Kälteresistenz erworben, indem die Pflanzen Zucker und sekundäre Pflanzenstoffe anreichern in den Zellen und der Wassergehalt sinkt
à durch Zuckereinlagerung wird die Kristallbildung beim Gefrieren des Wassers verhindert
Photosynthese
- Optimum bei 15°C
- bei 0°C ist positive Photosyntheserate zu verzeichnen
Fkt. Durch diese Anpassung wird auch bei geringen Temperaturen Glucose gebildet, sodass die kurze Vegetationsperiode zum Wachstum und Fortpflanzung der Pflanze ausreicht
Blüte
- auffällig gefärbt um Bestäubung zu garantieren
- auch Selbstbestäuber
- müssen sich nicht jedes Jahr fortpflanzen
- 2 Fortpflanzungsarten
Vegetativ Vermehrung (ungeschlechtlich)
Generative Vermehrung (geschlechtlich)
Einfluss der Temperatur auf Tiere
· Wechselwarme Tiere
z.B. Amphibien, Reptilien, Fisch, Insekten
- Körpertemperatur schwankt mit der Umgebungstemperatur
z.B. Zauneidechse, bei Temperaturen über 39°C kann stärkere Aufheizung zum Hitzetod führen
- Körpertemperatur wird durch Verhaltensmuster reguliert
- wenn Außentemperaturen sinken, fehlen Aufwärmmöglichkeiten und Körpertemperatur
sinkt unter kritischen Wert
à reversible Körperstarre
à Überwintern in kältegeschützten
Unterschlupf
- Winterquartier nicht frostsicher
à Körpertemperatur sinkt weiter
à Kältetod
- Kälteempfindlichkeit unterschiedlich
z.B. Regenwurm wird bei Temperaturen oberhalb des Gefrierpunktes geschädigt
Insekteneier – Kälteresistenz bis -30°C
· Gleichwarme Tiere (homoiotherm)
z.B. Vögel, Säugetiere
- Körpertemperatur unabhängig von Umgebung konstant bei 36°C – 40°C
- haben starke Wärmeproduktion und leistungsfähige Mechanismen zur Temperaturregulation
- sinkt Temperatur auf 20°C – 15°C tritt der Kältetod ein
- Ausnahme: Tiere die in besonderen Ruhestadien überwintern
Winterruhe
z.B. Eichhörnchen, Dachs, Bär
- gekennzeichnet durch geringen Energiebedarf
- Körpertemperatur um wenige Grad herabgesetzt
- Tiere schlafen während der Winterruhe, wachen aber währenddessen auf um ihre gesammelten Vorräte zu vertilgen
Winterschlaf
z.B. Igel, Hamster, Murmeltier
- besonderer Ruhezustand gleichwarmer Tiere, bei dem Körpertemperatur auf 5°C herabgesetzt wird
- Lebensfunktionen auf Minimum reduziert
- Atmungs- und Herzschlagfrequenz stark verringert
- Energieumsatz bei etwa 10% des normalen Grundumsatzes
- durch hormonelle Umstellung beginnen Tiere gesteigerte Nahrungsaufnahme und setzen Fettdepot an
- bei absinken der Körpertemperatur auf 0°C wirkt als Alarmsignal und Tiere erwachen
- Blutzuckergehalt wird vermindert
à Atmung und Herztätigkeit und Blutumlauf werden stark vermindert
- Stoffwechsel wird nur durch Oxidation von Fell gedeckt
- bei hohen Kältegraden über längere Zeit erfolgt eine zu starke Abkühlung des Tieres
à Tier erwacht und erzeugt durch Bewegung schnell Wärme
Klimaregeln
· BERGMANNsche Regel
- Tiere einer Art und Arten eines Verwandtschaftskreises sind in kälteren Klimaregionen durchschnittlich größer
- Ursache: größere Tiere haben im Verhältnis zum Volumen eine geringere Oberfläche
à Wärmeverlust über Oberfläche ist relativ gering
· ALLENsche Regel
- Tiere einer Art und Arten eines Verwandtschaftskreises sind die Körperanhänge wie Ohren und Schwanz in Kaltgebieten kürzer entwickelt als in wärmeren Gebieten
- Ursache: Körperanhänge haben relativ große Oberfläche und kühlen leicht aus
z.B. größere Ohren der Wüstentiere dienen der Wärmeregulation
1.1.3 Angepasstheit an den UF Licht
Einfluss des Lichtes auf Tiere
- Vogeluhr, der Gesang der Vögel setzt artspezifisch bei einer bestimmten Helligkeitsstufe ein
z.B. Hausrotschwanz, Amsel
- Saisondimorphismus, wird durch den Faktor Tageslänge beeinflusst
z.B. Landkärtchen (heimische Schmetterlingsart)
· Dunkle Sommerform
Larven werden im Frühsommer Langtagbedingungen ausgesetzt
=16 h Licht pro Tag
· Helle Frühjahrsform
Larven werden im Spätsommer Kurztagbedingungen ausgesetzt
= weniger als 16 h Licht pro Tag
à Larven überwintern und schlüpfen bei eintretender Wärme als helle Frühjahrsform
Einfluss des Lichtes auf Pflanzen
- Licht ist für Pflanzen die primäre EnergiequelleèPhotosynthese
Bsp. Vegetationszonierung am Höhleneingang
Bild Höhle
- direktes Licht à Blütenpflanzen am Höhleneingang
- indirektes Licht à Farne, Moose, Algen
- Tiefenregion à kein Licht à kein Pflanzenwachstum
- aufgrund der unterschiedlichen Lichtintensität entsteht ein Stockwerkaufbau in einem Laub- und Mischwald bzw. könne auch innerhalb einer Pflanze aufgrund von unterschiedlichen Lichtverhältnissen verschiedene Blatttypen ausgebildet werden
Übersicht Sonnen- und Schattenpflanze
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Sonnenpflanze
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Schattenpflanze
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Morphologische Merkmale
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Kleine, dicke, derbe Blätter mit Wachs- oder Haarüberzügen
à Verdunstung wird abgeschwächt
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Geringerer Verdunstungsschutz
Dünne, zarte oft recht große Blätter
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Anatomische Merkmale
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Palisadengewebe ist mehrschichtig
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Palisadengewebe ist einschichtig und niedrig
Lockeres Schwammgewebe mit vielen Chloroplasten
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Physiologie
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- höchste Photosyntheseleistung nur bei vollem Genuss
- Lichtsättigung bei 100%
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- Photosynthese noch möglich bei geringem Lichtgenuss
- Lichtsättigung bei 10%
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Lichtkompensationspunkt
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bei 0,5% Lichtgenuss
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bei 0,2% Lichtgenuss
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Bsp.
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Wüsten-, Steppen- und Hochgebirgspflanzen
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Boden, Tropischer Wald, Mischwald, Kroneninnenseite bei Bäumen
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CO2-Abgabe bei Atmung=CO2-Aufnahme bei PhotosyntheseèLichtkompensationspunkt
Halbschattenpflanzen
- vertragen 100% Lichtgenuss, aber auch niedrigere Intensität
- minimaler Lichtgenuss 10%, notwendig für Blütenbildung und –wachstum (Photosynthese)
- Lichteinfluss auf Blütenbildung, durch unterschiedliche tägliche Belichtungsdauer
Kurztagpflanzen
- muss unterschritten werden damit Blütenbildung erfolgt
z.B. Bromelia, Weihnachtsstern, Mais, Hirse, Reis, Baumwolle
- viele tropische und subtropische Arten
- in Mitteleuropa im Herbst blühende Pflanzen
z.B. grüner Kopfsalat
Langtagpflanzen
- muss überschritten werden, damit Blütenbildung erfolgt
z.B. Getreidearten Weizen, Roggen, Gerste, Hafer, Orchideen, Löwenzahn
Tag neutrale Pflanzen
- Photoperiodik hat keinen Einfluss auf Blütenpflanzen
è kritische Tageslänge 10 – 14
1.1.4 Angepasstheit an den UF Wasser
Wasserhaushalt der Tiere
- verlieren Wasser durch Verdunstung oder Ausscheidung
- Ausgleich: Wassersynthese bei Zellatmung
Nahrungsaufnahme
Trinken
Wasseraufnahme durch die Haut
Einteilung in Feucht- und Trockenlufttiere
· Feuchtlufttiere
z.B. Amphibien, Nacktschnecken, Bodenorganismen
- fehlt Verdunstungsschutz
- hohen Grad an Wasserdampfsättigung der umgehenden Luft angewiesen
· Trockenlufttiere
z.B. Kriechtiere, Vögel, Säugetiere, Insekten, Schnecken, Schlangen, Eidechsen, 6-beinige Tiere
- verschiedene Einrichtungen des Verdunstungsschutzes
- Wasserverluste bei den Ausscheidungsprozessen herabsetzen
- Verdunstungsschutz durch Hornbildungen der Haut
- Wachsüberzüge des Chitinpanzers (Außenskelett von Insekten)
- Schleimbedeckungen und Gehäusebildung
- Ausbildung von Lungen als Verdunstungsschutz:
· Im Körperinneren sind die dünne Oberflächen des Atmungsorganes vor Austrocknung geschützt
· Kiemen sind nicht geeignet, außer bei Krabbenarten à Kiemen befinden sich in geschützten, wassergefüllten Kammern
Osmoregulation bei Wassertieren
· Marine Wirbellose sind isoosmotisch
z.B. Einzeller, Muscheln, Würmer
d.h. Konzentration der Körperflüssigkeit = Meerwasser
- Süßwasserbewohner, Tiere der Salzseen und Wirbeltiere des Meeres halten eine von der Umgebung abweichende Konzentration ihrer Körperflüssigkeit aufrecht
· Blut der Süßwasserorganismen ist hyperosmotisch
- den durch Osmose ständig erfolgendem Wassereinstrom wird mit aktiver Wasserabgabe über Vakuolen oder Exkretionsorgane entgegen gewirkt, durch Harnausscheidung
z.B. Forellen können Salzionen aus der Umgebung gegen das Konzentrationsgefälle über Kiemen aufnehmen
- bei marinen Knochenfischen wie dem Kabeljau ist die Körperflüssigkeit ggü. dem Meerwasser hypoosmotisch
- trotz wässrigen Milieus besteht Wassermangel und Überschuss an Salz
- Wasserverluste werden durch Trinken von Meerwasser ausgeglichen
- überschüssige, leichtlösliche Salze werden aktiv über Kiemen ausgeschieden, schwerlösliche Salze über Harn
Wasserhaushalt bei Wassertieren
- Osmoregulation bei Fischen
· Meeresfische Konzentration Körperflüssigkeit < Konzentration Meerwasser
hypotonisch hypertonisch
niedrigere Konzentration höhere Konzentration
è Osmoregulation muss durchgeführt werden
- aufgrund des osmotischen Gefälles verlieren die Tiere ständig Wasser
- Transport von hypotonischer zu hypertonischer Lösung
- Ausgleich des Wasserverlustes durch Trinken von Salzwasser, täglich 4-8% ihres Körpergewichtes
- überschüssige Salze werden aktiv über die Kiemen und den Darm ausgeschieden
- Bildung einer geringen Harnmenge 2,5 ml * kg^(-1) * Tag^(-1)
- hindert man den Meeresfisch am Trinken, stirbt er
à der Meeresfisch ist hypoosmotisch
· Marine Wirbellose Konzentration Körperflüssigkeit = Konzentration Meerwasser
è keine Osmoregulation notwendig
à marine Wirbellose sind isoosmotisch
· Süßwasserfisch Konzentration Körperflüssigkeit > Konzentration Süßwasser
hypertonisch hypotonisch
höhere Konzentration niedrigere Konzentration
è Osmoregulation muss durchgeführt werden
- durch Osmose von hypotonischer zu hypertonischen Lösung nehmen Fische ständig Wasser auf, wirken Wassereinstrom entgegen durch
1. aktive Wasserabgabe über die Exkretionsorgane
à starke Harnbildung 300 ml * kg^(-1) * Tag^(-1)
2. Abgabe von überschüssigem Salz über den Körper an die Niere
3. aktive Aufnahme von Ionen aus dem Süßwasser über die Kiemen durch aktiven Transport entgegen dem Konzentrationsgefälle
à der Süßwasserfisch ist hyperosmotisch
Landtiere der Meereszone
z.B. Meeresvögel
- Bedingungen entsprechen denen der Meeresfische
d.h. sie nehmen mit der Nahrung und über das Trinken große Salzmengen auf
- überschüssige Salze scheiden sie über Salzdrüsen mit Hilfe eines Nasensekretes (ca. 5% Salzgehalt) und über den Harn (ca. 1% Salzgehalt) aus
Wasserhaushalt der Pflanzen
· Wechselfeuchte Pflanzen
z.B. Algen, Flechten, Moose, Pilze, Farne
- Wassergehalt schwankt mit der Feuchte der Umgebung
- verhalten sich wie tote Quellkörper
- verfügen über keine anatomischen Einrichtungen zur Regulation der Wasseraufnahme und –abgabe
- Zellen besitzen keine großen Vakuolen
à schrumpfen nicht so stark bei großem Wasserverlust
- bei verringertem Wassergehalt sinkt Stoffwechselaktivität
à überdauern Zeiten des Wassermangels in einem inaktiven Zustand
è weitgehend trockenresistent
- erhöht man die Wasserverfügbarkeit, quellen sie auf und die Stoffwechselvorgänge laufen wieder regulär ab
- Standortvorteil, wo feuchte und trockene Perioden wechseln
· Eigenfeuchte Pflanzen
- sind in Wurzel und Spross gegliedert
- Gefäßpflanzen, die den Vegetationsgürtel der Pflanze prägen
- gegliedert in Wurzel
Sprossachse = Sprossachse
Laubblatt
Blüte (Frucht)
- Wassergehalt schwankt nicht mit der Umgebungsfeuchte, sie besitzen Organe des Verdunstungsschutzes
à Regulation des Wassergehaltes
z.B. durch - Wachs- und Haarüberzüge der Blätter
- Verdunstungsregulation über Spaltöffnungen
- Cuticula
- große Zentralvakuolen als Wasserreservoir
è sind daher von der Umgebungsfeuchte weitgehend unabhängig
- trotzdem wird durch Verdunstung und Spaltöffnungen ständig Wasser abgegeben
- dieser Wasserverlust wird über die Wasseraufnahme durch die Wurzelhaare ausgeglichen
- Wasserangebot ist an den Standorten unterschiedlich
à Ausbildung besonderer Anpassungserscheinungen
Anpassungserscheinungen bei Pflanzen verschiedener Standorte
· Xerophyten – Wüsten und Halbwüsten
- Wasserversorgung durch tiefreichende Pfahlwurzeln oder ein großflächiges, dicht unter der Oberfläche angelegtes Wurzelsystem
- Speicherung des Wassers in fleischigen Blättern
- verdickte Sprossachse als Wasserspeicher (Kakteen), Blätter zu Dornen umgebildet
· Sukkulenten – spezielle Gruppe der Xerophyten
- Organe sind als Wasserspeicher umgebildet
- öffnen nachts Spaltöffnungen und nehmen CO2 auf
à wenig Wasserverlust
Merkmale: - verkleinerte Blätter wegen hoher Lichtintensität
- dicke Cuticula mit Haarfilz
- Spaltöffnungen in Vertiefungen und Haare bedeckt
- reich an Festigungsgewebe
à verhindert Welken, wenn bei dauernder Trockenheit hoher Wasserverlust auftritt
· Tropophyten
- wechselfeuchte Standorte mit Änderung der Wasserverfügbarkeit und Temperatur periodisch (Jahreszeiten)
- wechseln Erscheinungsbild
- Frost vergleichbar mit Trockenperiode
à Wasser kann gefrorenem Boden kaum entzogen werden, verlieren aber Wasser an kalte, trockene Luft
- Abwurf der Blätter
à verhindern Austrocknung
- überdauern der Trockenheit in Form von Knollen, Wurzelstöcken, Zwiebeln oder Knospen
· Hygrophyten
- feuchte Standorte z.B. Uferzonen, Gewässer oder Tropischer Regenwald
- hohe Luftfeuchtigkeit
à geringe Verdunstung über Blattoberfläche
à Transpirationssog und Versorgung mit Ionen wird behindert
- große Blattflächen und dünne Epidermis fördern Verdunstung von Wasser
- Transpiration kann durch hervorgehobene Spaltöffnungen unterstützt werden
· Hydrophyten – Wasserpflanzen
- nehmen CO2, Wasser, darin gelöste Mineralstoffe über gesamte Oberfläche auf
- Unterwasserblätter sind fein zerteilt
à große Oberfläche für Stoffaustausch
- Spaltöffnungen fehlen allem untergetauchten Pflanzenteilen
- Spaltöffnungen der Schwimmblätter auf Blattoberseite
- Wurzeln dienen der Verankerung im Boden
- Festigungsgewebe und wasserleitende Gefäße häufig reduziert
· Epiphyten
- leben auf Bäumen
- entziehen ihnen weder Wasser noch Nährstoffe
z.B. Bromeliengewächse und Orchideen
- Probleme mit Wasserversorgung
- Wurzeln erreichen feuchten Boden nicht
- Bromelien sammeln Niederschlagswasser in Blatttrichtern und nehmen es mit Saughaaren auf
- manche Orchideen nehmen Wasser mit schwammartigen Oberflächen von Luftwurzeln auf
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Gestaltstyp
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Wasserpflanzen
(Hydrophyten)
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Feuchtpflanzen
(Hygrophyten)
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Wandlungsfähige
Pflanzen
(Mesophyten/
Tropophyten)
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Trockenpflanzen
(Xerophyten
Ohne
Sukkulenten)
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Standort
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Gewässer
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immerfeucht, Tropengebiete,
Feuchtgebiete
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wechselfeucht oder winterkalt
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trocken,
Wüste, Steppe,
Trockenrasen
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Blätter
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Schwimmblätter:
Große Interzellularen, Spaltöffnungen nur auf der Blattoberseite
Unterwasserblätter:
Feinzipfelig, Zellen zartwandig, Cuticula fehlend, Spaltöffnungen oft fehlend
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große, oft dünne Laubblätter, Spaltöffnungen oft herausgehoben, große Interzellularen
(transpirations-
fördernde Maßnahmen)
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meist weiche Blätter, Blattabwurf in Trockenzeit z.B. Winter, Spaltöffnungen an der Blattunterseite, bei krautigen Pflanzen überdauern unterirdische Organe
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Blattabwurf oder kleine, überdauernde, harte Blätter, schnell schließende oft versenkte Spaltöffnungen, verdickte Epidermis und Cuticula (transpirations-
einschränkende
Maßnahmen)
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Sprossachse/
Leitbündel
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zart, Reduktion der Leitgefäße, Luftkanäle
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zarte, oft hohe Stengel, weite zarte Gefäße
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derb, mit verdickter Rinde, starke Leitbündel
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fest, mit gut ausgebildeten Leitbündeln, starke Gefäße
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Leitbündel pro Flächeneinheit
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wenige
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wenige
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mäßig viele
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sehr viele
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Wurzelsystem
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schwach oder fehlend
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schwach ausgebildet, niedriges osmotisches Potential
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stark ausgebildet, oft auch Speicherorgan
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sehr gut entwickelt, hohes osmotisches Potential
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Säurekreislauf der CAM – Pflanzen
C4-Pflanzen
- CO2 wird an einen Akzeptor (Phoshoenolbrenztraubensäure) mit 3 Kohlenstoffatomen angelagert
- es entsteht Äpfelsäure – C4 Verbindung
C3-Pflanzen
- bei grünen Pflanzen wird CO2 an Ribulose-1,5-bisphosphat angelagert
- erstes stabiles Folgeprodukt – C3-Körper = Phosphoglycerinsäure
- C3 und C4 Pflanzen unterscheiden sich anatomisch im Bau des Blattinnengewebes
- bei C4 sind Leitbündel von einem Kranz von Bündelscheidenzellen umgeben, Chloroplasten haben nur wenige Granathylakoide
- um Bündelscheiden liegen Mesophyllzellen mit normalen Chloroplasten
- Bindung des CO2 an den Akzeptor erfolgt in Chloroplasten der Mesophyllzellen
- aufgebaute Äpfelsäure wird in Bündelscheidenzellen transportiert und wieder in Akzeptor und CO2 zerlegt
è wird in Calvin-Zyklus weiterverarbeitet
- Photosynthese con C4-Pflanzen ist wirkungsvoller als C3-Pflanzen
à Standort der C4-Pflanzen in besonders heißen und trockenen Gebieten
- bei Trockenheit Spaltöffnungen fast vollständig geschlossen
à Wasserverdunstung eingeschränkt
à wenig CO2-Aufnahme
- bei C4-Pflanzen wird diese geringe Menge besser genutzt, weil ihr Akzeptor das CO2 leichter bindet
à C4-Pflanzen verlieren kaum das bei Atmung und anderen Stoffwechselprozessen freigesetzte CO2
1.1.5 Zeigerarten als Bioindikatoren
- Pflanzen oder Tiere, die auf besondere Standorteigenschaften hinweisen
z.B. Zink- und Bleivorkommen = Zeigerarten
- sie besitzen mindestens einem abiotischen UF ggü. eine enge ökologische Potenz
Zeigerpflanzen
- Halophyten, Pflanzen, die hohe Salzgehalte tolerieren
- bilden meist Pflanzengemeinschaften
- stickstoffhaltige Böden z.B. Brennessel
- saure Böden sind i.d.R. kalkarm z.B. Heidelbeere
- extrem saure Böden z.B. Sonnentau
- Kalkzeiger kommen auf neutralen bis alkalische Böden vor
Zeigertiere
- kalkhaltige Böden z.B. Weinbergschnecke
- extrem trockene und vegetationsarme Lebensräume z.B. blaugeflügelte Ödlandschnecke
- großer Feuchtigkeitsbedarf z.B. Grashüpfer
- ökologischer Zustand von Lebensräumen oder Veränderungen naturnaher Verhältnisse entlang von Gebirgsflüssen z.B. gefleckte Schnarrschrecke
- hoher Verschmutzungsgrad von Seen z.B. Blutegel
-Zeigerarten besitzen einen engen Toleranzbereich ggü. bestimmten UF (stenöke Arten)
- ihr Vorkommen zeigt die konkrete Ausprägung des UF an
- Zeigerarten werden in der Land- und Forstwirtschaft zur Ermittlung von UF genutzt
· Grad der Bodenfeuchte
· Nährsalzgehalt
· Säuregrad des Bodens
· Photosyntheseleistung von Sonnenpflanzen und Schattenpflanzen
