Ringvorlesung „Biologie I: Biodiversität und Evolution“

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1 Ringvorlesung „Biologie I: Biodiversität und Evolution“
WINTERSEMSTER Marcus Koch Heidelberger Institut für Pflanzenwissenschaften BIODIVERSITÄT und PFLANZENSYSTEMATIK 2. (14.)

2 Literaturempfehlungen:
1) Einstieg: Dieter Hess Systematische Botanik. UTB Verlag, Stuttgart, 239 Seiten [19,90 €] 2) Vertiefung: Peter Sitte et. al Strasburger – Lehrbuch der Botanik. 35. Auflage. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, 1119 Seiten [99,90 €]. – inkl. CD-Rom 3) Begriffe (Dt): CD-Rom (Besl et al. – zum Strasburger) Wörterbuch zur Botanik von G. Wagenitz Begriffe (Engl): Edmund Launert Biologisches Wörterbuch. UTB Verlag, Stuttgart, 739 Seiten [39,90 €] 4) Vertiefung (Engl): Walter S. Judd et al Plant systematics: a phylogenetic approach. Sinauer Associates, Sunderland, USA, 576 Seiten, [102,50 €]. - inkl. CD-Rom TIPP: gebrauchte Bücher bei …

3 Taxonomie und Systematik:
* taxonomische Einheiten * „der“ pflanzliche Artbegriff

4 Benennung der Pflanzen: Nomenklatur
* Regelwerk (International Code of Botanical Nomenclature) * Formale Aspekte werden unter dem Begriff TAXONOMIE zusammengefasst * Grundlage: binäre Kombination (Binom) Gattungsnamen + Artepithet (z.B. Fagus sylvatica) zusätzlich: Autorenname des Erstbeschreibers (z.B. Fagus sylvatica L.) in diesem Fall: L. = Linnaeus [Species Plantarum, 1753], Prioritätsregel * Synonyme: mehrere Namen für ein Taxon * Homonyme: gleiche Namen für verschiedene Taxa * Basionym (ursprünglicher Name): Achillea sudetica Opiz Achillea millefolium L. subsp. sudetica (Opiz) Oborny

5 nomen conservandum nomen conservandum, nom.cons., geschützter Name E: conserved name Eine Name einer Familie, Gattung oder Art, der durch ein bestimmtes Verfahren festgelegt (geschützt) ist und verwendet werden muss, auch wenn er sonst nach den Regeln illegitim ist (z.B. als jüngeres Homonym). Geschichte: Der Gedanke, Namen zu konservieren, wurde durch das Werk von O. KUNTZE (1891) ausgelöst, der die Regeln der Nomenklatur von 1867 konsequent anwendete und zeigte, dass danach über 1000 Gattungsnamen zu ändern seien. In einem ersten Antrag Berliner Botaniker (Ber. Deutsch. Bot. Ges. 10: ) wurden 81 bekannte Gattungsnamen zur Konservierung vorgeschlagen. Der Botanische Kongress in Wien 1905 akzeptierte das Prinzip des Schutzes von Gattungsnamen und der Code von 1912 enthielt eine Liste von 405 Namen. Später wurde das Vorgehen zur Konservierung formalisiert durch das Einschalten von Nomenklatorischen Kommitees. Außerdem wurde die Konservierung auf Artnamen ausgedehnt (seit Code 1. ICBN 1983).

6 Rangstufen der Pflanzen-Nomenklatur
Analog zu Strasburger (Lehrbuch der Botanik, 35. Aufl. 2002) Reich Eucarya Unterreich - bionta Chlorobionta Abteilung bzw. Stamm - phyta, -mycota Streptophyta Unterabteilung - phytina, -mycotina Spermatophytina Klasse - phyceae, -mycetes, -opsida, -atae Magnoliopsida Unterklasse - idae Rosidae Überordnung - anae Ordnung - ales Asterales Familie - aceae Asteraceae Unterfamilie - oideae Asteroideae Tribus - eae Anthemideae Gattung Achillea Sektion Achillea Serie Aggregat A. millefolium agg. Art A. millefolium Unterart A. m. subsp. sudetica Varietät Form A. m. subsp. s. f. rosea

7 Der Artbegriff: allgemein und in der Botanik
Einige Artbegriffe definieren Arten zu einem bestimmten Zeitpunkt ihrer Genese, andere definieren Arten durch ihre evolutionäre Geschichte und den Ökologischen Kontext * Taxonomischer Artbegriff (auch „morphologischer“ oder „phenetischer“ A.) * Biologischer Artbegriff (Auskreuzende Individuen – Drosophila genetics, Mayr 1963) Genfluß, Genpool, Heterozygotie (Ausgangspunkt der Gentik) * Ökologischer Artbegriff: Definition über die ökologische Nische * Evolutionärer Artbegriff (Simpson 1961): hier werden evolutionäre Linien definiert und für den Artbegriff herangezogen

8 Der Artbegriff: allgemein und in der Botanik
Beispiel taxonomischer Artbegriff (und seine Grenzen): Taraxacum officinale agg.: In Mitteleuropa hunderte von Arten, die durch kleinste morphologische Unterschiede getrennt werden kölnnen, ABER die einzelnen Sippen sind weitgehend APOMIKTISCH Dennoch gibt es immer wieder Sexualität, was dann zu neuen Typen führt!

9 Der Artbegriff: allgemein und in der Botanik
Beispiel biologischer Artbegriff (und seine Grenzen): 1. Fortpflanzungsgemeinschaft (bildet eine umgrenzte Gruppe) ABER etwa 1/3 aller höheren Pflanzen sind INZÜCHTER ABER Pflanzen sind i.d.R. nicht mobil und es gibt KEINE freie Kreuzbarkeit 2. Aufbau von Kreuzungsbarrieren (ökologisch, biologisch, geographische, …) 3. Ausgangspunkt: heterogene Umwelt und biparentale Fortpflanzung Microthlaspi perfoliatum L. (selbstend) diploid polyploid Thlaspi erraticum Thlaspi improperum

10 Der Artbegriff: allgemein und in der Botanik
Beispiel Evolutionärer Artbegriff (und seine Grenzen): 1. Konzept ist auf alle Fortpflanzungsmodi anwendbar! 2. Ähnliche Genotypen werden in einer ähnlichen Umwelt zusammengehalten ABER: Über 50% der Pflanzen sind polyploid und eventuell „hybridogenen“ Ursprungs - keine Abstammungslinien, sondern retikulate Muster! A B C D E F A B C D E F

11 Der Artbegriff: allgemein und in der Botanik
Beispiel Cochlearia - Löffelkraut Cochlearia excelsa A B C D E F

12 Der Artbegriff: allgemein und in der Botanik
Schlussfolgerung: Die Art ist und bleibt wichtigste Einheit der Biodiversitätsforschung und auch der phylogenetischen Systematik dennoch bedarf der Begriff ART immer wieder einer kritischen Reflektion.

13 Übersicht über das System der Pflanzen Studenten/WS-2008-2009/GV-BIO-1
SCHEMA UNTER: Studenten/WS /GV-BIO-1 Pflanzen sind photoautotrophe, eukaryotische Organismen. Im Rahmen der Botanik werden aber auch alle jenen heterotrophen O. besprochen, die sich von autotrophen ableiten oder die zum Verständnis der Phylogenie der Autotrophen wichtig sind. aus Strasburger (Lehrbuch der Botanik, 35. Aufl. 2002)

14 Organisationstyp (allgemeiner Bauplan):
Alte Bezeichnung der Großgruppen: Prokaryoten Prokaryotische Algen Schleimpilze Pilze Eukaryotische Algen Flechten Moose und Gefäßpflanzen Innerhalb all dieser Organisationstypen gibt es, auf verschiedene Merkmale/Merkmals- Komplexe bezogen, Progressionsreihen (Anpassungsstufen, Organisationsstufen): z.B.: Aufbau eines Organismus einzellig, mehrzellig-zerfallend, einfaches Sprossmycel, Zellfäden mit echten Verzweigungen, Ausbildung von Plasmodesmen, mehrere Zellfäden bilden Pseudogewebe, Gewebebildung, Gewebe- differenzierung und Kormusbildung (höhere Pflanzen) AUSSCHNITTE DIESER REIHE FINDET MAN IN PROKARYOTEN, PILZEN ODER ALGEN VERWIKLICHT – auch Rückentwicklung möglich

15 MOOSE und GEFÄßPFLANZEN
ORGANISATIONSTYPEN BAKTERIEN PROKAROTISCHE ALGEN EUKARYOTISCHE ALGEN SCHLEIMPILZE PILZE FLECHTEN MOOSE und GEFÄßPFLANZEN Organisationstypen entsprechen vielfach Entwicklungsstufen und sind als solche Ausdruck mehrfach unabhängig vollzogener Anpassungen an bestimmte Lebensbedingungen bzw. der allgemeinen organisatorischen Höherentwicklung. aus Strasburger (Lehrbuch der Botanik, 35. Aufl. 2002)

16 1. Abteilung: Posibacteriota 2. Abteilung: Negibacteriota
I. Reich BACTERIA 1. Abteilung: Posibacteriota 2. Abteilung: Negibacteriota 3. Abteilung: Cyanobacteriota 4. Abteilung: Prochlorophyta II. Reich ARCHAEA 1. Abteilung: Crenachaeota 2. Abteilung: Euryarchaeota III. Reich EUCARYA 1. Unterreich: Acrasiobionta 1. Abteilung: Acrasiomycota 2. Unterreich: Myxobionta 1. Abteilung: Myxomycota 2. Abteilung: Plasmodiophoromycota 3. Unterreich: Heterokontobionta 1. Abteilung: Labyrinthulomycota 2. Abteilung: Oomycota 3. Abteilung: Heterokontophyta 4. Unterreich: Mycobionta (Chitinpilze) 1. Abteilung: Eumycota ORGANISATIONSTYPEN BAKTERIEN PROKAROTISCHE ALGEN EUKARYOTISCHE ALGEN SCHLEIMPILZE PILZE

17 5. Unterreich: Glaucobionta 6. Unterreich: Rhodobionta
ORGANISATIONSTYPEN EUKARYOTISCHE ALGEN MOOSE und GEFÄßPFLANZEN III. Reich EUCARYA 5. Unterreich: Glaucobionta 6. Unterreich: Rhodobionta 1. Abteilung: Rhodophyten (inkl. Cryptophyta, Dinophyta, Haptophyta, Heterokontophyta) 7. Unterreich: Chlorobionta 1. Abteilung: Chlorophyta (Grünalgen I) (inkl. Chlorarachniophyta, Euglenophyta) 2. Abteilung: Streptophyta 1. Unterabteilung: Streptophytina (Grünalgen II) 2. Unterabteilung: Bryophytina (Moose) 3. Unterabteilung: Pteridophytina (Farnpflanzen) 4. Unterabteilung: Spermatophytina (Samenpflanzen)

18 MOOSE und GEFÄßPFLANZEN
ORGANISATIONSTYPEN BAKTERIEN PROKAROTISCHE ALGEN EUKARYOTISCHE ALGEN SCHLEIMPILZE PILZE FLECHTEN MOOSE und GEFÄßPFLANZEN Organisationstypen entsprechen vielfach Entwicklungsstufen und sind als solche Ausdruck mehrfach unabhängig vollzogener Anpassungen an bestimmte Lebensbedingungen bzw. der allgemeinen organisatorischen Höherentwicklung. aus Strasburger (Lehrbuch der Botanik, 35. Aufl. 2002)

19 Endocytose – Endosymbiontentheorie Ein Schlüssel zum Verständnis
Übersicht über das System der Pflanzen Endocytose – Endosymbiontentheorie Ein Schlüssel zum Verständnis der Evolution aller Organismen. Prim. Endocytobiose: (Gram neg. Bakterien) (Blau“algen“) Mitochondrien primäre Plastiden Sek. Endocytobiose: (Rotalgen, Grünalgen) Plastiden der Rotalgen Plastiden der Grünalgen Ektocytobiose: Flechten aus Strasburger (Lehrbuch der Botanik, 35. Aufl. 2002)

20 Fortpflanzung Kernphasenwechsel Generationswechsel