Teil Geobotanik /Pflanzenökologie

Präsentation zum Thema: "Teil Geobotanik /Pflanzenökologie"—  Präsentation transkript:

1 Teil Geobotanik /Pflanzenökologie
Grundstudium – Modul Bio 8 Teil Geobotanik /Pflanzenökologie SS Stunde, 9. u Projektionen, Stichworte u.ä.

2 Modul Bio 8 – Teil Geobotanik (Pflanzenökologie)
1.    Fragestellungen, Aufgaben und Teilgebiete der Geobotanik Floristik und kartographische Dokumentation des Vorkommens von Pflanzenarten 2.1  Das Areal einer Pflanzenart 2.2 Geoelemente der Flora – Arealtypen 2.3 Florenreiche 2.4  Florenregionen der Holarktis 3.    Vegetationskunde 4.    Vegetations- und Florengeschichte 4.1  Präkambrium 4.2  Paläophytikum 4.3 Mesophytikum: Trias, Jura 4.4 Kontinentaldrift 4.5  Neophytikum Kreide - Tertiär 4.6           Quartär 4.6.1        Kaltzeiten (Eiszeiten) 4.6.2        Spät- u. Nacheiszeit Mitteleuropäische Grundsukzession 4.6.3        Prägung der mitteleuropäischen Vegetation durch den Menschen 5.  Pflanzenökologie 5.1   Autökologie Pflanzlicher Strahlungs- u. Energiehaushalt

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Globalstrahlung — Nettostrahlung [W m-2] Photosynthetisch aktive Strahlung (PAR)  Photonenflussdichte (PPFD) [µmol Photonen m2 sec-1]

6 Reflektion Absorption Transmission
Tages-() und Jahresgang () der Globalstrahlung über und in einem Buchenhochwald im Bergischen Land Absorption Transmission (  = auf Grund der Breitenlage maximal mögliche Globalstrahlung)

7 LAI = Blattflächenindex (leaf area index)
[m2 Blattfläche m-2Grundfläche] Typische LAI-Werte: tropische Regenwälder 8 m2 m-2 einheimische sommergrüne Wälder 5 m2 m-2 Wiesen m2 m-2 Getreidefelder m2 m-2 Kartoffeläcker m2 m-2

8 Elektromagnetische Strahlung trifft die Pflanzen
- in Form von UV-Strahlung (schädlich), ·  - mit Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich ·  - mit Infrarotstrahlung. Sichtbares Licht  Photosynthetisch aktive Strahlung:  Gewinn von Stoffwechselenergie für die Pflanze,  Umwelteffekt für Vorgänge der Gestaltbildung  Stimulus für Bewegungsvorgänge

9 Lichtpflanzen — Schattenpflanzen (Heliophyten) (Skiophyten)
Chl. a / Chl. b  2 – 3   3 - 4 Lichtpflanzen — Schattenpflanzen (Heliophyten) (Skiophyten)

10 Schutzmöglichkeiten:
Photo-oxidativer Stress >> Photoinhibition Schutzmöglichkeiten: ·        Radikalabsorber — Moleküle (z.B. Ascorbinsäure) ·        — Enzyme (z.B. Peroxidasen) ·        Xanthophylle         Energieabfuhr in Form von Wärme

11 Saisonales Erscheinungsbild =
Licht-Qualität Chlorophyll Chlorophyll Photosynthese Carotinoide Cryptochrome - bewegungsphysiol Effekte Phytochrome Keimung Sprossverlängerung Blattentfaltung Blütenbildung Phototropismen Saisonales Erscheinungsbild = „Phänologie“

12 UV - Strahlung UV-A : 315 – 380 nm UV-B : 280 – 315 nm
                                                   Der UV-Anteil der Sonnenstrahlung wird in der Atmosphäre an Luftmolekülen, Wolken- und Staubpartikeln und am Boden in Abhängigkeit von der Art der Bodenbedeckung absorbiert, reflektiert und gestreut. UV-A : 315 – 380 nm UV-B : 280 – 315 nm UV-C : 150 – 280 nm Mögliche Schädigungen:

13 T e m p e r a t u r Fühlbare Wärme Latente Wärme Vereinfachte
Energie-Eintrag durch die Global- strahlung Wärme-Dissipation durch langwellige Abstrahlung Fühlbare Wärme Konvektiver Wärmeaustausch mit der umgebenden Atmosphäre Organ- Erwärmung Latente Wärme Vereinfachte Wärmebilanz-Gleichung: Rn = M S  E Netto- metabolisch fühlbare latente Energie- verbrauchte Wärme Wärme Gewinn Energie Verdunstungs-Kühlung durch die Transpiration (Energieaufwand für Wasser- verdunstung:  = 2,45 MJ kg-1 H2O)

14 Kardinalpunkte der Temperatur
Latenzgrenze Letalgrenze Verschiebungen: Modulativ <> modifikativ Stoffwechselvorgang Optimum Psychrophil Thermophil mesophil Temperaturbereich  unteres oberes Pessimum Pessimum modulative Veränderung: kurzfristig und voll reversibel modifikative Veränderung: mittelfristig erfolgend, weitgehend irreversibel, im Zuge der individuenspezifischen Ontogenese Kardinalpunkte der Temperatur

15 Tieftemperatur – Reaktion von Pflanzen
Erkältungsempfindlich (chilling sensitive): Schädigung bei > 0°C Frostempfindlich : Schädigung zwischen 0°C und ca. –10°C Frosttolerant: Schädigung erst bei Temperaturen < ca. –10°C Gefrier-Exotherme

16 Kältehärtung und –enthärtung im Herbst bzw. Frühjahr
Vorruhe Vollruhe Nachruhe Austrieb abhärtungsbereit enthärtungsbereit

17 Osmotika-Anreicherung (Zucker!) Vakuolen-Aufteilung Biomembran-Umbau
Kältehärtung: Osmotika-Anreicherung (Zucker!) Vakuolen-Aufteilung Biomembran-Umbau partielle Zellentwässerung spezifische Gen-Expression („anti-freeze proteins“, „cold adaption proteins“)

18 Lebensformen nach Raunkiaer

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20 .  

21 (= hartlaubige) Blätter
skleromorphe (= hartlaubige) Blätter Trocken- substanz mesomorphe Blätter sukkulente Blätter bis 70 % 90 % 98% Wasser- gehalt

22 poikilohydre Pflanzen
Hydratations Depot freies wasser wasser Wasser homoiohydre Pflanzen schadensloser Wasserverlust poikilohydre Pflanzen

23 Poikilohydrie Homoiohydrie Poikilohydre Thallophyten:
Algen, Pilze, Flechten, Moose Poikilohydrie Homoiohydrie (nahezu alle Kormophyten) Einige Farne und Blütenpflanzen Poikilohydre Kormophyten

24 Syndrom der Poikilohydrie:
- kleinlumige Vakuolen -  Fähigkeit zur partiellen Stabilisierung von Membranen und Makromolekülen unter Wasserentzug - geregelter Ab- und Wiederaufbau von Organellen bei weitgehender Austrocknung - Produktion austrocknungsspezifische Proteine mit Chaperon- bzw. Schutzstoff-Charakter

25 SPAC = Boden-Pflanze-Atmosphäre-Kontinuum
Bodenwasser: — Haftwasser — Senkwasser • Feldkapazität

26 Gesamt- Transpi- ration des Baumes
Luft- feuchte Evaporation = Verdunstung offener Wasserflächen Transpiration = stomatär geregelte Wasserabgabe der Blätter photo- synthet. aktive Strahlung Gesamt- Transpi- ration des Baumes

27 Stomataweiten: Faktoren-Abhängigkeit (schematisch)

28 Mittagsdepression

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30 Dürre-Resistenz von Pflanzen
  Wasserstress-Toleranz (tolerance) Wasserstress-Vermeidung (avoidance) - Blattflächenverkleinerung - Profilstellung der Blätter - ledrige, wasserarme Konsistenz der Blätter - Kleinzelligkeit des Mesophylls - Verdickung der Epidermisaussenwände Verdickung der Kutikula - eingesenkte Stomata - kleine Stomata in großer Anordnungsdichte - dichte Blattbehaarung Sukkulenz

31 .  

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33 Boden ist die aus der Verwitterung des anstehenden geologischen Untergrundes hervorgegangene und mit organischen Substanzen angereicherte oberste Schicht der Erdoberfläche. Sie ist partikulär strukturiert und enthält in den Zwischenräumen zwischen den festen Teilchen teils eine wässrige Lösung, teils Luft von wechselnder Gaszusammensetzung. Boden ist belebt durch eine Vielzahl von Mikroben und heterotrophen eukaryontischen Lebewesen, als vegetations­bestandener Boden ist er in seinen obersten Bereichen auch mehr oder weniger dicht durchsetzt von Pflanzenwurzeln.