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Pflanzenreich _Stuessy_ Knig_ Mi

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					                                                            Pflanzenreichmitschrift WS 07/08


    Pflanzenreich: Diversität und Bedeutung für den Menschen
                       (Prof. Stuessy und Prof. König im WS 07/08)




So ihr lieben Lernenden damit ist meine Mitschrift zu Ende. Ich habe selbst nach ihr gelernt
und auf die Pflanzenreichprüfung einen Einser bekommen. Falls ihr irgendwelche Tippfehler
oder sonstiges findet bitte ich dies natürlich zu entschuldigen (ist ja kein Deutschaufsatz).
Zwei Themen sind auch dabei, die bei Professor Stuessy nicht behandelt wurden dieses Jahr
=> sind aber eh gekennzeichnet mit (gehört nicht zum Stoff) in klammern.



Bleibt nur noch zu sagen viel Glück bei der Prüfung und viel Erfolg im Studium

Mit freundlichen Grüßen Maximilian Kmenta alias Antibus




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                                Einführung: (02.10.2007)

Die Erde ist 4,5 Milliarden Jahre alt und das Universum 13 Milliarden Jahre. Entstanden ist
das Universum durch den Urknall.

Merkmale des Lebens:

Grüne Gebiete der Erde (Grünpflanzen) sind wichtig zur Photosynthese. Für Leben benötigt
man Energie (Sonne), Kohlenstoff, Wasser und andere Elemente (N,S,P). Die
Temperaturtoleranzen befinden sich dabei in einem Spektrum von rund 140°C. Leben kann
also zwischen Temperaturen von –40°C und 121°C überdauern. Das pH Spektrum reicht von
sauer bis basisch.

Entstehung des Lebens:

Zur Entstehung des Lebens gibt es einige organische Theorien. Photosynthetische
Organismen überwiegen im Gegensatz zu den chemosynthetischen Organismen. Vor der
Artenvielfalt auf der Erde gab es eine Uratmosphäre mit einem hohen Anteil von Methan und
CO und eine vulkanische Umwelt. Erste organische Verbindungen entstanden dabei durch
elektrische Entladungen. Dieser Versuch der „Ursuppe“ wurde in den 50er Jahren von Stanley
Miller bewiesen => bei elektrischen Entladungen entstehen organische Verbindungen.
Um wirkliche Lebewesen herstellen zu können braucht man eine Replikation dieser Zellen
und daher auch eine Encapsulation. Also Begrenzungen um eine Organisation zur
Vermehrung zu erschaffen => Zellen entstehen.
Einige Moleküle wie die RNA können sich mit Hilfe von Enzymen selbst replizieren.
Kombiniert man die RNA mit Fettmolekülen entstehen Begrenzungen (Zellen).
Der Zyklus reicht also von der Praebiotischen Suppe über die RNA- Welt zur DNA- Welt.

Entstehungsort für das Leben:

Laut chemischen Beweisen gab es vor 3,8 Milliarden Jahren erstmals Leben auf dieser Welt
in Form von Bakterien. Komplexe Pflanzen gibt es seit 130 Millionen Jahren. Die ältesten
Fossilienfunde sind organische Organismen (Mikroben) und sind 2 Milliarden Jahre alt.
Auch auf anderen Planeten kann es Leben geben. Zum Beispiel auf dem Jupitermond Io.
Unter dem Eis des Mondes wird Wasser und somit Leben vermutet. Auch auf dem Mars gibt
es Wasser und Meteoritenuntersuchungen beweisen die Existenz von organischen Molekülen
und Bakterien.

Domänen und Reiche:

Früher hat man die Welt in zwei Reiche aufgeteilt. Das Tier- und das Pflanzenreich (mit
Pilzen). Seit 1960 gibt es eine fünfteilige Gliederung in Procaryoten (einfachste Formen),
Eucaryoten (komplexere Formen), Tierreich, Pilze und Pflanzen. Die Procaryotenzellen
bestehen aus einem Kern zur Replikation. Bei den Eucaryotenzellen kommen Zellorganellen
wie Mitochondrien, ER,... dazu. DNA- Sequenzen zum Vergleich ergeben einen Stammbaum
mit drei Teilen, wobei die letzten beiden Sequenzen Tiere/Pilze/Pflanzen beinhalten. Folglich
sind es Domänen und keine Reiche. Bakteria, Eucaria und Archaea entstehen aus dem
Ursprung. Folglich gibt es keinen wirklichen Stammbaum sonder eher ein Netz oder einen
Ring des Lebens.

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          Überblick über die Diversität der Pflanzen: (04.10.2007)

Heutzutage sind nur 10% aller existierenden Arten bekannt. Aufgrund neuer Methoden
beginnt ein neues Zeitalter der Entdeckungen (New Age of Discovery).
Vor allem werden Form und Gestalt (Morphologie, Anatomie, etc.), die Prozesse
(Physiologie, Fortpflanzung, Lebenszyklus, Evolution), die biologischen Einheiten (Arten
und allgemeine Gliederung), der Raum (Biogeographie => Ressourcen) und die
Entwicklung durch die Zeit (Phylogenie) erforscht.

Einzelne Gruppen im Überblick:

Archaea:
Ist eine Domäne und beinhaltet 200 Arten. Sie existieren seit 3 Milliarden Jahren und sind
sehr einfach gebaute Lebewesen mit kryptischer Morphologie. Sie kommen oft in extremen
Lebensräumen (Thermalgebieten, tiefer Ozean,...) vor und können auch Kolonien bilden. Sie
besitzen ein kurzes genetisches Material, das sehr einfach zu sequenzieren ist und Zellen
können auch verschiedene Formen haben und somit differenziert werden.

Bakterien:
Haben wie die Archaea procaryotische Zellen ohne Zellkern und ohne Zellorganellen.
Manchmal besitzen sie Flagellen zur Fortbewegung.

Schleimpilze:
1400 rezente Arten sind bekannt. Sie sind heterotrophe (keine Photosynthese),
makroskopische (ohne Mikroskop sichtbar) Organismen. Schleimpilze haben Körper ohne
Zellwände und kein Chlorophyll. Schleimpilze produzieren Sporen zur Fortpflanzung.

Nicht grüne Algen:
Sie werden auch Kieselalgen genannt und produzieren „Glaswände“. Sie sind autotrophisch
und photosynthetisch, haben aber keine Chlorophyllpigmente. Die Algen kommen im
Süßwasser oder im Ozean vor. Sie sind Einzelzeller, bilden aber auch Zellenkomplexe, die bis
zu 50 Meter lang werden können. Auch „Kalkalgen“ zählen zu dieser Gruppe, die maßgeblich
für die Riffbildung verantwortlich sind.

Pilze (u. Flechten):
Bis zu 70.000 Arten sind bekannt. Sie kommen überall in der Umwelt vor, wo Kohlenstoff zu
finden ist. Sie sind heterotrophe Organismen (keine Photosynthese) und wichtig für die
Ökologie, da sie organische Stoffe zersetzen. Sie sind mehrzellig und können positive
(Penicillin) oder negative (Pilze an Getreide oder Leder) Eigenschaften haben. Pilze helfen
beim Pflanzenwachstum (symbiotische Beziehung), können eben diese aber auch zerstören
(Pilze an Baumstämmen). Pilze mit Algen in einer symbiotischen Beziehung kombiniert
nennt man Flechten.

Grünalgen:
Bis zu 17.000 Arten sind bekannt, die einzellig oder vielzellig sein können (Kolonien oder
Fadenalgen). Sie beinhalten Chlorophyll a und b und sind daher photosynthetisch. Im
Entwicklungszyklus gibt es entweder diploide oder haploide Phasen oder auch beides. Die
Mutterzellen bildet in ihrem Inneren Tochterzellen aus, die sich mit ihren Flagellen von der
Mutterzelle lösen. Die Flagellen jeder Zelle sind dabei miteinander verbunden und bewegen
sich in einer kontinuierlichen Bewegung. => Zellenkommunikation untereinander.

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Moose:
Bis zu 15.600 Arten sind bekannt und bestehen aus Laubmoosen, Lebermoosen und
Hornmoose. Moose waren die ersten Landbesiedler. Sie sind einfache grüne Pflanzen ohne
Leitelemente (keine Gefäße). Sie brauchen viel Wasser zum überleben und zur Fortpflanzung.
Leitelemente sind dabei nicht im Sinn der Anpassung weil die Moose zu klein sind. Sie
besitzen folglich keine Wurzeln und Stämme aber Blätter, die relativ dünn sind.

Farnpflanzen:
12.000 rezente Arten sind bekannt. Farne sind die ersten Pflanzen mit Leitelementen
(Gefäßen) und bilden echte Wurzeln und Stämme aus. Die Blätter sind oft fiedrig. Die Sporen
und Sporangien sitzen an der Unterseite der Blätter und produzieren die Gameten. Sporofide
produzieren die Sporen. Im Generationswechsel folgen auf die Sporofide die Gametofide.

Gymnospermen:
Beinhalten 700 rezente Arten. Sie sind Gefäßpflanzen, holzig und können sehr groß werden
(z.B. Mammutbäume). Die Blätter sind klein, nadelförmig und meist immergrün. Die aus
ihnen entstehenden Möbel und Fasern sind sehr wichtig für den Menschen. Sie bilden Zapfen
aus, die männliche oder weibliche Samenzellen enthalten. (Auch der Ginkobaum zählt dazu)

Angiospermen:
Sie sind die Blütenpflanzen und 235.000 rezente Arten sind bekannt. Zu ihnen gehören alle
Gefäßpflanzen mit Blüten. Sie sind holzig bis krautig und die dominierende Vegetation der
Erde. Für den Menschen dienen sie als Nahrungsquelle, Getränke, technische Rohstoffe und
Arzneimittel.

Entwicklung der Landpflanzen:

Viele der früher entstandenen Arten sind heute ausgestorben. Die ersten Gefäßpflanzen
entstanden vor 400 Millionen Jahren und waren Farnverwandte, die Sprosssysteme ohne
Wurzeln und Blätter aber mit Sporangien hatten. Erst 50 Millionen Jahre später kamen
Wurzeln und Blätter hinzu => Entwicklung bis zu den dominanten Angiospermen.

Diversität:

Der Begriff der Biodiversität besteht aus vielen organisatorischen Stufen (Moleküle, Zellen,
Organe bis hin zum Ökosystem) => Nicht einzelne Arten sind zu schützen, sondern auch die
Prozesse im System.

          Entwicklung der botanischen Wissenschaften (09.10.07)
Beobachtungen der Pflanzenwelt (Strukturen):

Frühe Beschreibung der Pflanzenwelt:
Schon seit jeher waren Tiere und Menschen, für den Menschen bedeutsamer als die Pflanzen.
Erste Aufzeichnungen über Pflanzen lassen sich aber schon 20.000 vor Christus in
Höhlenmalereien finden. Auch im antiken Ägypten und in Griechenland wurden bereits Heil-
und Nutzpflanzen in diversen Aufzeichnungen beschrieben.




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Mikroskope:
Im 16 Jahrhundert wurden bereits die ersten Mikroskope entwickelt. Sie bestanden aus einer
einfachen Linse, die Gegenstände 3-9fach vergrößert hat. Der Begriff „Mikroskop“ wurde erst
im 17 Jahrhundert von Hooke geprägt, der als erster hoch auflösende Mikroskope entwarf und
verwendete. Im 18 Jahrhundert gelang es Anton van Leeuwenhoek mit speziell geschliffenen
Linsen ein Auflösungsvermögen von 200facher Vergrößerung zu erreichen.

Pflanzenanatomie:
Der Begründer der Pflanzenanatomie war Nehemia Grew. Er zeigte als erster, dass die
Gewebe von Pflanzen aus Zellen aufgebaut sind und führte die Ausdrücke „Parenchym“ und
„Gefäße“ ein. Er war sich auch schon über die Verschiedenheit der Gewebe bewusst und
verstand deren Funktionen => Gewebe dienen den Pflanzen zum überleben und nicht den
Menschen (=> Widerspruch zur Kirche).
Marcello Malphigi forschte ebenfalls im Bereich der Pflanzenanatomie und entdeckte die
Spaltöffnungen an den Blättern (Stomata) und die Leitgefäße für den Mineralien- und
Wassertransport.

Zelltheorie:
Schleiden und Schwan waren die Begründer der Zelltheorie und erkannten, dass Pflanzen aus
Zellen aufgebaut sind und die Zellen der unterschiedlichen Gewebe gleich sind, aber in ihrer
Funktion abgewandelt.

Elektronenmikroskop:
Funktionieren mit Elektronenröhren. Statt Linsen gibt es Spulen, die den Elektronenstrahl und
damit die Auflösung verändern. Das Bild wird dabei auf einem Leuchtschirm abgebildet. Man
unterscheidet TEM (Transmissionselektronenmikroskop), bei dem der Elektronenstrahl durch
das Objekt durchgeht uns REM (Rasterelektronenmikroskop), bei dem der Elektronenstrahl
reflektiert wird (Detaillierte Oberflächenstrukturen).

Verständnis der Pflanzenprozesse:

Das Leben entsteht aus bereits existierendem Leben:
Früher glaubten die Menschen an die Urzeugung => Alles Leben wird von Gott neu
erschaffen. Der Begründer der Mikrobiologie, Louis Pasteur, fand heraus, dass Bakterien und
Mikroben durch Zellteilung aus sich selbst entstehen. Er entdeckte unter anderem den Erreger
für Milzbrand, entwickelte das Pasteurisationsverfahren zur Abtötung von Bakterien und
entwickelte Schutzimpfungen mit Hilfe von abgeschwächten Erregern. Er arbeitete vor allem
mit Gärung und Fäulnis.

Evolution durch natürliche Selektion:
Charles Darwin war der Begründer der Evolutionstheorie und stellte erste Verbindungen
zwischen verschiedenen Arten her. Dabei entsteht die genetische Variation natürlicher
Populationen durch Migration (Wanderung), Rekombination und Mutation. Die Umwelt
selektiert bestimmte Merkmale innerhalb der Population, wobei Organismen mit positiven
Merkmalen (bezüglich der Selektion) mehr Nachkommen haben. Diese angehäuften
genetischen Änderungen haben dann einen evolutionären Wandel zur Folge.

Photosynthese:
Jan Baptista van Helmont war der Pionier der Biochemie. Er machte einen Versuch mit
Weidenpflanzen und erkannte, dass die Pflanze bei Wasserzufuhr (sonst keinen Einflüssen) an


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Gewicht zunimmt. Er nahm fälschlicherweise an, dass die Gewichtszunahme nur durch das
Wasser erfolgte.
Joseph Priestly machte einen zufälligen Versuch mit einer Kerze in einem abgeschlossenen
Gefäß. Nach einiger Zeit erlischt die Kerzenflamme in dem Gefäß. Lässt man eine Pflanze
längere Zeit in dem Gefäß verweilen, kann die Kerze erneut entzündet werden.
Jan Ingenhousz nahm den Versuch von Priestly auf und erkannte, dass man grüne Pflanzen
und Lichteinfluss für das Experiment benötigte. Er entdeckte die Photosynthese aber unter
falscher Annahme (dachte O2 käme von CO2).

Pflanzenhormone:
Phototropismus beschreibt das wachsen der Pflanzen zum Licht. Dazu machte man Versuche
mit Haferkeimlingen und beobachtete, dass sich die Spitze der Keimlinge zum Licht hinbiegt.
Bei Dunkelheit oder abschneiden der Spitze, wächst der Keimling gerade. Boysen Jensen
zeigte, dass ein chemischer Stoff innerhalb der Spitze diffundiert und fand damit die
Erklärung für dieses Verhalten heraus. Paal fand heraus, dass das Prinzip auch mit versetzter
Spitze funktioniert und Went beobachtete, dass der Wachstumsimpuls abwärts wandert und
nannte die Stoffe „Auxine“.

Pflanzensukzessionen (Vegetation):
Frederic Clements erforschte die Sanddünen des Michigan Sees und erkannte einen
gesetzmäßigen Verlauf in der Abfolge der Pflanzen und die Aufeinanderfolge von
Gesellschaften, die einander auf einer bestimmten Fläche ersetzen (Leitarten: Abfolge von
Gras über Kraut und Strauch bis zum Baum). Leitarten stechen dabei besonders heraus und
somit entwickelte er auch den Begriff „Klimax“. Bestimmte Vegetationstypen können dabei
auch mit bestimmten Tiertypen kombiniert werden. Woodruff (1912) entdeckte das selbe
Prinzip auch bei den primitiven Pflanzen (Einzellern).

Untersuchungen der Reproduktion der Pflanzen:

Sexualität der Pflanzen:
Rudolf Jakob Camerer erforschte das Geschlecht der Pflanzen und erkannte, dass reife Samen
nur mit Pollenbestäubung entstehen. Carl von Linee stellte ein künstliches
Klassifikationssystem auf, das auf den Sexualorganen der Pflanzen beruht (Aufgebaut nach
Staubblättern). Er war der „Vater der binären Nomenklatur“ (Gattungs- und Artnamen).

Hybridisierung und Bestäubung:
Kölreuter führte erste wissenschaftliche Hybridisierungen an Tabakpflanzen durch und
Sprengel, der Begründer der Blütenökologie, fand heraus, dass auch Fremdbestäubung durch
Insekten möglich ist.

Genetik von Mendel:
Gregor Mendel (1822-1884) führte Kreuzungsversuche an Erbsen durch und legte damit den
Grundstein für die moderne Genetik. Er begründete auch die Vererbungsregeln= „Mendelsche
Regeln“. Er war Augustinermönch und studierte später an der Universität Wien. Er war auch
Lehrer am Gymnasium in Brünn und wurde später zum Abt des Klosters St. Thomas. In
seiner Zeit hat er über 28.000 Pflanzen kultiviert.
Hugo de Vries, Carl Correns und Erich Tschermak entdeckten unabhängig voneinander im
Jahr 1900 die „Mendel-Regeln“ erneut.




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Chromosomen und ihre Evolution:
Eduard Strasburger entdeckte die Teilung des pflanzlichen Zellkerns und Theodor Boveri
beschrieb mit ihm die Konstanz der Chromosomenzahl. Sutton erkannte, dass Mendels
Vererbungsfaktoren auf den Chromosomen lokalisiert sind und entwickelte die
Chromosomentheorie.

DNS und ihre Struktur:
Pauling arbeitete an Proteinen und entdeckte als erster die Helix-Strukturen. James Wattson
und Francis Crick entdeckten 1953 die Struktur der DNA (DNS). Matthaei und Nirenberg
entdeckten 1961 den genetischen Code (UUU für Phenylalanin). 1977 wurden Methoden zum
Sequenzieren der DNS entwickelt und ab 1990 startete das „Human Genom Project“.


                  Fortpflanzung: Mitose und Meiose (11.10.07)

Historischer Überblick:

Frühe Vorstellungen:
Charles Darwin stellte sich die Fortpflanzung als System der „pangenesis“ vor. Im ganzen
Körper sind „gemmules“ enthalten (vor allem im Blut) und beim Sexualakt kommt es zur
Vereinigung der „gemmules“ => Genmaterial weiter gegeben.

Mendelsche Vererbung:
Gregor Mendel (1822-1882) machte Kreuzungsversuche mit Erbsen und legte damit den
Grundstein für die Genetik. Er kreuzte verschiedene Individuen miteinander. Ein Beispiel sind
rotblühende und weißblühende Individuen. Er entfernte die Organe zur Selbstbestäubung und
bestäubte beide Blüten miteinander. Folglich entstanden Individuen mit roten Blüten in der
ersten Filialgeneration. Folglich entsteht das erste Mendelsche Gesetz: Uniformität der ersten
Filialgeneration.
Die erste Tochtergeneration bestäubt sich selbst => Es entstehen 3 rote und 1 weiße Blüte.
Zweites Mendelsches Gesetz: Aufspaltung der zweiten Filialgeneration.
Homozygote Organismen (Parentalgeneration) und Heterozygote (1.Filialgeneration) sind
dabei zu unterscheiden.
Die dritte Mendelsche Regel besagt: „Freie Kombinierbarkeit der Erbanlagen“. Dies ist vor
allem beim Co-Dominanten Erbgang mit einem Gen zu sehen. Rote und weiße Blüten werden
dadurch in der ersten Filialgeneration zu rosa Blüten. => Zweite Filialgeneration 1 rot, 2 rosa,
1 weiße Blüte.

Chromosomen:
Sutton und Bovari entwickelten schließlich 1902 die „Chromosomentheorie“. Sie erkannten,
dass bei der Befruchtung durch Vereinigung (Eizelle/Sperma), das Erbmaterial im Zellkern
liegt. Im Zellkern liegt das Erbmaterial in Chromosomen, die sich in der Meiose trennen und
das genetische Material neu kombinieren.

DNA: Siehe vorige Seiten!!!




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Die Träger der Erbinformationen:

Genetischer Code und DNA:
Das DNA Molekül ist schraubig gebaut (Helixstruktur) und besitzt zwei Stränge
(Doppelstrang). Das Gerüst besteht aus Zucker-Phosphat-Einheiten und die „Sprossen“ sind
Paare stickstoffhaltiger Basen (Basenpaare), die durch Wasserstoffbrücken miteinander
verbunden sind.
Das DNA Molekül ist ein Polynucleotid. Jedes Nucleotid ist ein Zuckermolekül. Im Fall der
DNA haben wir C-Atome mit einem 3’ und 5’ Ende, wobei die Leserichtung von 5’ zum 3’
Ende geht.
Die RNA entsteht durch Transkription und hat eine OH-Gruppe im Gegensatz zur DNA.
Die Basen sind einerseits Purine, wie Adenin und Guanin mit 2 Ringen, andererseits
Pyrimidine, wie Cytosin und Thymin (bei RNA Urazil) mit nur einem Ring.
Die Basenpaare der DNA bestehen immer aus einem Purin und einem Pyrimidin. Paarung
erfolgt dabei nur bei komplementären Basen (mit zwei oder drei H-Brücken). Folglich sind
beide Stränge „komplementär“. Die Abfolge der Basenpaare ist der genetische Code.
Bei der Replikation der DNA werden die H-Brücken gelöst und die Stränge trennen sich.
Nach Vorlage des einen Stranges wird ein neuer Strang gebildet (DNA Polymerase). In Folge
entsteht eine exakte Kopie der DNA-Helix. Die Genomgröße ist messbar durch Anfärbung
oder durch ein Elektronenmikroskop.

DNA und Zellfunktionen:
Bei der Transkription werden die Informationen der DNA auf die RNA übertragen. Bei der
RNA-Polymerase werden die Stränge der DNA geöffnet und entsprechend dem DNA Strang
wird ein RNA Strang gebildet. Der „Basenpartner“ von Adenin ist bei der RNA Urazil statt
Thymin.
Bei der Translation werden aus der RNA Proteine hergestellt. Die mRNA dient dabei zum
Übertragen des Codes wobei Exons Informationen enthalten und Inrtons leer sind. Nach
Entfernung der Introns entsteht die „reife“ mRNA.
Die tRNA ist kleeblattartig und bindet und transportiert die einzelnen Aminosäuren. Die
rRNA bilden ribosomale Untereinheiten.
Die mRNA beinhaltet drei Nucleotide (Triplett) und codiert eine Aminosäure (=Codons). Die
einzelnen Aminosäuren werden dann im Anticodon (tRNA) abgelesen und zusammen gesetzt.
Folglich entstehen Proteine. Zahlreiche Aminosäuren werden dabei durch mehrere Codes
beschrieben => haben wir einen „degenerierten Code“.

Trägerstruktur der DNA (Chromosomen):
Chromosomen sind aufgebaut aus zwei Schwesterchromatiden, einem Centromer
(Verbindung beider Chromatiden), zwei Kinetochoren (Ansatz der Spindelfasern) und den
Kinetochor-Tubuli (Spindelfasern). Innerhalb der Chromosomen gibt es auch eine Art dicke
Scheiben, die Nucleosomen, welche aus Proteinen aufgebaut sind.

Die Vererbungsvorgänge:

Einfache Zellteilung: Mitose
Kommt meistens bei Bakterien vor. Nach der DNA-Replikation erfolgt eine Zellteilung,
wobei man zwei idente Zellen erhält. Dieser Vorgang besteht aus mehreren Phasen. In der
Interphase werden die DNA Stränge aufgelockert. In der Prophase beginnt die Mitose und das
Erbgut wird zunehmend spiralisiert bis zu einer maximalen Kontraktion (Metaphase). In der
Metaphase lagern sich die Chromosomen an der Äquatorialplatte an und in der Anaphase


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werden die Chromosomen durch die Spindelfasern aufgeteilt. In der Telophase erfolgt eine
erneute Verspindelung und in der Interphase erfolgt die Zellteilung.
Die Mikrotubuli liegen erst randförmig, dann wickeln sie sich um den Zellkern und bilden in
der Anaphase die Spindelfasern. Nach der Teilung der Chromosomen liegen sie noch eine
Zeit sternförmig vor und bringen sich dann wieder in ihre ursprüngliche Lage.
Der Zellzyklus besteht generell aus vier großen Phasen. In der G1 Phase verdoppelt sich die
Zellgröße, in der S-Phase wird die DNA kopiert, in der G2 Phase wird die Zellteilung
vorbereitet und schließlich folgt die Mitose (Interphase).

Reduktionsteilung: Meiose
Meiose tritt immer bei diploiden Organismen auf. Die Chromosomen werden dabei auf zwei
Gameten aufgeteilt und verdoppelt. Folglich entstehen männliche und weibliche Gameten, die
zur diploiden Zelle (Zygote) verschmelzen.
Im wesentlichen gibt es drei Typen. Beim ersten Typ sind die Organismen haploid und bei der
Befruchtung entsteht eine diploide Zygote. Oder die Individuen sind diploid, werden durch
Meiose haploid und bilden durch Befruchtung wieder eine diploide Zygote. Es gibt auch
Haplodiplonten, bei denen beide Phasen vorliegen (z.B. Moose oder Farne)
Bei der Meiose wird die Chromosomenzahl halbiert => Neukombination der Gene. Die
Prophase besteht aus mehreren Teilabschnitten (dauert länger als bei der Mitose) und bei der
Metaphase werden zwei Chromosomen aneinadergelagert. In der Anaphase werden beide
Chromosomen als Paar getrennt und es folgt anschließend die Interkinese und eine mitotische
Teilung.
Bei der Trennung der Chromosomen kommt es zu einem Chiasmus („Crossing Over“). Durch
Überkreuzung beider Chromosomen „brechen“ die Chromosomen und heilen wechselseitig
wieder zusammen.
In der Anaphase beider Teilungsvorgänge (Mitose und Meiose), hat die Mitose halbe
Chromosomen (=> entstehen 2n-Zellen) und die Meiose ganze Chromosomen (=> entstehen
n-Zellen).

Grundlagen und Entwicklung der Evolutionstheorie: (19.10.07)
Vordarwinistische Zeit:
Bereits vor Darwin (schon im antiken Griechenland) gab es frühe Vorstellungen zum
Evolutionsgedanken. Anaximander dachte, dass sich die Menschen zuerst innerhalb der
Fische entwickelt hätten und später an Land geworfen worden wären. Heraklit dachte, dass
der Mensch aus einer Verbindung aus Feuer, Wasser und Erde bestehen würde (panta rhei
=alles fließt). Aristoteles (384-322 v. Christus): Es gibt eine Hierarchie der Formen. Tote
Materie => Pflanzen => Tiere => Mensch. => Die Natur erzeugt Dinge in die Richtung auf
Vervollkommnung. (=> Seele).

Karl von Linée (1707-1778):
Kam zur Erkenntnis, dass es Naturgesetze gibt und dass aufgrund von Hybridisierung neue
Arten entstehen.

Lamarck (1744-1829)
Organismen streben nach Vervollkommnung. => Komplexe Formen entstehen in kleinen
Schritten. Veränderungen erfolgen dabei aufgrund der „Bedürfnisse“ und können vererbt
werden.

   1.) Gesetz: Durch wiederholten Gebrauch eines Organs wird es immer größer und stärker,
       umgekehrt verkümmert es wenn es nicht oft gebraucht wird

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   2.) Gesetz: Veränderungen erfolgen aufgrund von Umwelteinflüssen: z.B. Hals der
       Giraffe.

Darwinismus:
John Hutton (1726-1797):
Verstand die Geschichte als gegenwärtigen Prozess und sah das kontinuierliche Wirken
natürlicher Vorgänge über große Zeiträume, ohne Unterbrechungen => gradualistische und
uniformistische Vorstellungen. => Erde muss viele Millionen Jahre alt sein.
Fossilien wurden als „außerordentlich alte“ Überreste aus der Vergangenheit der Erde
erkannt.

Thomas Malthus (1766-1834):
1789: „Essay on the Principle of Population“; 1820: „Principles of Economics“
Er machte sich gedanken über die Bevölkerungstheorie und nahm als Beispiel die
Entwicklung von Tierpopulationen. => Bevölkerung wächst exponentiell wenn auch die
Lebensmittel oder Ressourcen ansteigen.

Georges Cuvier (1769-1832):
Begründer der vergleichenden Anatomie und der Paläobiologie. Er machte vergleichende
Studien an Fossilien und entwickelte ein Klassifikationssystem. Er zeigte somit, dass
verschiedene Gesteinsschichten, verschiedene Fossilienformen haben. => Im Vergleich mit
heutigen Tieren: Je tiefer die Schichten, desto unähnlicher waren die Fossilien der
ausgestorbenen Tiere mit den heutigen Organismen. => Aussterben wurde jeweils durch
weltweite Katastrophen hervorgerufen => „Katastrophentheorie“.

Charles Lyell (1797-1875)
1830: Principles of Geology.
Betrieb vor allem Stratigraphie (beschäftigt sich mit dem Schichtaufbau der Erde) und
wiederlegte die Katastrophentheorie aufgrund des kontinuierlichen Aufbaus der Schichten.

Charles Darwin (1809-1882)
War der Begründer der Evolutionstheorie und studierte zuerst Medizin => Abbruch danach
Theologie. Interessierte sich aber mehr für die Naturwissenschaften vor allem für Geologie.
Sein Freund und Lehrer Henslow schlägt Darwin vor eine Expedition nach Südamerika zu
begleiten (Vater war dagegen).
     1831-1836 Reise auf der Beagle nach Südamerika und auf die Galapagos Inseln.
        Besonders die Fauna begeisterte ihn auf seiner Reise und die Finken auf den
        Galapagos Inseln (Darwin Finken).
     Er erkannte eine große Variabilität in Kopf und Schnabelform der Finken, was mit der
        Nahrungssuche zusammenhing. Z.B. Bodenfinken: Fressen Samen => große
        Schnäbel; Baumfinken fressen Insekten => schmaler, kleiner Schnabel,...
1839 heiratete er seine Cousine Emma Wedgewood mit der er zehn Kinder hatte und arbeitete
nach seiner Rückkehr 8 Jahre an Entenmuscheln und beschäftigt sich mit der Taubenzucht.
1842 erster Entwurf seiner Theorie aber er zögert sie zu veröffentlichen.
Alfred Russel Wallace (1823-1913):
War ein unabhängiger Begründer der Evolutionstheorie und war Entdecker der “Wallace
Line” => Trennlinie zwischen zwei Arten von Formen. => 125.000 Präparate für Vergleiche
angefertigt.
1858 fasste er seine Entdeckungen in einem Manuskript zusammen und schickte es an
Darwin. => Darwin erkannte, dass Wallace unabhängig zur selben Theorie gekomen war und
veröffentlichte 1859 „The Origin of Species by Means of natural Selection“.

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Thomas Henry Huxley (1825-1895): Beschrieb in „Evidence as to Man’s place in Nature“ die
Ähnlichkeit im Skelett der Affen und der Menschen und gründete mit einigen anderen die
Zeitschrift „Nature“ (1869)

Nachdarwinistische Epoche:
Gregor F. Mendel (1822-1884) => Siehe vorher.
1900 Wiederentdeckung der Arbeit von Correns, de Vries und Tschermak.
Hauptsächliche Beiträge:
   1.) Erbfaktoren vermischen sich nicht sondern werden gesondert
   2.) Wird bei einer Kreuzung mehr als ein Paar gegensätzlicher Merkmale betrachtet,
       werden die verantwortlichen Faktoren unabhängig voneinander vererbt.
Folglich entsteht die Cytologie und die Cytogenetik sowie die Populationsgenetik, die zum
Verständnis der Evolution beitragen.
    Genpool => Mutation => genetische Rekombination => strukturelle Veränderungen in
       den Chromosomen => natürliche Selektion.

Evolutionstheorie gegen Kreationismus:
„Intelligent Design“- muss auf höherem Wesen beruhen => irgendjemand muss
Chromosomen erschaffen haben. In den USA ist es zum Teil untersagt die Evolutionstheorie
zu unterrichten => darf die Evolution nicht als Tatsache angesehen werden.

Divergenz von Populationen:

Theoretische Aspekte:
Künstliche Selektion: Bestimmte Eigenschaften können selektiert werden. Z.B. kann bei
Kohlrabi das Hypocodyl (= „Knolle“) verdichtet werden.

    Variation von Merkmalen:

Qualitative Merkmale: nominale Skala: z.B. Blütenfarbe weiß/rot,…
Quantitative Merkmale: metrische Skala: z.B. Gewicht in g,…
    Untersuchungen von statistischen Keimgrößen: Stichprobengröße (n) = Die Anzahl
       der untersuchten Objekte bzw. Einzelwerte. Der arithmetische Mittelwert (x) = die
       Summe der Einzelwerte dividiert durch n. Die Variation ist die Abweichung der
       Einzelwerte vom Mittelwert. => Standartabweichung (s) = mittlere Variation (Wurzel
       aus Summer der quadrierten Abweichung)
Eine Normalverteilung erfolgt nur bei quantitativen Merkmalen!

    Evolution bedeutet eine Veränderung der Genfrequenzen:

Gen: Ist ein Abschnitt auf der DNS bzw. Chromosom, das ein bestimmtes Merkmal codiert.
Genfrequenz: Ist der Anteil der verschiedenen Allele eines Gens in einer Population.
Allel: Ist eine Ausprägungsform eines Gens am selben Ort eines Chromosoms.

    Hardy (1877-1947)- Weinberg (1862-1937)- Gleichgewicht:

In einer großen Population mit zufallsmäßiger Paarung bleibt der Anteil eines Gens
unabhängig vom Ausgangswert konstant, solange es selektionsneutral ist.
Gleichung: p² +2pq +q² ; p+q=1



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    Bedingungen bei denen sich allelische Frequenzen verändern:

Die Ursachen hierfür liegen in der Mikroevolution und sind:
          - Mutation
          - Nicht- zufällige Paarung
          - Genetischer Drift
          - Genfluss
          - Natürliche Selektion

Mutationen haben dabei häufig negative Effekte und können im Labor nachgestellt werden.
Genetischer Drift: Versuch mit Drosophila melanogaster (Fruchtfliege); Häufigkeit des bw75-
Allels wurde Untersucht. => Veränderungen: nach 19 Generationen Entwicklung entsteht ein
Gleichgewicht an den Extremwerten (zwischen 0 und 32 mal das Allel).
Natürliche Selektion:
           - stabilisierend: Auf die Extreme wird Druck von außen ausgeübt => Aussterben
               bzw. Population wird kleiner.
           - gerichtet: Druck kommt nur aus einer Richtung => Wanderung in die andere
               Richtung.
           - disruptiv: Druck in beide Richtungen sehr groß => Kurve (Population) teilt
               sich => können neue Arten entstehen durch getrennte Vermehrung.

Beispiel der natürlichen Selektion am „Industriemechanismus“ von Kettlewell (1955):
Beobachtungen beim Birkenspanner (Mottenart). Birken haben eine weiße Rinde =>
Birkenspanner weiße Färbung zur Tarnung. Aufgrund von Industrieschmutz verdunkeln sich
die Birkenrinden nahe der Städte => Weiße Birkenspanner werden leicht gefressen =>
entstehen schwarze Birkenspanner durch eine Mutation, die durch natürliche Selektion
verbreitet wird.

Methoden um allelische Frequenzen zu messen:
   Isozyme: Bewirken die gleichen Unterschiede in der Struktur => katalysieren der
     gleichen Reaktionen.

Wird bei der DNS verwendet. Restriktionsenzyme öffnen die DNS bzw. schneiden sie an
bestimmten Stellen (kurze Nucleotidsequenzen). => Die DNS kann auf verschiedene Arten
untersucht werden (verschiedene Marker) (=Sequenzierung)
Durch den Einsatz von Restriktionsenzymen entstehen DNS Fragmente, diese kann man
durch Gelektrophorese noch einmal auftrennen und radioaktiv Markieren => Fotographischer
Film zur Darstellung der Basenpaarfragmente (= Fingerprint Methode)

Bei der PCR wird durch Primes die Replikation der DNS gestartet und dann durch zyklisches
Erhitzen und Abkühlen mehrfach wiederholt => DNS wird kopiert.

Verfahren bzw. molekulare Marker:
          - RFLP (reaching fragment length polymorphism)
          - AFLP (amplified fragment length polymorphism)
          - Mikrosatelliten

Beispiele von Divergenzmustern:
           - geographische Differenzierung der Schwarzföhre.
           - Klimale Differenzierung beim Kriechklee.
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Arten und Artbildung: (23.10.07 nicht zur Prüfung)
Wozu brauchen wir Arten?
  1.) Arten sehen wir in der Umwelt/Landschaft z.B. Gänseblümchen
  2.) Arten als wichtigste taxonomische Kategorie
  3.) Grundlegend für Naturschutzziele und Naturschutzkonzepte.
  4.) Evolutionskonzepte benützen Artenkonzepte
  5.) Für wissenschaftliche und wirtschaftliche Kommunikation
  6.) Indigene Kulturen verwenden ähnliche Begriffe

Artbegriffe:
Typologischer Artbegriff: Eine Art ist eine Gruppe von Individuen, die in ihrem Wesen gleich
sind

Morphologer (=taxonomischer Artbegriff) Artbegriff: Eine Art ist eine Gruppe von
Populationen mit gleichem Merkmalsbestand.

Biologischer Artbegriff: Eine Art ist eine Gruppe sich untereinander kreuzender Populationen,
die sich hinsichtlich ihrer Fortpflanzung von anderen Gruppen isoliert.

Isolationsmechanismen (präzygotisch/postzygotisch):

Präzygotische Mechanismen:
           - räumlich (Habitat)
           - zeitlich (Jahreszeiten)
           - verhaltensbedingt (Tiere)
           - mechanisch (Bau der Geschlechtsorgane)
           - gametisch (molekulare Erkennungsmechanismen)

Postzygotische Mechanismen:
           - Schwäche der Hybride
           - Sterilität der Hybride
           - Zusammenbruch des Hybrid der zweiten Filialgeneration.

Bei der Viola gibt es drei verschiedene Arten der Vermehrung. => Geschlechtlich durch
Selbstbestäubung oder Fremdbestäubung und ungeschlechtlich durch Ausläuferbildung.

Evolutiver Artbegriff: Eine Art ist eine historische Einheit, ein bestimmter Abschnitt auf dem
Stammbaum.
Anagenese ist dabei eine stufige Weiterentwicklung von Art A => Art B mit Trennungsbruch.
Bei Cladogenese können sich Art A und Art B nicht Paaren. => Artenaufspaltung.

Phylogenetischer Artbegriff: Eine Art ist das Endglied einer stammesgeschichtlichen Linie.

Nominalistischer Artbegriff: Arten existieren nicht! In der Natur existieren nur Individuen =>
nur Populationen sind echt und wichtig.




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Mechanismen der Artbildung:

Artenumwandlung:
Anagenese: Umwandlung der Art A in Art B
Cladogenese: Aufspaltung der Art A in A und B => entstehen Barrieren dazwischen (z.B.
räumliche) oder Aufspaltung der Art A in Art B und C => entsteht eine Mischart.

Komplexe Artbildung beim Menschen und Schimpansen => Auftrennung in zwei Linien vor
ca. 6,3 Millionen Jahren => nochmaliger Genaustausch vor weniger als 6,3 Millionen Jahren.

Artenaufspaltung (Artenvermehrung)

1.) Allmähliche(graduelle) Artbildung:
           - allopatrisch (= in verschiedenen Räumen); innerhalb der Population der Art A
              gibt es räumliche Hindernisse => A wird zu A’ und A’’ und folglich wird A’
              zu Art B und A’’ zu Art C, diese Arten sind dann nicht mehr miteinander
              kreuzbar.
           - Sympatrisch (im selben Areal): Art A lebt in einem Areal und eine neue Art B
              entsteht in diesem Areal.

2.) rasche Artbildung:
            - Chromosomenumbauten (-mutationen):
               Bei der Deletion verschwindet ein Teil der Chromosomen durch falsches
               Zusammensetzen. Bei der Duplikation wird der Chromosomenabschnitt
               verdoppelt. Eine Inversion tritt auf, wenn bei der Meiose zwar ein Stück
               vorhanden ist, es aber verkehrt herum zusammengebaut wird. Bei der Insertion
               wird das Chromosom neu zusammengebaut und bei der Translokation geht ein
               Stück des Chromosoms auf ein anderes über.

          -   Polyploidie:
              Allopolyploidie: => Abstammung von zwei verschiedenen Arten. (S 121)
              2n=2x=4 => insgesamt vier Chromosomen und diploid. Entsteht durch
              Verdopplung des Chromosomensatzes eines Hybriden. Häufig ist das sehr
              erfolgreich und die Ausgangspartner können sogar verdrängt werden.
              Autopolyploidie: Durch nicht reduzierte Gameten. => Dieselben
              Chromosomen sind doppelt vorhanden und die selbe Information gibt es vier
              Mal => entstehen konkurrenzstärkere neue Pflanzen.

Aussterben (30.10.07 Nicht Prüfungsstoff)
Definition des Aussterbens:

Aussterben ist das Verschwinden eines Taxons vom Planeten Erde = endgültiges Schicksal
jeder Art und Aussterben ist für das Taxa, was der Tod für das Individuum ist.
Taxon ist eine Verwandtschaftsgruppe (taxonomische Gruppe) jedweder hierarchischer
Rangstufe.
Sippe ist eine Verwandtschaftsgruppe jedweden Umfangs.

Typen des Aussterbens:

          -   Endgültiges Aussterben => Verlust eines Taxa

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           -   Hintergründiges Aussterben => Normalerweise geringe Austerberaten
           -   Massensterben => Hohe globale Sterberate bedingt durch Katastrophen
           -   Aussterbeereignisse => Abnormale hohe Aussterberate innerhalb einer kurzen
               Zeitspanne und in einem entsprechenden Verlauf
           -   Pseudosterben => Spezies A lässt Spezies B den Vortritt.

Aussterben im Zusammenhang mit Arten- und Gattungszyklen/Aussterben als
natürlicher Prozess:

In der Geschichte gab es oft ein Massenaussterben z.B. in der Perm und in der Kreidezeit.
Aussterben ist aber auch ein natürlicher Prozess. Bei marinen Organismen nimmt man an,
dass 73% der Familien und 78% der Gattungen ausgestorben sind => ca. 99,99% der
Organismen der Erde sind ausgestorben.
„Lebende Fossilien“ sind Organismen, die sehr lange Zeiträume überlebt haben, ohne sich zu
verändern (ohne zu evoluiren). Z.B. Schildkröte (seit 57 Millionen Jahren), Quastenflosser
(seit 80 Millionen Jahren) und Gingko (seit 200 Millionen Jahren)
Ein gutes Beispiel ist der Wollemi Pine. Er gehört zur Familie der Araucariaceae und ist 200
Millionen Jahre alt. Die ältesten gefundenen Fossilien sind 90 Millionen Jahre alt und es gibt
weniger als 100 erwachsene Exemplare.

Große Aussterbeereignisse der Erdgeschichte:

   1.) Ende des Perms vor 251 Millionen Jahren
   2.) Ende der Kreide vor 65 Millionen Jahren
   3.) Während des Pleistozäns während der letzten 1 Million Jahre

Der Grund der Massensterben vor vielen Millionen Jahren waren dramatische Ereignisse, die
zu einem Aussterben von ca. 50% der Arten geführt haben. Theorien sind ein Massensterben
durch Meteoriten oder Asteroideneinschlägen => Krater in Arizona 50 Millionen Jahre alt.
Durch Folgende Erdbeben und Vulkanausbrüche kam es zu Aschewolken in der Atmosphäre
=> kam weniger Sonnenlicht auf die Erde und es kam zum Aussterben. Auch klimatische
Veränderungen können zu solchen Aussterben führen (Eiszeiten) => Maximale
Vergletscherung.

Rezente dokumentierte Aussterbeereignisse:

Seit dem 16 Jahrhundert sind 63 Säugetierspezies und 83 Vogelspezies ausgestorben. Zum
Beispiel die Ausrottung der Wandertaube. 1870 war eine große Jagdperiode => Population
wurde dramatisch reduziert und 1914 starb das letzte Exemplar in Cincinnati. Früher gab es
Schwärme mit einer Länge von 360 km, das waren rund 1 Million Tiere. Auf den Hawaii
Inseln kam es zum Aussterben von Gefäßpflanzen => großblütige sind eher vom Aussterben
bedroht. Abholzung => Aussterben bestimmter Bäume. Sprachen sind stärker vom
Aussterben bedroht als Tiere.

Gründe für das Aussterben:
Abiotische Umweltfaktoren:
   1.) Klimaänderungen
   2.) Vulkanausbrüche
   3.) Magnetische Umpolungen (im Abstand von 30 Millionen Jahren)
   4.) Meteoreinschläge (Impakte und Kometenregen)
   5.) Erdbeben und extreme Gezeiten

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   Biotische Umweltfaktoren:
   1.) Populationsschwankungen aufgrund ökologischer Faktoren
   2.) Gemeinsames Aussterben aufgrund eines „Domino Effekts“ => Verlust von
       Schlüsselarten z.B. bestimmte Biene stirbt aus (= Bestäuber), hat Auswirkungen auf
       diverse Pflanzen.
   3.) Konkurrenz
   4.) Der Mensch

Der Mensch als Täter:
         - Lebensraumzerstörung z.B. Regenwaldgebiete
         - Overkill (übergroße Eingriffe in die Natur) z.B. durch Aberntung und
             Jagdverhalten
         - Einführung von Pradatoren (Räubern) => Änderung der Räuber-Beute-
             Verhältnisse durch die Ansiedlung fremder Arten.
         - Einschleppung von Krankheiten z.B. Mehltau (=Pilz)
         - Zerstörung der „Schlüsselarten“ => Arten mit ökologischer Schlüsselrolle
         - Chemische Umweltverschmutztung

Allgemeine Charakterisierung von Organismen, die zum Aussterben neigen:

           -   Extreme Körpergröße
           -   Hohe Position der Nahrungskette, daher hohe Abhängigkeit von anderen
               Organismen
           -   Hochspezialisierte Ernährung => können nicht auf andere Nahrung umsteigen
           -   Ungewöhnlicher, ökologisch extremer Lebensraum
           -   Eingeschränktes Verbreitungsareal
           -   Geringe Populationsgröße
           -   Verringerte genetische Variabilität
           -   Geringe (schlechte) Ausbreitungsfähigkeit
           -   Inzucht
           -   Unangepasstes Beuteverhalten

Allgemeine Merkmale (Eigenschaften) von Organismen, die das Überleben begünstigen:

           -   hohe Populationsgröße
           -   hohe genetische Variabilität
           -   artenreiche evolutive Gruppe (viele nahe Verwandte)
           -   großes geographisches Verbreitungsgebiet = großes Areal
           -   hohe Ausbreitungsfähigkeit
           -   Fähigkeit, Hungerzustände zu überdauern (z.B. Pflanzen, länger andauernde
               Entlaubung)
           -   große Fähigkeit zu regenerieren (z.B. bei Pflanzen, vegetative Fortpflanzung)

Die Entwicklung der Klassifikation der Pflanzen: (06.11.07)
Die frühen griechischen Gelehrten (390 bis 287 v. Christus):
Platon: Theorie der Erkenntnis und Ideenlehre. Er sah die Wissenschaft als Einheit.
Aristoteles: Hierarchie der Formen.
Theophrastus: „Historia Plantarum“ bereits mit ersten Versuchen der Klassifikation.



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Kräuterbuchautoren (1460-1660 n. Christus):
Otto Brunfels = Vater der Botanik, schrieb viele Kräuterbücher
Valerius Cordus: Arbeitete an lokalen Floren.
Leonhardt Fuchs: Machte bereits botanische Exkursionen und legte Arzneimittelgärten an
(auch Kräuterbücher geschrieben).

Die ersten Taxonomen (1660- 1737):
Gaspard Bauhin (Schweiz): Kannte bereits die ganze Flora Europas und beschrieb über 5000
Pflanzenarten. Stellte eine Ordnung aufgrund von natürlicher Verwandtschaft auf.
Joseph Pitton de Tournefort (Frankreich): Machte Sammelfahrten nach Spanien, Griechenland
und Kleinasien. Hat 7000 Arten behandelt und in ein Klassensystem der Pflanzen mit 22
Klassen eingeteilt „Elements de Botanique“.
John Ray (England): „Historia generalis plantarum“ in drei Bänden.

Carl Linneaus (1707-1778):
          - Das künstliche „Sexualsystem“
          - Das nomenklatorische System (die binäre Artenbenennung)
          - Viele Bücher und viele Schüler (einige starben auf ihren Reisen)

Wichtige Punkte: 1707 geboren. Studierte an den Universitäten von Lund, Uppsala und
Lapland (1727-1732). 1735 Verlobung mit Sara Lisa und im gleichen Jahr Reise in die
Niederlande. Im selben Jahr schrib er das Systema Naturae. 1737 schrieb er einige Bücher =>
siehe Skript. 1738 kam er zurück nach Stockholm und heiratete ein Jahr später seine Verlobte.
1741 Professor in Uppsala. 1747 Fauna Suecia, 1751 Philospohia Botanica. 1753 Species
Plantarum, 1754 Genera Plantarum. 1778 ist er gestorben und 1783 wurden alle Sammlungen
an James Smith verkauft. Er hatte vier Töchter, 19.000 Pflanzen aufgezeichnet, 3000 Insekten
aufgezeichnet und 2500 Bücher geschrieben.

Binäre (binomiale) Nomenklatur der Arten:
Wissenschaftliche Benennung der Arten durch zwei Namen. Das heißt jeder Artname besteht
aus zwei Wörtern.
Beispiel: Quercus robur (Stiel-Eiche): Gattungsname und Art-Beiname = Artname

Natürliche Systeme:
Antoine Laurent de Jussieu (Frankreich): Gilt als Begründer des natürlichen Pflanzensystems.

Phylogenetische Systeme:
Charles Darwin: Evolutionstheorie
Adolf Engler: Gründer des botanischen Gartens => schrieb mit C. Prantl „natürl.
Pflanzensysteme“ (1887)
Charles Bessey: „Synopsis of the Plant Phyla“ (1907) stellt die Fragen was ist ursprünglich?
Was ist abgeleitet?
Arthur Cronquist und Armen Takhtajan lieferte wichtige Beiträge zur Systematik der
Angiospermen.
APG: Analyse der DNA




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 Prinzipien der Kassifikation der Pflanzen und der Nomenklatur:
                                         (08.11.07)

Grundlegende Definitionen:
Klassifikation (=Systematik) ist die Gliederung der Organismen auf Grund von Ähnlichkeiten
und Unähnlichkeiten.
Taxonomie sind die Prinzipien und Methoden der Klassifikation.
Nomenklatur sind die Regeln, die wir benützen um den Organismen Namen zu geben oder zu
wechseln, usw.
Identifikation bezeichnet die Stellung von einem individuellen Organismus in einer schon
gegliederten taxonomischen Gruppe.

Die Bedeutung der Klassifikation:
Mit ihr kann man phylogenetische Bäume (=Stammbäume) mit extrem hoher
Richtigkeitswahrscheinlichkeit erstellen (z.B. Stammbaum der Hominiden). Dadurch kann
man auch die Aufspaltung der Arten nach einer gewissen Zeit verfolgen (z.B. Trennung
Mensch/Schimpanse vor ca. 4-6 Millionen Jahren). Auch die Gattung Homo kann mit Hilfe
eines phylogenetischen Baums dargestellt werden. Gattung Homo: Australopithecus, Homo
Erectus, Homo Sapiens,...) Ursprung unserer Vorfahren war in Afrika =>
Auswanderungswellen nach Asien (vor 60-70.000 Jahren) und Europa (vor 40-50.000
Jahren). Der Ursprung der Menschen lässt sich durch DNA Sequenzen der Mitochondrien
leicht untersuchen. Hierbei kann man in eine afrikanische und eine nichtafrikanische
Population teilen. In der nichtafrikanischen Population kann man dann in eine asiatische und
eine europäisch/australische Population geteilt werden (Siehe Stammbaum im Skript S. 161).
Auch bei der Untersuchung von Sprachen kann ein phylogenetischer Baum erstellt werden.
„Glattochronologie“ nennt man die Lehre der zeitlichen Abfolge der Sprachen. Der
Stammbaum der indo-europäischen Sprachen lässt sehr gut die Ursprünge der Sprachen in der
Zeit erkennen (keltisch hat sich eigenständig entwickelt => Siehe S.162)
Auch der HIV Erreger in den USA kann durch einen Stammbaum nachgewiesen werden. Der
Ursprung liegt hierbei bei einem Einwohner aus Haiti => alle Infektionen in den USA sind
auf eine Person begrenzt.
Neue Organismen, wie der Coronavirus SARS können in einen bereits bestehenden
Stammbaum eingegliedert werden. Mit Genomsequenzen kann man die Ähnlichkeit zu den
anderen Organismen feststellen => im Fall von SARS neue Gruppe im Stammbaum.

Typen von Daten für die Pflanzenklassifikation:

Morphologie:
Morphologische Merkmale wurden vor allem im Mittelalter und der präevolutionären Epoche
später auch andere Merkmale. Man erstellte einen Stammbaum der Klassifikation unter
Nutzung der verschiedenen Merkmalsgruppen.
Merkmal = die beobachtbare Eigenschaft eines Organismus (z.B. Farbe der Kronblätter einer
Blüte)
Merkmalszustände = spezifische Zustände eines Merkmals (z.B. blau, rosa, rot, weiß,...)
Zu den morphologischen Merkmalen gehören Form, Fruchtmerkmale, Wuchs,....
Mikromorphologische Merkmale sind z.B. Haare (weich oder rau, lang oder kurz,...)

Palynologie:
Sind Pollenmerkmale z.B. von Gänsefußpollen => Einsenkungen mit leichten Fortsätzen. Es
gibt im wesentlichen zwei Pollentypen. Gräserpollen haben einzelne Poren => gut zur


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Windverbreitung. Blütenpflanzenpollen haben Kolpen (Fugen) => viele bis wenige. Je mehr
Fugen desto besser werden sie von Insekten aufgenommen und verbreitet (Siehe S. 164).

Cytologie und Cytogenetik:
Werden auch karyologische Merkmale genannt. Hierbei werden die Chromosomen
miteinander verglichen und zur schematischen Darstellung in ein Karyogramm gezeichnet
(z.B. Schmetterlingsblütler S.165) Vergleichsregionen der Chromosomen sind Satellit (wenig
spiralisierte DNA), NOR, Kinetochor, Centromer (Mittelteil) und die
Heterochromatinbanden.
Karyotyp ist ein lichtmikroskopisches Erscheinungsbild der Chromosomen eines Genoms
(Zahl, Größe, Kinetochorlage, SAT- Zonen usw.)
Ein Karyogramm dient zur schematischen Darstellung des Karyotyps eines Organismus.
Beispiel ist die Giemso-Bänderung zur Darstellung des Heterochromatins. Bei zwei
verschiedenen Arten liegt die selbe Chromosomenanzahl und ein ähnlicher Bau vor aber es
gibt Unterschiede im Bandenmuster (Siehe S.166)
Das Kreuzungsschema von Arten ist ebenfalls ein cytologisches Merkmal. Beispiel an der
Gattung Viola (Veilchen) => Drei Sektionen der Kreuzung. Innerhalb dieser Sektionen erfolgt
eine bessere Kreuzung als außerhalb => auch mit genetischen Merkmalen (Kreuzungsmatrix)
untersuchbar (Gattung Sonnenblumen).

Chemie:
Beispiel an der Caryophyllidae (Nelkengewächse) => Unterschiede zwischen Betacyanen und
Anthocyanen. Innerhalb der einzelnen Pflanzengruppen können dann entweder die Gesamte
Gruppe die selben chemischen Merkmale haben, oder nur ein Teil der Gruppe (S. 169)

Genetik:
Mit Hilfe von Isoenzymen (Molekularer Marker). Sind molekular unterschiedene Enzyme
eines Organismus mit der gleichen Substratspezifität und Wirkungsweise. Ihre Untersuchung
mit elektrophoretischen Methoden (elektrische Auftrennung) kann unter anderem Aufschluss
über die genetische Vielfalt einer Population geben.
DNA Hybridisierung:
Die Stränge werden durch Erhitzung getrennt und durch Abkühlung neu vermischt (und
umgeordnet. Z.B. A/A, A/B und B/C). Danach wird erneut erhitzt und beobachtet wie lange
die einzelnen DNA-Stränge beieinander bleiben. Folglich kann die Ähnlichkeit der DNA
bestimmt werden.
Weitere Methoden sind RFLP, PCR und RAPDs => Siehe vorher im Skript.
Fingerprintmethode:
Bei dieser Methode wird die DNA extrahiert und mit Restriktionsenzymen verdaut. Danach
wird über Elektrophorese getrennt und es entsteht eine Vielzahl von Banden auf einem
Elektrophoresesegel. => Ähnlichkeit der Banden gibt Schluss auf die Verwandtschaft. Bei
Pflanzen wird meist die Chloroplasten DNA untersucht oder die KernDNA wird analysiert
(IST Region ist über Arten und Gattungen hinweg vergleichbar). Hierbei können auch
innerhalb einer basalen Gruppe (z.B. Gymnospermen) der Dicotylgruppen (Saltis) auch
Monocotyle Gruppen auftreten (Siehe S.173)

Die Verschiedenen Methoden:

Evolutionäre Systematik oder „traditionelle“ klassische Systematik: Aufgrund von
Homologien oder nicht Homologien werden Organismen klassifiziert und Hypothesen zur
Phylogenie aufgestellt. Homologien sind dabei ursprungsgleiche Merkmale. Analogien sind


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nicht ursprungsgleich. Besteht seit der Evolutionstheorie bis zur Hälfte des letzten
Jahrhunderts.

Phänetische Systematik oder „numerische“ Systematik: Untersucht Unterscheide und
Gemeinsamkeiten mit Hilfe von mathematischen Algorithmen => Ähnlichkeit wird
rechnerische erfasst (1960-1970 beliebte Methode).

Phylogenetische Systematik „Kladistik“: Organismen werden nach Verzweigungspunkten in
sogenannten Kladogrammen klassifiziert. Die Erstellung der Kladogramme erfolgt nach fest
definierten Regeln.

Phasen der Evolutionären Systematik:
Zuerst werden die Organsimen anhand von gemeinsamen Merkmalsgruppen beschrieben.
Danach werden die Organismengruppen anhand von Merkmalen zusammengefasst, die dem
Autor als maßgeblich erscheinen. Es erfolgt eine hierarchische Zusammenstellung der
Gruppen aufgrund „ursprünglicher“ und „abgeleiteter“ Merkmale. Zum Schluss wird die
Hierarchie in Gruppen und Benennungen im Rahmen einer formellen Klassifiktion
aufgestellt.

Phasen der phänetischen Sytematik:
Zuerst beschreibt man den Organismus anhand der Gesamtmenge seiner Merkmale ohne
dabei Wichtungen vorzunehmen. Es entsteht eine binäre Datenmatrix verschiedener
imaginärer OTUs (beliebige Taxa). Ist ein Merkmal vorhanden + ist es nicht vorhanden – und
so entsteht gleichzeitig eine Merkmalsmatrix => Mathematische Berechnung der
Gemeinsamkeiten zwischen Merkmalspaaren und Taxa. Der Ausdruck erfolgt über einen
Ähnlichkeitskoeffizienten => Darstellung in einem Phänogramm = Skala für
Ähnlichkeitskoeffizienten und Benennung im Rahmen einer Klassifikation. Statistische
Methoden sind Clusteranalysen, Faktorenanalysen und Diskriminanzanalysen.
     Phänetisches Beispiel an der Biscutella. Morphologische Daten und Isoenzymdaten
        werden phänetisch Ausgewertet => Phänogramm.

Phasen der Kladistik:
Zuerst werden die Merkmale beschrieben und identifiziert. Danach erfolgt eine Feststellung
gemeinsamer Merkmale anhand derer die Taxa in Gruppen (Kladen) eingeteilt werden
können. In Folge erstellt man ein Kladogramm aufgrund der Parsimonität (Prinzip der
Sparsamkeit) und Interpretiert diese Kladogramme. => Formelle Klassifikation der im
Kladogramm enthaltenen Gruppen.
Bei der Kladistik muss man vor allem zwischen Homologie und Analogien unterscheiden.
Beispiel Analogie: Sukkulente Pflanzen wie der Kaktus sind konvergent in der neuen Welt
(Amerika) und der alten Welt (Afrika) entstanden aber nur in Amerika gibt es die Art der
Cactea.
In einem Kladogramm gibt es ursprüngliche und abgeleitete Merkmalszustände. Haben drei
Arten ein Merkmal gemeinsam spricht man von einer Trichotomie (Siehe S.177). Bei den
Pflanzengruppen kann man Merkmale in Cuticula, Leigbündel, Samen und Bedektsamen
unterteilen. Alle heben eine Cuticula, aber erst ab den Farnen gibt es Leitbündel.
Gymnospermen haben das erste Mal Samen entwickeln und Angiospermen bedeckte Samen.
Dabei haben Angiospermen alle vorher ausgebildeten Merkmale übernommen (Siehe
Kladogramme S.177)




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Begriffe:
Schwesterngruppen: Sind zwei systematische Gruppen, die aus einer gemeinsamen Stammart
hervorgegangen sind.
Plesiomophes Merkmal: Ist ein ursprüngliches Merkmal, das schon in der Stammart
vorhanden war.
Apomorphes Merkmal: Abgeleitetes, neuerworbenes Merkmal, das die betrachtete Gruppe
von ihrer Stammart unterscheidet.
Autapomorphie: Ein abgeleitetes Merkmal, das eine taxonomische Gruppe definiert, das heißt
durch das sich Schwesterngruppen unterscheiden. Z.B. Blütenbildung bei Angiospermen.
Synapomorphie: Ein abgeleitetes apomorphes Merkmal, das in allen Abkömmlingen einer
Stammart auftritt. => lassen Schwesterngruppen erkennen.
Symplesiomorphie: ein über zwei oder mehr Teilgruppen unverändert auftretendes,
ursprüngliches Merkmal. Symplesiomorphien sind für die Rekonstruktion der
phylogenetischen Systematik dieser Teilgruppen nicht verwendbar.
Monophyletische Gruppe (Monophylum): Ist eine taxonomische Gruppe, die auf eine
gemeinsame Stammgruppe zurückgeht.
Paraphyletische Gruppe (Paraphylum): Ist die Teilmenge eines Monophylums, die selbst
keine monophyletische Gruppe darstellt. Diese Teilmenge ist durch Symplesiomorphien
definiert, die im Rest des Monophylums nicht erkannt werden.
Polyphyletische Gruppe (Polyphylum): Ist der Zusammenschluss von Taxa aus
unterschiedlichen Verwandtschaftskreisen, die jedoch keine gemeinsame Stammart besitzen.
Basiert auf Konvergenzen. => Problem „Klasse“ der Reptilien ist ein Paraphylum wegen
Vögeln.

Nomenklatur:
Die Hierarchie der taxonomischen Rangstufen: Familie =>Gattung =>Art =>Unterart
=>Individuum.
Die binäre Nomenklatur sind zwei Namen (Wörter) kombiniert, der Gattungsname und das
Epitheon, ergibt den Artnamen.
Taxon: Ist eine Verwandtschaftsgruppe beliebiger Rangstufe. Eine Sippe ist jede natürliche
Verwandtschaftsgruppe jedweder Rangstufe, wie sie in der Natur existiert. Der Taxonom
erfasst sie wissenschaftlich, indem er ihr eine Rangstufe und einen Namen zuordnet =>
Taxon= Sippe+ bestimmte Rangstufe+ Name.
Festgelegt wird das ganze durch eine Typus und es gilt immer der ältere Name, immer nur ein
Name und es muss angegeben werden wo die Art gefunden wurde,...
Am Ende einer Domäne steht immer –a z.B. Eucarya und darunter kommt das Reich z.B.
Pflanzenreich.

Klassifikation der Bakterien und der Pilze: (13.11.07)
Klassifikation nach den drei Domänen:
Die Archae und die Bakterien gehören zu den Prokaryoten (ohne echten Zellkern) und die
Eukaryoten (Pflanzen, Tiere, Pilze) haben bereits einen echten Zellkern.
Viren werden hier nicht eingeordnet, da sie keine Lebewesen sind. Sie haben keinen
zellulären Aufbau und nur ein Genom mit RNA oder DNA. Darum liegt eine Proteinhülle und
die DNA wird in der Wirtszelle repliziert. Aidsviren haben Spikes an der Oberfläche und die
Viren werden allgemein nach RNA Sequenzen klassifiziert. Manche Viren können auch
unabhängig von den Wirtszellen leben.




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Bakterien:

Haben eine riesige Vielfalt, wobei erst 10% der Arten gefunden worden sind. Ein großer Teil
ist Meeresplankton, das durch Massensammlungen von DNA Sequenzen mit Datenbanken
verglichen werden kann (z.B. Bakterien im Atlantik oder Bakterien der Darmflore = 400
Arten).

Eigenschaften von Bakterien:
Sie sind mikroskopische Einzeller und prokaryotisch (kein echter Zellkern und keine
Membran). Die DNA liegt ringförmig vor und sie haben kein Zytoskelett. Es gibt
verschiedene Arten der Lebensweise. Sie können aerob oder anaerob leben und ihr
Stoffwechsel kann heterotroph oder autotroph (= chemotroph oder phototroph) sein. Die
Vermehrung erfolgt durch einfache Zellteilung und die Fortbewegung erfolgt in vielen Fällen
durch Geißeln.

Bakterienarten:
Es gibt Cyanobakterien (Blaualgen), Purpurbakterien, Gram + und – Bakterien, Spirochaeten,
grüne Schwefelbakterien, Nichtschwefelbakterien, Thermobakterien, Bazillen und
Flavobakterien.

Die Gramfärbung ist eine Färbung in drei Stufen und trennt Gram+ von Gram- Bakterien.
Die Anfärbung erfolgt mit Gentianaviolett, Phenol und lugolscher Lösung. Mit Alkohol
können dann einige Bakterien entfärbt werden, andere nicht. Dabei verhindert die dicke
Mureinschicht die Entfärbung bei den Gram+ und die geringe Mureinschicht der Gram- (mit
Lipidschicht) kann entfärbt werden.

Die Geißelbewegung der Bakterien erfolgt gegen den Uhrzeigersinn und die Zellkörper
bewegen sich in die andere Richtung, des weiteren gibt es Membranen für
Photosynthesepigmente.
Blaualgen sind photoautotrophe Bakterien und enthalten nur das Chlorophyll A und
Phycocyan => blaugrüne Färbung. Diese Algen können in den verschiedensten Formen
vorliegen => siehe S.185 im Skript.
Bakterien haben einen sehr komplexen Stoffwechsel. In einer Zelle wird Glykolyse,
Fettstoffsynthese und andere Synthesen betrieben.
Die Vermehrung erfolgt durch einfache Zellteilung. Die DNA heftet sich dabei an der
Zellwand an, wird repliziert und in zwei Hälften verschoben und schließlich kommt es zur
Zellteilung. Eine spezielle Form der Vermehrung ist die Konjugation. Sie erfolgt über Pili und
das Genmaterial wird von der einen Zelle in die andere übertragen. Dies erfolgt immer nur
von den Donaren zu den Empfängern (von + zu -). Auch Fluoreszenz kann so übertragen
werden.
Genomlängen: Das Genom von Streptococcus pneumoniae ist zwei Millionen Basenpaare
lang und damit relativ kurz. Große Genomlängen bei Bakterien sind fünf bis zehn Millionen
Basenpaare. Pathogene Formen haben meist kleine Genomlängen und wenig Pseudogene,
größere Formen sind meist freilebend und haben noch viele Pseudogene.
Nanobakterien sind die kleinsten Zellen (zehn bis zwanzig Mikrometer), sind aber auch sehr
umstritten und die größten Bakterien sind die Schwefelperlen. Das sind Gram – Bakterien mit
0,5 mm Durchmesser => mit freiem Auge sichtbar.
Alter: Das alter der Bakterien ist nicht genau bekannt. Der älteste Fund ist 250 Millionen
Jahre alt und wurde in einem Salzkristall gefunden. Das Bakterium wurde durch ribosomale
DNA Sequenzierung nachgewiesen.


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Diese endolytischen Bakterien kommen in Gesteinen vor. Bei diesen Untersuchungen wurden
mehrere neue Arten entdeckt und eingegliedert.

Wirtschaftliche Bedeutung der Bakterien:
   1.) Sie machen einen Großteil der Biomasse der Erde aus.
   2.) Sind wichtig für die gesamte Ökologie unseres Planeten
   3.) Fundamental wichtig für den Energietransfer, aufgrund zahlreicher
       Stoffwechselprozesse
   4.) Wichtig für die Mineralisierungsprozesse (Abbau organischer Substanzen) im Boden
   5.) Verursachen Krankheiten bei Pflanzen, Tieren und beim Menschen
   6.) Wichtig in der Gentechnik (Pflanzen- und Tierzüchtung, Verbesserung der Nahrungs-
       und Arzneimittelproduktion) => Vektor für Genmanipulationen.

Pflanzennutzen durch Bakterien:
Knöllchenbakterien kommen bei den Schmetterlingsblütlern vor und leben in
Bakterienknöllchen im Bereich der Wurzeln. Sie können den Stickstoff aus der Luft
anreichern => werden sie als Gründüngung verwendet.

Pflanzenkrankheiten durch Bakterien:
Agrobakterien verursachen Pflanzengallen, Corynebakterium lassen Früchte und Wurzeln
verfaulen und Pseudonomas können Laubblattschäden verursachen => weniger
Photosynthese.

Agrobakterien und auch einige andere sind wichtig für den Gentransfer (Genmanipulation).

Archaea:

1977 von Carl Woese entdeckt. Sie haben mehr mit den Eukaryoten als mit den Bakterien
gemeinsam (z.B. Translation und Transkription). Sie können keine Photosynthese machen
und leben meistens unter extremen Umweltbedingungen.
Systematik: Euryarchiata, Crenarchiata und Korarchiata.
“Extremophile” Archae sind z.B. Thermophile mit Optimaltemperatur von 106°C,
Psychrophile (niedrige Temperaturen 4°C), Acidophile mit einem optimalen pH-Wert von
0,7; Alkaliphile mit einem optimalen pH-Wert von 10, Barophile (bei hohen Drücken) und
Halophile (Salzkonzentrationen bis 35% in gesättigter Lösung)

Pilze:

Sie stehen an der Basis zu den Tieren und sind bereits eukaryotisch => echter Zellkern. Die
Zellwand ist aus Chitin (nicht aus Zellulose) und sie sind heterotroph. Ihnen fehlt das
Chlorophyll => keine Photosynthese und haben Sporen zur Verbreitung. Sie haben meist
keine begeißelten Fortpflanzungszellen und der Vegetationskörper ist gewöhnlich ein
Mycelium, in denen ein meist verzweigtes Fadengeflecht (Hyphen) entsteht. Diese Hyphen
sind miteinander verflochten aber noch kein echtes Gewebe.

Pilzzellen:
Haben keine Plastiden und können daher auch keine Photosynthese eingehen. Sind daher
leicht erkennbar in Pflanzen und haben nur wenige kleine Vakuolen.
Mitose bei Pilzen:
Beim Vorgang der Mitose werden Spindelfasern innerhalb der Kernmembran gebildet.


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Klassifikation:
   1.) Zygomycota (Jochpilze) kleine Gruppe mit 1000 Arten
   2.) Ascomycota (Schlauchpilze) mit 32.000 Arten
   3.) Basidiomycota (Basidienpilze) mit 25.000 Arten
   4.) Deuteromycota (Fungi Imperfekti) mit 25.000 Arten, sind Pilze bei denen nicht alle
       Stadien der Verbreitung bekannt sind, werden => immer kleiner = Abfallgruppe.
   5.) Flechten: Sind eine Kombination aus Pilzen und Algen.

Schutzvorrichtungen:
Die Ascomycota haben einfache Poren mit Woronin Körpern, welche die Poren bei
Verletzungen verschließen und die Basidiomycota haben dolipore Septen mit Flansch und
Kappen, die ebenfalls eine Funktion zum verschließen bei Verletzungen haben (die Kappen).

Lebenszyklen:
Allgemein besteht der Zyklus der Pflanzen aus zwei Teilen, dem Sporophyt (diploider Teil)
und dem Gametophyt (haploider Teil). Der haploide Teil beginnt mit den Sporen, die durch
Mitose zu männlichen und weiblichen Gameten werden. Es erfolgt die Befruchtung => bildet
sich eine Zygote und durch wenige oder viele Mitosen ein Pflanzenkörper => Meiose und
Kreislauf ende.

Zygomycota (Jochpilze):
Haben ebenfalls eine Diplophase und eine Haplophase. Nach der Meiose werden Sporangien
gebildet => Mitotische Teilung zur Weiterverbreitung. Es entsteht ein + und ein – Typ von
Hyphen, die durch Konjugation miteinander verschmelzen. Es entstehen Gameten und in
Folge eine Zygote => es wird ein diploides Sporangium gebildet und es folgt wieder die
Meiose.

Ascomycota (Schlauchpilze):
Es gibt hier drei Phasen, eine Hplophase, eine Dikaryophase und eine Diplophase. Nach der
Meiose entsteht in der Haplophase ein Ascus. Dieser bildet zahlreiche Meiosporen aus. Der
Ascus platzt auf und es entstehen wieder zwei Typen von Hyphen (+/-). Durch die
Verschmelzung entsteht ein dikaryotisches Mycelium. Allerdings verschmelzen zuerst nur die
Plasmen miteinander (Plasmogamy) und die beiden Zellkerne befinden sich in einer Zelle. In
Folge wird ein Fruchtkörper und eine Fruchtschicht (Hymenium) ausgebildet und es kommt
zur Verschmelzung der Zellkerne => Zygote entsteht in der Diplophase und durch die Meiose
entsteht wieder ein Ascus.
Bei den Ascomycote gibt es auch eine vegetative Vermehrung durch Conidias. Das sind
Exosporen, die nach außen hin abgeschirmt werden (z.B. „Pinselschimmel“ Penicillin)

Basidiomycota (Basidienpilze):
Haben ebenfalls drei Phasen (wie Ascomycota). In der Haplophase werden Basidien gebildet,
die vier Sporen abgliedern. => entstehen wieder zwei Hyphentypen (+/-) und es erfolgt wieder
eine Verschmelzung des Plasmas. Folglich entsteht ein dikaryotisches Mycelium, bei dem
sich die Pilzfäden verflechten und es entsteht ein Fruchtkörper mit Lamellen (Hymenium) mit
tausenden Basidien. Es kommt in Folge wieder zur Kernverschmelzung => bildet sich eine
Zygote und es kommt wieder zur Meiose.
Die Fruchtschicht ist bei den Basidienpilzen sehr Vielfältig und kann in Röhren oder
Lamellen vorliegen. Einige Beispiele: Mutterkorn am Getreide ist giftig, dient in kleineren
Dosen aber der Wehenförderung. Steinpilze, Fliegenpilz und viele andere Speisepilze weisen
die typische Lamellenform auf. Der Korallenpilz ist röhrenförmig. Die Stinkmorchel =>
Verbreitung durch Fliegen.

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Klassifikation 2:
Die Zygomycota stehen an der Basis der Pilze, dann folgen die Basidiomycota und die
Ascomycota. Die Gensequenzbeschreibung von Pilzen ist in den letzten Jahren exponentiell
angestiegen.

Wirtschaftliche Bedeutung der Pilze:
   1.) Zerstörung von Nahrungsmittelvorräten, Holz und Kleidung
   2.) Mithilfe beim Pflanzenwachstum (Mykorrhiza)
   3.) Arzneimittel (z.B. Penicillin)
   4.) Nahrungsmittel- und Getränkeerzeugung: Brot, Bier, Wein, Essbare Pilze
   5.) Abbau von Kadavern und Abfall, dadurch Freisetzung von Pflanzennährstoffen
   6.) Krankheitserreger, besonders Pflanzenpathogene (5000 Pilzarten befallen Pflanzen,
       darunter auch Nutzpflanzen)

Mykorrhiza: Ist eine besondere Art von Symbiose. Der Pilz sitzt in der Wurzel der Pflanzen
und stellt ihr bestimmte Nährstoffe zur Verfügung. Im Gegenzug stellt die Pflanze dem Pilz
Wasser und Nährstoffe zur Verfügung => Wenn im Gleichgewicht = Symbiose, wenn eines
überhand nimmt = Parasitismus.
Schimmelpilze als Krankheitserreger, Pflanzenbefallende Pilze wie der Sojarost; ungiftiger
Schimmel wird zur Käseerzeugung verwendet. Penicillin => Antibiotika entwickelt und hilft
gegen bakterielle Krankheiten.

Schleimpilze und Algen: (15.11.07)
Schleimpilze:
Die Mycomycota (Schleimpilze) gibt es schon seit 700 Millionen Jahren. Sie haben eine
Haplophase und eine Diplophase. Nach der Meiose produziert ein Sporangium Meiosporen
mit großer Formvielfalt. Diese wachsen heran und es kommt zur Plasma- und schließlich auch
zur Kernverschmelzung. Ein Plasmodium, eine Gesamtmasse von Kernen ohne Zellwände,
das fließen kann entsteht und im weiteren Verlauf entsteht das Sporangium => Meiose und
Kreislaufende.

Algen:
Sind eine künstliche Gruppe und sehr stark verschieden. Sie bestehen aus verschieden
organisierten Stämmen (keine Verwandschaftsgruppen) und haben einige Gemeinsamkeiten.
   1.) Die Gameten produzieren Strukturen sind einfach gebaut, insofern als sie über keine
       sterilen Zellen verfügen.
   2.) Es gibt kein Embryonalstadium
   3.) Es gibt keine Epidermis, keine Stomata (Spaltöffnungen), keine Cuticula
   4.) Die meisten sind an Nassstandorte angepasst

Chrysophyta (Goldalgen):
Bilden entweder Vorstöße oder sind napfartige Gebilde. Sie sind einzellig und die Zellwand
ist aus Zellulose oder Kieselsäure. „Algenblüten“ vor den Küsten Islands => Ausdehnung
über 500 Kilometer. Auch toxische Formen sind bekannt.

Bacillariophyta (Kieselalgen):
Ist die größte Gruppe mit 8000 rezenten Arten. Haben Chlorophyll a und c und als
akzessorisches Pigment Fucoxanthin. Die Zellwand besteht aus Kieselsäure und Pektin
(symmetrischer Schalenaufbau). Als Speicherprodukte dienen Fett, Öl und Laminarin (ein


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Kohlehydrat). Geißeln sind zum Teil fehlend, andere mit Geißeln. Fast alle Formen sind
einzellig und sie überwiegen im Plankton (Süßwasser oder Marin).
Sie haben ebenfalls eine Haplophase und eine Diplophase. Nach der Meiose erfolgt eine
vegetative Vermehrung => Zellteilung und Ergänzung der fehlenden Schale. Dabei wird die
ergänzte Schale immer kleiner. Wenn die Schale zu klein ist bilden sich Meiosporen =>
Zygote und wieder Meiose. Kieselalgen können zentrisch oder länglich vorliegen. Runde
Formen sind dabei die ursprünglichere Entwicklung, längliche die jüngere.
Die Schalen der Kieselsäure können auch zur Datierung dienen und geben Auskunft über
damalige Umweltbedingungen.

Xanthophyta (Gelbgrüne Algen):
Sie sind coroidal (Einzellig) bis Fadenförmig und die Zellwand ist aus Zellulose. Die
Fortpflanzung erfolgt nur vegetativ außer bei der Vaucheria. Bei ihr gibt es eine Befruchtung
allerdings ist die haploide Phase dominant. Die Formen mit vegetativer Fortpflanzung haben
meist vielkernige Zellen.

Pyrrhophyta (Dinophyta):
Gibt es schon seit 520 Millionen Jahren und enthält 1000 Arten. Sie haben Chlorophyll a und
c und als akzessorisches Pigment Peridinin. Die Zellwand ist entweder nicht vorhanden oder
es sind Zelluloseplatten. Speicherprodukte sind Stärke und Öl und sie haben zwei seitliche,
ungleiche Geißeln. Sie sind einzellig zu 95% marin und wichtige Komponenten des
Phytoplanktons. Die Toxine einiger Arten sind neurototisch und können Fische töten.

Euglenophyta:
Sind eine sehr kleine Gruppe mit 450 Arten. Haben Chlorophyll a und b und kein
akzessorisches Pigment. Zellwände fehlen und Speicherprodukt ist Paramylum (ein
Polysaccharid). Sie haben zwei ungleiche, apikale Geißeln und sind Einzeller mit „tierischen“
Eigenschaften. Kommen im Süßwasser vor.
Euglena = Augentierchen. Hat einen Zellkern, Chloroplasten mit Pyrenoiden (Speicherstoffe),
zwei Geißeln und ein Stigma (Augenfleck). Können breitere oder gedrehtere Formen haben.
Dies kommt aufgrund der Zellteilung zustande. Dabei drehen sich die Zellen auseinander und
je nach Geschwindigkeit entstehen bestimmte Formen.

Rhodophyta (Rotalgen):
Haben 4000 bekannte Arten und nur Chlorophyll a. Das akzessorische Pigment ist
Phycobiline und die Zellwand ist aus Zellulose, manchmal Agar oder Carrageen.
Speicherprodukte sind Fette, Öle oder Florideenstärke. Geißeln fehlen und sie sind vielzellig,
hauptsächlich marin und haben pseudoparenchymatische Thalli. Ein Thallus ist ein Lager, das
durch zusammenhängen von Fäden zustande kommt => kein echtes Gewebe sondern ein
Pseudoparenchym.
Der Lebenszyklus besteht aus drei Generationen. Nach der Meiose entstehen Tetrasporan aus
Tetrasporangien => entstehen Gametophyten mit Verzweigungen und an den Verzweigungen
dann Verdickungen wo die Gameten gebildet werden. Schließlich kommt es zur Syngamie
(Verschmelzung der Zellen) und es entsteht eine diploide Zygote. Diese bildet
Karposporophyten aus, die Sporangien bilden und diese Sporangien bilden dann
Tetrasporangien aus. Rote Algen werden auch in Tanks oder im Meer kultiviert. Dienen vor
allem in Japan als Nahrungsmittel => Hülle von Sushi.

Phaeophyta (Braunalgen):
Etwa 1500-2000 Arten sind bekannt und sie haben Chlorophyll a und c. Als akzessorisches
Pigment dient Fucoxanthin und die Zellwand besteht aus Zellulose und Algin.

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Speicherprodukte sind Laminarin und Mannitol und es gibt zwei seitliche, ungleiche Geißeln.
Sie sind außerdem vielzellig und haben pseudoparenchymatische Gewebethalli (komplexes,
flächiges Lager) => hauptsächlich marin. Sie haben „Pflanzenstrukturen“: „Stämme“ sind
conloide und „Blätter“ phyloide- Strukturen.
Der Generationswechsel ist sehr verschieden, vom dominanten Gametophyt bis zum
dominanten Sporophyt. Bei Fucus: Nach der Meiose entstehen zwei Typen: Eier und
Spermatozoide. Es werden Gametophyten gebildet und es kommt zur Verschmelzung =>
Zygote. Es entsteht ein diploider Sporophyt (Thallus mit dichothomen Verzweigungen). Es
entstehen Rezeptorkapseln und Conceptaceln => wieder Meiose.
Laminaria haben auch eine kurze haploide Phase und der Körper ist komplett diploid.

Charakterisierung der eigentlichen (grünen) Pflanzen:
  1.) Meist nicht-bewegliche Organismen
  2.) Primär Phorosynthetisch
  3.) Meist mehrzellige Eukaryoten
  4.) Zellwände aus Zellulose
  5.) Chlorophylle a und b
  6.) Photosyntheseprodukte meist Polysaccharide
  7.) Generationswechsel: Haploide und diploide Generation

Chlorophyta (Grünalgen):
Ebenfalls eine sehr große Gruppe mit 7000 Arten. Sie haben Chlorophylle a und b und als
akzessorische Pigmente Karotine. Die Zellwand besteht aus Zellulose und das
Speicherprodukt ist Stärke. Es gibt zwei apikale, gleiche Geißeln und sie sind sehr vielfältig.
90% gibt es im Süßwasser, einige auch terrestrisch und symbiontisch in Flechten oder Tieren.
Wichtige Familien:
           - Chlamydomonadaceae mit der Art Chlamydomona
           - Volvocaceae mit der Art Volvox => erstes Stadium der Vielzelligkeit
           - Ulvaceae mit der Art Ulva
           - Zygnemataceae mit der Art Spirogyra => hat lange Fäden und spiralige
               Chloroplasten
           - Desmidaceae mit der Art Micrasterias => Systematische Gebilde
           - Coleochaetaceae

Generationszyklen bei der Ulva (Meersalat): Nach der Meiose entstehen Sporen und haploide
Pflanzen (Gametophyt) => Gametenbildung und Verschmelzung zur Zygote. Ein Sporophyt
entsteht und in Folge eine diploide Pflanze => Sporangien und wieder Meiose.
Es gibt Grünalgenfossilien, die bereits eine Milliarde Jahre alt => leben seit 3,5 Milliarden
Jahren. Es gibt bei den Grünalgen auch die verschiedensten Arten von Gewebe =>
Entwicklung von Fäden zu seitlichen Verzeigungen und in Folge zu zweidimensionalen und
dreidimensionalen Geweben.

Charyophyta (Armleuchteralgen):
Sehr kleine Gruppe mit 250-300 Arten. Ebenfalls Chlorophyll a und b. Kein akzessorisches
Pigment und eine Zellwand aus Zellulose. Speicherprodukt ist stärke und sie haben zwei
apikale, gleiche Geißeln. Ihre Vegetationskörper sind in Knoten (Nodi) und Stengelglieder
(Internodien) gegliedert. Sie haben vielzellige Gemetangien und kommen in
„Unterwasserwiesen“ vor (Süß und Brackgewässer). Sie sind Kalktuffbildner und den
Chlorophyten nebengeordnet.
Sie können „Früchte“ entwickeln. Sind im Prinzip Zygoten, die mit Fäden umwachsen sind.
=> Schutzschicht und Organ zur Verbreitung.

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Ökologie der Algen:
Das Vegetationsprofil ist bei Algen vor allem von der Stärke der Gewässer abhängig => ob
sie im welligen oder weniger bewegtem Wasser leben.

Endosymbiose:
Entwicklung von Organellen, durch „Einverleibung“ anderer Organismen. Dabei gibt es eine
primäre Endoymbiose => Cyanobakterien und Mitochondrien werden einverleibt. In der
sekundären Symbiose werden neue Endosymbiosen gebildet => z.B. Verlust der Plastiden
von Rotalgen und neue Einverleibung. Bei dieser Einverleibung wird zuerst der Kern des
Plastiden abgewandelt und geht verloren, in Folge ist der Plastid noch vorhanden und mit 3-4
Membranen umschlossen.

Wirtschaftliche Bedeutung von Algen:
   1.) Nahrungsmittel (in Ostasien)
   2.) Arzneimittel (in China)
   3.) Dünger (hoher Gehalt an K, N, P)
   4.) Kieselgur (fossile Ablagerungen aus dem Tertiär)
   5.) Agar (Ager-Ager)
   6.) Carrageen: Polysaccharide in Rotalgen, z.B. als Stärkemittel (für Speiseeis,
       Schlagobers, Schokomilch, Gelees, Puddings,etc.), als Konservierungsmittel, zur
       Klärung von Bier, zur Schönung von Wein und als Apperaturmittel von Textilien,
       auch in Pharmaindustrie
   7.) Algin: aus Braunalgen-Zellwänden. Polymer aus organischen Säureeinheiten, wird als
       Dickungsmittel für Zahnpasta, Sirup und Kosmetikartikeln verwendet.
   8.) Die planktonischen Algen sind die Grundlage für die aquatische Nahrungskette.

Flechten und Moose: (20.11.07)
Flechten (Lychenes):
Sind eine Kombination aus Pilzen und Algen und werden zu den Pilzen gestellt in der
Verwandtschaft. Es gibt rund 25.000 Arten und sie leben in Symbiose oder Parasitismus.
            - Symbiose: Ist ein Zusammenleben von Organismen, die zu unterschiedlichen
               Arten gehören und das für beide Partner nützlich ist (Symbiontenbeziehung)
            - Parasitismus: Ist ein Zusammenleben von Organismen, unterschiedlicher
               Arten, das nur für eine Art nützlich ist (Wirt-Parasitenbeziehung)
Es gibt einen Mycobionten (= Pilzpartner meist Ascomycota oder Basidienpilze) und einen
Photobionten (entweder Cyanobakterien oder Chlorophyten) Teil. Sie leben in Symbiose oder
kontrolliertem Parasitismus (Pilz parasiert Alge)
Apothecium: Ist ein becher- oder untertassenförmiges Ascocarp (der Ascomycoten)
Soredie: Ist ein asexueller Fortpflanzungskörper (Brutkörper) (der Flechten) => zur
Verbreitung.
Einige Flechten sind Krustenflechte, Strauchflechte, Blattflechte.
Das Alter beträgt rund 600 Millionen Jahre und der übliche Aufbau ist ein Mark, eine
Algenschicht, eine obere und eine untere Rinde und Rhizien (Wurzeln), sowie Soredien zur
Verbreitung.

Wirtschaftliche Bedeutung der Flechten:
   1.) Sind Pionierarten (Erstbesiedler)
   2.) Luftverschmutzungsanzeiger (Bio Indikatoren) => reagieren sensibel auf
       Luftkomponenten, vor allem auf SO2 Konzentrationen.

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   3.) Modellbäume und –sträucher (Architekturmodelle)
   4.) Günstiges System für das Studium der Symbiose
   5.) Tiernahrung z.B. Rentierflechte

Moose und die Einteilung des Pflanzenreichs:
An der Basis des Pflanzenreichs stehen die Grünalgen, gefolgt von den Moosen, den Farnen,
den Gymnospermen (Nacktsamern) und den Angiospermen (Bedecktsamern). Ab den
Moosen spricht man von den Landpflanzen (Embryophyten), ab den Farnen von den
Gefäßpflanzen (Tracheophyten oder Kormophyten) und ab den Gymnospermen von den
Samenpflanzen (Spermatophyten).

Entstehung der Landpflanzen (Embryophyta):
Ausgehend von den Grünalgen erfolgt die Entwicklung einerseits zu den Moosen
(Bryophyta), die eine befruchtete Eizelle im Archegonium haben => Sporophyt ist
untergeordnet und zu den höheren grünen Pflanzen, wo der Gametophyt untergeordnet ist.

Anpassung der Embryophyta:
    Sterile Schutzzellen der Gametangien und Sporangien.
    Embryo verbleibt auf dem Gametophyt
    Cuticula und Spaltöffnungen (zum Luftaustausch)

Von den Grünalgen entwickeln sich folglich vielzellige Gametangien mit steriler Hülle, eine
Cuticula und ein Generationswechsel. Danach teilt sich die Linie in die Moose mit einfachen
Leitsträngen und einem dominanten Gametophyten und in die Gefäßpflanzen mit komplexen
Leitbündeln und dominanten Sporophyten.

Moose (Bryophyta):
Lebenszyklus eines thallosen Mooses:
Es gibt männliche und weibliche Thallen. Im männlichen Thallus liegen die Antheridien mit
den männlichen Gameten, im weiblichen Thallus die Archegonien mit einer Eizelle. Die
männlichen Gameten sind begeißelt und können mit Hilfe von Wasser die Eizelle im
Archegonium befruchten => Sporophyt entsteht und eine Zygote wächst aus (Sporogan) mit
einem Stiel (Sela) und einer Kapsel (Sporangium), wo die Meiose stattfindet => Sporen
werden ausgeschleudert. Eine vegetative Vermehrung erfolgt über Gemmen (Brutkörper).

Lebenszyklus eines foliosen Mooses:
Sporen werden ausgeschleudert und keimen => Vorkeim (Protonema) entsteht, der sich dann
zum Moospflänzchen entwickelt. Das Moospflänzchen ist der Gametophyt und besteht aus
Cauloide (Ächschen), Phylloide (Blättchen) und Rhizoide (Würzelchen). Spermatozoiden
werden ausgebildet mit Antheridien und Archegonien (flaschenförmig) => Syngamie. Im
Archegonium entsteht die Zygote und wächst aus zu einem Stiel (Seta) und einer Kapsel. Es
folgt die Meiose und die Ausbildung zu einem Operculum (Sporophyt) und einer Kalyptra
(Verschlusskapsel gehört zum Gametophyt).
Es können auch Gametangienträger gebildet werden (Lebermoose) => Antheridienstände
(schirmartige Strukturen mit vielen Antheridien) und Archegonienstände (zerschlitzte
Schirme mit Archegonien)




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Laubmoose (Bryophyta):
Sind die größte Gruppe mit 15.000 Arten und sind alle folios => mit „Blättchen“(mit
Mittelrippe) => in Cauloid, Phylloid und Rhizoid einteilbar. Sie haben Sporangien mit
Kalyptra und Columetha (Säule zur Aufwellung). Einfache Leitgewebe sind bereits
ausgebildet und es gibt Atem/Spaltöffnungen aber keine Ölkörper.

Lebermoose (Hepaticophyta):
Bestehen aus 8-9000 Arten und sind thallos oder folios. Es gibt einen Ölkörper zwischen den
Zellen und Gametangienträger. Atemöffnungen sind vorhanden und ein Brutkörper wird in
einem Brutbecher gebildet.
Brutkörper (Gemmen):
Kleine vegetative Gewebekörper, die der asexuellen Fortpflanzung dienen.
Elateren:
Lange, hygroskopische, sterile Zellen zwischen den Sporen in den Sporangien der
Lebermoose.

Hornmoose (Anthoceraphyta):
Gibt nur noch eine rezente Familie mit 4-8 Gattungen. Sie sind thallos und haben nur einen
lappigen Thallus („Lager“). Sie haben ein langes, schmales Sporangium und spezielle
Elateren. Es gibt keine Atem/Spaltöffnungen und kein Leitgewebe.

Eine neu entdeckte Pflanze in Japan konnte durch molekulare Daten den Laubmoosen
(Bryophyta) zugeordnet werden und die ältesten fossilen Sporen der Landpflanzen sind 470
Millionen Jahre alt und haben Ähnlichkeit mit Lebermoosen.
Der Stammbaum wird eingeteilt nach Algen (mit Chlorophyll a,b Karotinen und Stärke) =>
Moose (Bildung von Archegonien und Antheridien) wobei unklar ist ob Lebermoose oder
Hornmoose die ältere Gruppe sind. Die Laubmoose zählen als Schwesterngruppe der
Gefäßpflanzen.
Der neueste Stammbaum besagt sogar, dass die Hornmoose die Schwesterngruppe zu den
Gefäßpflanzen sei, es ist aber nach wie vor nicht geklärt.

Wirtschaftliche Bedeutung der Bryophyten:
   1.) Erstbesiedler (Pionierpflanzen)
   2.) Sphagnum (Torfmoos) wird als Verpackungsmaterial und in der Gärtnerei verwendet
       (früher auch als Wundheilmittel)
   3.) Torf (Ebenfalls aus Sphagnum entstanden) wird als Brennstoff, in der Gärtnerei und
       als Heilmittel (Heilbäder) verwendet.
   4.) Als Modelle für experimentellbiologische Forschung
   5.) Als Dekorationsmaterial

Entwicklung der Gefäßpflanzen:

Kormophyta => Kormus = Gemeinsam; Besteht aus Achse, Blatt, Wurzel mit Nodien und
Internodien => Verzweigungen von Seitenachsen in der Achsel von Blättern (= Tragblätter).
Die Achse dient dem Transport und die Blätter der Photosynthese. Spross = Achse und Blätter
und die Wurzel kann ebenfalls in Haupt- und Seitenwurzel verzweigt werden.
Leitgewebe: Ist eine Gruppe von Zellen (Gewebe), die dem Transport von Wasser mit
gelösten Mineralsalzen und von Nährstoffen innerhalb des Pflanzenkörpers dienen.
Es gibt Leitbündel bestehend aus Xylem (verlauf von unten nach oben) für den
Wassertransport und Phloem (verläuft innerhalb des Pflanzenkörpers) für den


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Nährstofftransport. Das Xylem liegt dabei immer an der Innenseite und das Phloem an der
Außenseite.
Außerdem entsteht mit Hilfe von Cambium ein sekundäres Dickenwachstum.
Die ersten Gefäßpflanzen sind 400 Millionen Jahre alt = Urfarne (Rhynia). Zu Beginn waren
sie blattlos und die Achsen betrieben Photosynthese. Mit Hilfe von Rhizomen, konnten die
Achsen auch waagrecht wachsen und zur Verbreitung diente ein Sporangium.
Blattbildung entstand durch die Telomtheorie: Das Thelom ist ein wenig differenzierter und
wenig verzweigter Trieb der Landpflanzen => Mikrophyllen entstehen durch Verzweigungen
der Achsen und Makrophyllen durch Verschmelzung mehrerer Mikrophyllen.
Diese Entwicklung dauerte etwa 40 Millionen Jahre und hing mit der CO2 Konzentration der
Luft zusammen => Abfall des CO2 in der Luft durch Wechselwirkung mit Entstehung der
Landpflanzen (Psilophyta ist ein Urfarn mit Blättern).

Gefäßpflanzen: (22.11.07)
Zellen und Gewebe:

Frühe Entwicklung:
Robert Hooke (1665) erkannte und benannte als erster die Pflanzenzelle (Korkzelle). Matthias
Schleiden und Theodor Schwann erkannten dass Gewebe aus Zellen bestehen und Rudolf
Virchow erkannte, dass alle Zellen aus Zellen entstehen.
Das war möglich durch die verschiedenen Arten von Mikroskopen (Standartmikroskop,
komplexes Lichtmikroskop, Transmissionselektronenmikroskop (TEM),
Rasterelektronenmikroskop (REM)).

Bestandteile der Pflanzenzelle:
Zellwand: Ist die äußere Begrenzung der Zelle und maßgeblich für die Gestalt. An der
Oberfläche verlaufen Zellulosefibrillen, die parallel laufen und deren Lamellen um 90°
vernetzt sind. An der Zellwand liegt die Plasmamembran.

Plasmamembran: Ist selektiv permeabel, überprüft ein- und auswandernde Stoffe und regelt
die Drucksteuerung.

Zellkern: Enthält die genetischen Informationen und steuert die Zellaktivität. Die äußere
Membran des Zellkerns hat zahlreiche Poren für den Informationsaustausch. Die Poren haben
außerdem Filamente zum Verschluss.

Mitochondrien: Sind der Sitz der Atmung. Haben eine Hülle aus zwei Membranen (innere
Membran und äußere Membran). Cristea sind zahlreiche Einstülpungen in der inneren
Membran. In dieser Matrix liegen 70S Ribosomen vor (typisch für Bakterien), die eine
ringförmige mtDNA haben => Endosymbiontenhypothese.

Chloroplasten: Sind der Sitz der Photosynthese und haben ebenfalls eine doppelte
Membranhülle und ringförmige cpDNA mit 70S Ribosomen.
Die Membranen liegen in Stapeln (Thylakoidstapel)= sind sehr kompakte Gebilde (Grana).
Auf den Thylakoiden sitzen das Chlorophyll und die Karotine. Strome ist der plasmische Teil
des Chloroplasten mit Enzymen, Stärkekörnern und Lipidspeichern.

Endoplasmatisches Retikulum (ER): Liegen rund um den Zellkern und sind Stätten der
Translation (Proteinsynthese). Das Membransystem umschließt flächige und sackartige


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Hohlräume. Es gibt ein glattes ER und ein raues ER (mit 80s Ribosomen =eukaryotisch) und
geht dann direkt in den Zellkern über.

Vakuolen: Sind flüssigkeitsgefüllte Regionen, die der Speicherung von Stoffen und dem
Wasserhaushalt dienen.

Golgikörper (Golgi Apparat): Sind Stapel von Membranen, die flache Hohlräume
(Zisternen) umgrenzen. Golgi-Körper ist ein einzelner Stapel (auch Dictyosom). Diese Golgi
Körper schüren Bläschen ab (Golgi-Vesikel), die Sekrete bilden und Oligo- und
Polysaccharidsynthese antreiben (Enzymproduktion und Transport).

Pflanzliche Zellhaupttypen:
Parenchymzellen: Sind Speicherzellen und speichern Massen von Chloroplasten
(Wasserpest), oder Stärkekörner (Hahnenefuß)

Kollenchymzellen: Sind Stützzellen, bei denen die Zellwände unregelmäßig verdickt sind.

Fasern: Sind im wesentlichen abgestorbene Zellen mit extrem verdickten Zellwänden und sie
sind verholzt (Lignineinlagerungen). (=> andere Stützzellen)

Skleriden (Steinzellen): Sind ebenfalls abgestorbene Zellen mit verdickten Zellwänden und
Lignineinlagerungen (verholzt). Sie kommen in den Schalen vieler Samen oder in den Kernen
von Steinfrüchten vor (auch in der Birne).

Leitgewebszellen:
Tracheiden und Gefäßelemente ergeben das Xylen, das für den Wasser- und
Mineralstofftransport zuständig ist.

Tracheiden: Sind lang, schmal und abgestorbene Zellen, die Zellwände sind verdickt und
verholzt. Sie sind durch Siebelemente miteinander verbunden und kommen bei den
Pteridophyta und den Gymnospermen vor.

Gefäßelemente (Gefäße): Sind durchgehende Röhren, ebenfalls aus abgestorbenen und
verholzten Zellen und die Querwände haben Löcher oder sind ganz aufgelöst. Kommen bei
den Angiospermen vor.

Siebzellen und Eiweißzellen (=Strasburgerzellen) sind bei den Gymnospermen und
Siebröhrenglieder und Geleitzellen bei den Angiospermen für den Nährstofftransport
verantwortlich = Phloem. Die Siebzellen (Siebröhrenelemente) machen dabei den Transport
und die Geleitzellen (Strasburgerzellen) laufen parallel.

Siebzellen: Sind lebend, langgezogen und dünnwandig. Sie haben einen Zellkern und
mehrere Siebfelder => parallel verlaufen Strasburgerzellen, die Kontakt zum Parenchym
herstellen.

Siebröhrenglieder: Haben eine Struktur ähnlich den Siebzellen aber haben einen größeren
Umfang und keinen Zellkern, dafür große Siebplatten => Geleitzellen haben einen Kern und
stellen ebenfalls Kontakt zum Parenchym her.




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Gewebe der Pflanzen:
  1.) Parenchym: Besteht aus Parenchymzellen (Palisadenparenchym und
      Schwammparenchym)
  2.) Kollenchym: Besteht aus Kollenchymzellen. Diese Zellen sind verdickt, wo mehrere
      Zellen zusammenstoßen
  3.) Epidermis: Besteht aus Parenchymzellen, Schließzellen und Trichomen und
      Skleenchymzellen. Die Epidermis ist außerdem ein Abschlussgewebe. Eine Cuticula
      befindet sich über der Epidermis. Stomata (Schließzellen) = Spaltöffnungen. Wachse
      oder Fette können ebenfalls auf der Epidermis liegen in verschiedenen Variationen
      (fadenförmig, spiralförmig,...). Trichome = Haare liegen ebenfalls in den
      verschiedensten Varianten vor (Hackenform, Drüsenhaare, Sternhaare,...)
  4.) Periderm: Aufgebaut aus Parenchymzellen und Sklerenchymzellen. Ist ein spezielles
      Abschlussgewebe, bei Organen mit sekundärem Dickenwachstum, weil die Epidermis
      nicht mitwachsen kann. Schichtaufbau besteht aus Korkzellen und ist
      wasserundurchlässig => Speicherung.
  5.) Xylem: Besteht aus Tracheiden oder Gefäßelementen, Sklerenchymzellen,
      Parenchymzellen und Kollenchymzellen => liegt immer an der Innenseite.
  6.) Phloem: Besteht aus Siebzellen oder Siebröhrenelementen, Strasburgerzellen oder
      Geleitzellen, Parenchymzellen, Kollenchymzellen und Sklerenchymzellen => liegt
      immer an der Außenseite der Achse.
  7.) Sklerenchym: Fasern oder Skleriden

Samen:

Dicotyle Samen: Sind Embryos mit Samenschale (Testa),dazwischen liegt ein Endosperm
(Nährgewebe). Bei Dicotylen Samen gibt es zwei Keimblätter (Cotyledon) und am Keimling
einen Wurzelpol mit Wurzelspitzenmeristem, sowie ein Sprossspitzenmeristem.

Monokotyle Samen: Haben nur ein Keimblatt und ebenfalls einen Embryo, sowie ein sehr
ausgeprägtes Endosperm. Die Fruchtwand (Pericarp) ist mit der Samenschale (Testa)
verwachsen (zumindest beim Mais). Radicula entspricht dem Wurzelpol und Scutellum dem
Keimblatt.

Dikotyle Keimung:
Der Embryo hat zwei Keimblätter, sowie eine Samenschale und eine Hypokotyl-Wurzel-
Achse. Das Hilium ist die Abrissstelle des Samens von der Mutterpflanze. Zuerst wird eine
Primärwurzel ausgebildet, die sich zu einer Sekundärwurzel entwickelt und am Anfang
bleiben die Keimblätter in der Samenschale verborgen. => Wachstum in Richtung Licht und
die Keimblätter entwickeln sich zu Laubblättern. In weiterer Folge entstehen Nodien,
Internodien und Achsen.

Monokotyle Keimung:
Von der Entwicklung gleich wie die dikotyle Keimung, nur die Primärwurzel stirbt ab und es
bildet sich eine Sekundärwurzel aus lauter Seitenwurzeln.

Erwachsene Pflanze:
Besteht aus eine Sprossystem und einem Wurzelsystem. Die Wurzel ist in Haupt- und
Seitenwurzeln unterteilt. Achse = Stamm mit Nodien und Internodien , zur
Seitenverzweigung. Laubblätter bestehen aus Blattspreite und Blattstiel und Blütenblätter
enthalten die Staubblätter und Fruchtblätter.


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Wurzeln:

Wurzelsysteme:
Besteht an der Unterseite aus einer Wurzelhaube (Schutzzellen) und einem Apokalen
Meristem mit Schleim. Das Prokambium gliedert die Zellen ab und dient zur
Aufbausteuerrung der Wurzel. Wurzeln können unbegrenzt nach unten wachsen. Wurzelhaare
unterstützen die Wurzel beim weiterwachsen (wachsen in Substratzwischenräume) und
Seitenwurzeln entstehen immer innen und brechen nach außen aus. Wurzelhaare dienen der
Wasseraufnahme und haben eine kurze Lebensdauer => werden immer neu gebildet.
Amyloplasten (Stärke) sammeln sich in bestimmten Bereichen der Zelle => Signal für
Wurzelwachstum (Schwerkraftorientierung).
Dikotyle Wurzeln bezeichnet man als Allorhizen (Primäre + sekundäre Wurzeln) und
monokotyle Wurzeln als Homorhizen (nur sekundäre Wurzeln).
Die Rhizosphäre ist der Bereich, in dem die Wurzeln mit den Bodenpartikeln in
Wechselwirkung treten => Biozönose (Lebensgemeinschaft) mit Mikroorganismen, Pilzen,
Nematoden,...
Die Dimension des Wurzelsystems zeigt => Die Masse des Obersystems (Achsen) hängt von
der Masse des Wurzelsystems ab (Steigung bei den meisten Pflanzen ähnlich).
Anzahl der Hauptwurzeln rund 6,5 und Anzahl der Seitenwurzeln meist 19,2. Insgesamt kann
man eine Gesamtwurzellänge von 4900 cm erreichen.

Mykorrhiza:
Symbiose bzw. Parasitismus zwischen Pilz und Pflanze mit Kontakt über die Wurzeln =>
Vorteile in der Phosphoraufnahme und sie spielen eine große Rolle für die Funktion der
Ökosysteme.

Diversität von Wurzeln:
Wurzeln dienen der Wasser und Nährstoffaufnahme. Können aber auch zur Speicherung von
Nährstoffen dienen (Rübe) oder als Stützwurzeln, wenn der untere Bereich nicht ausreicht um
den Baum zu halten. Stelzwurzeln bieten entweder zusätzliche Stabilität oder halten die ganze
Pflanze in die Höhe (bei Mangroven wegen Salzgehalt). Haftwurzeln gibt es bei der
Würgfeige. Die Samen der keime werden von Vögeln verbreitet und keimen im Geäst der
Bäume. Es entstehen Wurzeln, Spross und Blätter, wobei die Wurzeln nach unten wachsen
und den Stamm des Baumes umwachsen => Parasit, Baum stirbt ab (wird erwürgt).
Sprossbürtige Haftwurzeln gibt es beim Efeu. Wurzeln entstehen auch an der Achse =>
Haftung an Oberflächen (Mauer, Bäume,...)

Wurzelaufbau:
Wurzeln können in verschiedene Abschnitte eingeteilt werden. Die Zellteilungszone liegt
unten, mit der Wurzelhaube und dem Apikalmeristem, sowie dem Grundmeristem (große
Zahlen von Meristemzellen) und einem Protoderm im Randbereich.
Die Streckungszone liegt darüber mit den Anfängen der Xylemelemente und Siebröhren.
Die Wurzelhaarzone ist charakterisiert durch die Wurzelhaare aber auch durch die Bildung
des Protoxylems und Protophloems, die von einem Perizykel und einer Endodermis umgeben
sind und nach außen mit einer primären Rinde und einer Epidermis umwachsen sind.

Unterschiede bestehen zwischen dikotylen und monokotylen Pflanzen. Dikotyle Pflanzen
haben eine Endodermis, das Perizykel und außen das primäre Phloem, innen das primäre
Xylem. Bei monokotylen Pflanzen liegen die Xylemrohre in einem konzentrischen Kreis vor.
Seitenwurzeln entspringen aus dem Perizkel.


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Casparische Streifen: Sie verhindern eine unkontrollierte Aufnahme von Wasser und
Nährstoffen => verhindert die Aufnahme zwischen den Zellen und die Aufnahme erfolgt nur
über die Zellwand (Endodermis).
Wurzelknöllchen können von Pflanzen gebildet werden => werden zu Bakterienknöllchen =>
Anreicherung von Stickstoff und gut als Gründünger geeignet.

Gefäßpflanzen: (27.11.07)
Spross:

Frühe Entwicklung:
Das junge Sprosssystem besteht aus dem Achsengewebe am Stamm und
Seitenverzweigungen. Es gibt ein Apikalmeristem (nach oben) und ein Grundmeristem, sowie
Blattanlagen. In der Achsel der Blätter liegen die Knospenanlagen für weitere
Verzweigungen.

Fertige Stämme:
Dikotyle Pflanzen haben Gefäßbündel im Randbereich verteilt => viereckig. Im inneren gibt
es ein Mark bestehend aus Cambium, Xylem (innen) und Phloem (außen). Außerhalb liegt
noch ein Parenchym und ein Kollenchym (Sklerenchym). Das Cambium ist eine
teilungsaktive Zone und die Leitbündel sind offen => kann immer weiterwachsen.
Monokotyle Pflanzen haben geschlossene Leitbündel (können nicht immer weiterwachsen)
über den ganzen Achsenquerschnitt verteilt. Im Inneren gibt es Sklerenchym (Stützfunktion)
und Phloem und Xylem.

Die Anordnung der Leitgewebe liegt in der Wurzel aktinostel vor (Xylem innen und
sternförmig, Phloem drum herum), Eustele (bei Dikotylen) und Ataktostele (bei
Monokotylen) sowie einige weitere Formen.

Blätter:
Die Blattbildung erfolgt am Leitbündel der Sprossachse. Nach der Bildung einer Blattlücke
(Hauptstrang zweigt sich ab) und einer Blattspur, wird ein Leitbündel aus der Blattbasis
(Abzweigung) und eine Zweigspur gebildet => Seitenverzweigung entsteht durch eine
Zweiglücke (für Knospe) und Zweigspur und eine Knospe, die von den Blattanlagen
geschützt wird. Im Gegensatz zu Wurzeln wachsen Achsen aus dem äußeren Bereich.
Bei dem Blatt liegt das Xylem oben und das Phloem unten (durch Abzweigung bedingt)
Blattprimorien sind erste Stadien der Blätter
    Verschiedene Arten von Laubblättern: Bei der Eiche, gelappt und breiter Vorderteil,
        bei der Kastanie länglich und Spitz, Ahorn Lappen und Blattzähne, Pappel breit und
        rund und Rotbuche standardisierte Blattform.
    Zusammengesetzte Blätter: Bei der Rosskastanie gibt es ein Blatt aus vielen
        Blattfiedern, Robinie gefiederte Blätter, Akazie mehrfach gefiederte Blätter (einzelne
        Blattfiedern sind noch mal gefiedert), Goldregen wenig gefiederte Blätter und
        schwarzer Hollunder auch Fiederblätter.

Spezialformen von Blättern sind die Kannenfallen. Sie sind nicht mehr grün und betreiben
keine Photosynthese (gibt aber welche die es können). Sie bilden eine Kanne mit
Verdauungssäften zur Verdauung von Insekten => Farben zum Anlocken. Ein Deckel schützt
vor Verdünnung der Säfte.



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Plastizität der Blätter oder Heterophylie beim Wasserhahnenfuss. Er lebt im Wasser =>
unterschiedliche Blattausbildungen. Im Wasser stark zerschlitzte Blätter, an der
Übergangszone Wasser/Luft weniger geschlitzte Blätter, an der Oberfläche normale
Hahnenfussblätter => Blattwachstum ökologisch bedingt.
Blattnerven: Sind die Leitstränge des Transports innerhalb des Blatts.

An der Blattepidermis liegen die Stomata (Spaltöffnungen/Schließzellen). Die Schließzellen
haben im normalen Zustand Bohnenform und bei genügend Wasser werden sie
auseinandergedrückt => Austausch von Gas und Wasser. Beim Schließen sind die Enden
verdickt. Spaltöffnungen liegen an Ober und Unterseite der Blätter. Bei der Lärche
(Nadelbaum) haben wir ein eher ausgeglichenes Verhältnis (oben und unten ziemlich egal)
und Linden haben nur an der Unterseite der Blätter Stomata => sehr viele.

Blattaufbau:
Cuticula und Epidermis an der Außenseite. Darunter liegt das Palisadenparenchym und das
Schwammparenchym. Dazwischen liegt das Leitbündel mit Xylem oben und Phloem unten
und an der Unterseite gibt es noch einmal eine Epidermis mit Spaltöffnungen. Auch Trichome
(Haare) können an der Blattunterseite liegen oder das Blatt kann durch Kollenzymzellen
verstärkt sein.

Bei laubabwerfenden Pflanzen gibt es eine Trennschicht => Blattnarbe mit den
Blattspurnarben, wo teilweise noch die Gefäßbündel zu erkennen sind. => aus der
Seitenknospe entsteht eine neue Seitenachse und neue Blätter => Blattnarbe keine Blätter
mehr.

Sekundäres Wachstum:
Die Größe einer Pflanze ist irgendwann festgelegt und ab der Mitte erfolgt dann das
sekundäre Dickenwachstum (im älteren Bereich)
Dickenwachstum gibt es sowohl bei der Wurzel, als auch beim Spross. Bei der Sprossachse
gibt es zuerst ein Mark. Später ein fascikulares Cambium und ein interfascikulares Cambium,
das nach beiden Seiten wächst (innen und außen) => sekundäres Xylem und sekundäres
Phloem entstehen. Am Schluss reißt die Epidermis und es gibt eine neue Schutzschicht das
Periderm.
Bei der Wurzel entsteht ebenfalls ein Cambium und ein sekundäres Xylem und sekundäres
Phloem. Folglich wird die Epidermis und die primäre Rinde einschließlich der Eindodermis
abgestoßen und als neue Schutzschicht entsteht ein Periderm mit Perizykeln.
Das sekundäre Dickenwachstum dient in erster Linie der Stabilität. Durch das Cambium
erfolgt die Zellabgabe und im zweiten Schritt entsteht sekundäres Xylem und Phloem.
Tracheiden: Sind Einzelzellen, die Austausch zwischen den Zellen durch Tüpfel
bewerkstelligen.
Tracheen (Gefäße): Sind mehrere fusionierte Zellen.

Sekundäres Xylem (Holz):
Beispiel an der Roteiche => Jahresringe. Innerhalb eines Jahres gibt es ein unterschiedliches
Wachstum. Im Frühling hat man Frühholz mit weiten Querschnittsgefäßen und im Herbst eine
dunkle Schicht und eng stehende Zellen (Spätholz). Im Winter erfolgt kein Wachstum => erst
wieder Wachstum im Frühling.
Enge Jahresringe bedeuten wenig Zuwachs (meist Dürre) und bei ungleichmäßigen Ringen
Wachstum in nur eine Richtung (z.B. bei einer Knickung des Baums)
Dendrochronologie: Datierungsmethode der Jahresringe (auch für Evolution wichtig).


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Es gibt kein sekundäres Längenwachstum => nur sekundäres Dickenwachstum (z.B.
Mammutbaum in Kalifornien)
Im inneren gibt es Hartholz (dunkel) als Schutz gegen Schädlinge (durch Gerbstoffe)
Holzverarbeitung: Zu Brettern oder Furnier (= aus Edelhölzern)

Die Seitenäste werden durch Leitbündel von innen versorgt und haben auch ein sekundäres
Dickenwachstum. Seitenachsen überleben nicht so lang wie der Baum => Sterben ab und
hinterlassen „Höhlen“.

Aufbau mit sekundärem Dickenwachstum:
Innen liegt das primäre Xylem, dann folgt das sekundäre Xylem und das erweiterte Phloem.
Es folgt eine primäre Rinde, eine Epidermis und das Peridem.
Die primäre Rinde besteht aus Epidermis, Kork und einem Korkcambium.
Lenticellen: Entstehen durch vermehrtes Wachstum der Korkzellen => Sprengen die
Epidermis und Atemöffnungen (Lenticellen entstehen)

Farne: (29.11.07)
Allgemeine Charakterisierung:
   1.) Haben Leitgewebe
   2.) Nur primäres Dickenwachstum (Ausnahme: Botrychium und einige Fossile haben
       Cambium)
   3.) Unterirdisches Rhizom (Achse) und keine Annuellen
   4.) Alle Wurzeln sind seitlich und achsbürtig
   5.) Die Laubblätter sind megaphylle (große Blattorgane und die Spreiten meist
       zusammengesetzt)
   6.) Die sporophytische Phase dominiert

Systematik:
          - Pterophyten (Farnpflanzen) mit 365 Gattungen und 11.000 Arten
          - Lycophyten (Bärlapppflanzen) mit 10-15 Gattungen und 1000 Arten
          - Sphenophyten (Schachtelhalme) mit 2 Gattungen und 15 Arten
          - Psylophyten mit 2 Gattungen und einigen Arten
Sphenophyten und Psylophyten gehören seit neueren Sequenzanalysen schon zu den
Farnpflanzen (Pterophyten).

Aufbau der Farne:
Sie haben ein Rhizom mit Adventivwurzeln (alle Wurzeln aus der Achse). Die Blätter
bestehen aus Blattfiedern und Blattspreiten. Rhachis ist die stielartige, freigelegte Mittellinie
und die ganze Struktur samt Stiel wird als Farnwedel bezeichnet.
Beim Zimtfarn dienen die jungen Blätter als Delikatesse.

Zyklus der Farne:
Von Polipodium: Aus einem diploiden Sporangium mit Anulus (Aufbruchstelle) entstehen
die keimenden Sporen. Folglich wird der Gametophyt gebildet und es entsteht ein Prothallium
(lappiger Thallus mit Rhizoiden). Auf ihm werden Archegonien und Antheridien gebildet =>
Syngamie (vorhandensein von Wasser ist nötig). Auf dem Gametophyten entsteht dann ein
Blatt und die Wurzel des Sporophyten => Wachstum bis zum ausgewachsenem Sporophyten.
Das Sporangium wird an den Blättern gebildet und hat einen schleierartigen Schutz
(Indusium). In weiterer Folge entsteht ein Sorus (Sporangienhaufen), der die Meiose einleitet.


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Von Bärlapppflanzen: Nach der Meiose entsteht ein Sporagium => Sporenbildung und
Ausbildung eines Prothallium mit Archegonien und Antheridien. Nach der Syngamie entsteht
der junge Sporophyt, der heranwächst und ährenförmige Sporophyllstände mit Sporangien
ausbildet. In den Sporangien, die in den Sporophyllen sitzen findet dann wieder Meiose statt.
Beide Zyklen haben Homosporen (Isosporen).

Vom Moosfarn: An der Basis der Blätter sitzen die Sporangien, die unterschiedlich ausgebildet sind
(Heterosporangien). Sowohl Mikrosporangium als auch Megasporangium gehen in die Meiose.
Folglich entstehen Mikrosporen und Megasporen. Megasporen wachsen aus und Mikrosporen bilden
einen Mikrogametophyten, Sparmatiden und schließlich Spermatozoide, die in den Megasporen den
Gametophyten (Megagametophyten) bilden. Es folgt die Syngamie und es entsteht ein junger
Sporophyt, der während der frühen Entwicklungsphase vom Megagametophytengewebe umhüllt ist.
Zum Schluss entsteht wieder der adulte Sporophyt und bildet die Sporangien.

Struktur der Farne:
Schachtelhalme haben zum Beispiel einfache Gefäßbündel ohne Dickenwachstum. Das Phloem liegt
wie bei allen Pflanzen außen und das Xylem innen (in Blättern Xylem oben und Phloem unten). Die
Psyliphyten (Gabelblatt) hat sehr reduzierte kleine Blätter => fast nur Achsen. Vor etwa 350 Millionen
Jahren entstanden die ersten Steinkohlewälder mit Bärlapppflanzen, Farnpflanzen und
Schachtelhalmen und die ersten Farn und Samenpflanzen sind auch 360 Millionen Jahre alter datiert.

Wirtschaftliche Bedeutung:
    1.) Waldökologie, besonders in den Tropen (als Wasserspeicher)
    2.) Zierpflanzen
    3.) Blattrachis für Körbe
    4.) Gewisse Bedeutung als Nahrungsmittel (Z.B. junge Farnwedel)
    5.) Erdölprodukte: Kohle => sehr wichtig.
Der Keulenbärlapp wurde früher auch als Heilpflanze verwendet und Sporenpulver der Farne für
pyrotechnische Effekte. Spenophyllum und Calamites hatten auch sekundäres Dickenwachstum (Holz)
sind aber schon ausgestorben.

Gymnospermen:

Allgemeine Charakterisierung:
   1.) Haben Leitgewebe
   2.) Sind holzig
   3.) Samenanlagen (evolutiver Neuerwerb)
   4.) Samen
   5.) Samen frei (nackt) auf Schuppen (Blättern)
   6.) Windbestäubung
   7.) Meist immergrün
   8.) Kein Wasser für die Befruchtung nötig

Aufbau des Blatts und der Gymnospermen bei der Föhre:
Als Leitbündel liegt das Xylem an der Oberseite und das Phloem an der Unterseite. Umgeben
werden die Leitbündel von einem Transfusionsgewebe und einem Mesophyll. Des weiteren
gibt es noch eine Epidermis und Harzkanäle.

Samenanlagen (Ovulum): Ist das Organ der Samenpflanzen, das den weiblichen
Gametophyten enthält. Der Gametophyt ist umgeben vom Megasporangium (= Nucellus, der
aus der Megaspore entsteht) und dieser ist umgeben von einem oder zwei Hüllelementen
(Integumenten = Samenschale = Testa)
Die Samenanlage wandelt sich schließlich zum Samen.
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Samenanlagen bestehen aus der funktionalen Megaspore, die vom Megasporangium
(Nucellus) und Hüllelementen (Integumenten) umgeben sind.
Der Vorfahre der Samenpflanzen ist vermutlich 385 Millionen Jahre alt und durch die
Thelome sind wahrscheinlich die Hüllstrukturen (Integumente) entstanden. Das
Megasporangium wird heute von einem Tragblatt (Deckschuppe und Samenschuppe) gehalten
und bildet einen weiblichen Zapfen.

Männliche Zapfen sind tragblattartige Strukturen mit zwei Mikrosporangien pro Tragblatt.
Die Pollenkörner = Mikrosporen mit noch unreifem männlichen Gametophyten bestehen aus
einer Generativzelle, zwei Prothalliumzellen und einer Pollenschlauchzelle und ist mit
Luftsäcken zur Verbreitung bestückt.

Bestäubung: Bei den Gymnospermen erfolgt die Übertragung des Pollens vom
pollenproduzierenden Zapfen (männlich) direkt durch den Wind zur Samenanlage (weiblich)
=> wegen Windverbreitung viele Sporen.
Bei den Angiospermen erfolgt die Übertragung des Pollens von der Anthere (männlich) zur
Narbe (weiblich) => nicht direkt sondern zum Fruchtblatt; Übertragung durch Tiere/Wind.

Reife weibliche Zapfen => Samen:
Haben eine hypocotyle-Wurzelachse und ein Apikalmeristem oben und unten. An der unteren
Seite befindet sich eine Wurzelhaube und an der oberen ein oder mehrere Keimblätter.
Umgeben wird das ganze von einem weiblichen Gametophyten und einer Samenschale.

Zyklus der Gymnospermen (am Beispiel der Föhre):
Nach der Meiose entstehen die Mikrosporen und Megasporen. Es entstehen vier Megasporen,
wobei drei zugrunde gehen nur eine Samenanlage entsteht mit Megagametophyt und
Archegonium => Bestäubung durch Mikrosporenpollenkorn. Der Mikrogametophyt keimt
schließlich im Megagametophyten. Es entsteht viel Zeit dazwischen => über ein Jahr vergeht
zwischen der Bestäubung und der Befruchtung.
Es entsteht eine Zygote und ein sich entwickelnder Embryo, der von dem Megagametophyten
und der Samenschale umgeben ist. Es entwickelt sich schließlich der Sporophyt und
männliche und weibliche Zapfen. Weibliche Zapfen mit Samenanlage und Samenschuppe und
innen ist eine Megasporenmutterzelle => Meiose. Männliche Zapfen bilden Mikrosporophyll
mit Mikrosporangien (jeweils zwei) => Mikrosporen Mutterzellen => Meiose.

Systematik der Gymnospermen:
          - Coniferophyten (Koniferen)
          - Gingkophyten (Gingko ist laubwerfend und zwei Samenanlagen)
          - Cycadophyten (Palmfarne)
          - Gnetophyta
          - Pteridospermophyta (Samenfarne = ausgestorben)

Die Cordaites (aus Koniferen) ist ausgestorben und 380 Millionen Jahre alt.
Der Gingkobaum ist ein „lebendes Fossil“ und der einzige der Gingkophyten.
Welwitscha aus den Gnetophyten hat nur eine Art und ist eine Pflanze der Wüsten und
Halbwüsten. Sie ist eine monotypische Gattung und endemisch in der Wüste Namib. Sie wird
mehrere hundert Jahre alt und hat nur ein Blattpaar, das bis zu 2*3 Meter lang sein kann. Das
Wurzelsystem kann einen Radius von bis zu 17 Metern erreichen.
Gnetum aus den Gnetophyten hat 28 Arten und bildet typische Laubblätter aus.
Ephedra aus den Gnetophyten hat 40 Arten und wächst am Meer (Meersträubel)
Pteridospermophyten sind ausgestorben.

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Wirtschaftliche Bedeutung:
   1.) Holz (Bauholz) für Gebäude und Möbel
   2.) Papierfasern: Für Zeitungen, Zeitschriften und Bücher
   3.) Zellulose: Cellophan, Kunstseide, Nahrungsmittel
   4.) Harze: Terpentin, Lacke, Kanadabalsam
   5.) Als Ziergehölze

Angiospermen: (04.12.07)
Allgemeine Charakterisierung:
   1.) Karpelle zum Schutz und zur Bildung der Früchte (= Samenanlage innerhalb eines
       Fruchtknotens)
   2.) Blüten
   3.) Doppelte Befruchtung
   4.) Holzig oder krautig
   5.) Primär Tierbestäubung (sekundär auch Windbestäubung)

Aufbau der Blüte:
Die Blüte ist kein eigenes Organ, sondern ein Sprossabschnitt mit beschränktem Wachstum.
Der Blütenstiel geht über in einen Blütenboden. Narbe, Griffel und Fruchtknoten bilden das
Karpell (weiblich) und Anthere und Filament das Staubblatt (männlich). Die Blütenhülle
besteht aus Kelchblättern und Kronblättern, wobei Monokotyle keine grünen Kelchblätter
haben. Auf dem Fruchtknotenfach mit der Samenanlage wächst der Griffel und darauf die
Narbe (auch ohne Griffel möglich).

Ursprung der Blütenblätter:
Zwei Theorien gibt es dazu. Die wahrscheinlicher ist, dass Megasporophylle zu den
Fruchtblättern und Mikrosporophylle zu den Staubblättern geworden sind. Ein anderes Wort
für Angiospermen sind auch Magnoliaphyten.
Hypothetische Entwicklung der Megasporophylle der primitiven Angiospermen aus Cycas-
ähnlichen Vofahren. Laubblätter mit Kernen Falten sich ein => nach einer großen
Ausdehnung entsteht eine Narbe.
Die Stellung des Fruchtknotens kann unterschiedlich sein. Sie können Oberstängel ausbilden,
eine Mittelstellung haben, oder in der Blüte eingesunken sein.
Placentation: Ursprünglich waren alles freie Fruchtblätter => sie sind zusammengerückt und
verwachsen => verschiedene Varianten z.B. Zentralwinkelständige Placentation oder Stellung
am Rand,...
Primitive Staubblätter von Angiospermen mit Entwicklung des Pollensacks siehe S. 335 im
Skript.
Pollensack = Mikrosporangium bestehend aus Anthere und Filament bildet reife männliche
Gametophyten => Pollenschlauch bestehend aus einer vegetativen Zelle (Pollenschlauchkern)
und generativen Zellen (geteilten Spermazellen).

Infloreszenzen:
           a.) Einfache Inflozeszenzen: Kätzchen und Ähren (Windbestäubung), Trauben
               (z.B. bei Glockenblumen bildet Blüten in Achseln der Tragblätter), einfache
               Dolden und Doldentrauben.
           b.) Zusammengesetzte Infloreszenzen: zusammengesetzte Dolden, Rispe, Korb
               (flach) oder Köpfchen.



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Früchte:
Sind Organe der Blüte, die die Samen bis zur Reife umschließen und dann der Ausbreitung
dienen.
Ahorn und geflügelte, einsamige Nuss haben Flügel für die Windverbreitung. Hülsen haben
nur ein Fruchtblatt => Samen lange eingeschlossen und bei Reife ausgeschleudert.
Bei der Kapsel (Schlafmond) werden die Samen ebenfalls über den Wind verbreitet (nach
Vertrocknung) und Löwenzahn ebenfalls durch Windverbreitung.
Fleischige Früchte:
Grundform ist die Beere (Tomate) oder Kürbis (Panzerbeere). Paprika sind saftige Kapseln
und bei Steinfrüchten ist der innere Teil verholzt (Stein), Fleisch und Haut liegen darum. Im
Stein sind die Samen enthalten (Pfirsich oder Kirsche). Sammelnussfrüchte (Erdbeeren) oder
Sammelsteinfrüchte (Himbeeren) gibt es auch noch.

Lebenszyklus der Angiospermen:
Wir haben einen dominaten Sporophyten. Er bildet durch Filament und Antheren einen
Pollensack mit Mikrosporenmutterzellen aus (Mikrosporangien) und eine Megasporophylle
bestehend aus Griffel, Narbe und Fruchtknoten mit Megasporenmutterzelle (Nucellus =
Megasporangium).
Es kommt zur Meiose und Gametophyten entstehen. Die Anthere reißt auf und entlässt die
reifen Pollenkörner und der Nucellus wird zur Embryozelle (Megaspore) und schließlich zum
achtkernigen Embryosack (Megagametophyt) => Pollenkörner setzten sich auf die Narbe und
bilden einen Pollenschlauch aus, der mit dem keimenden Pollenkorn einwächst. Es kommt zur
Befruchtung und zur Syngamie und schließlich entsteht ein junger Embryo (2n) und ein
Endosperm (3n)

Bestäubung:
Erfolgt bei den Angiospermen über Tierbestäubung (Zoogamie oder Zoophilie), vor allem
durch Insekten. Es erfolgt eine Übertragung des Pollens von der Anthere (männlich) zur
Narbe (weiblich auf Karpell). Inkompatibilitätsfaktoren verhindern dabei eine
Selbstbestäubung.

Doppelte Befruchtung:
Fruchtknoten besteht aus einer Fruchtknotenwand, dem Griffel der Narbe, einem äußeren und
inneren Integument, einer Samenanlage mit Funiculus, einer Makropyle und einem Nucellus
sowie einem Embryosack mit Eiapparat und sekundärem Embryosackkern und Antipoden.
Wächst der Pollenschlauch ein werden Spermakerne entlassen und es entsteht eine Zygote
(2n) in einem der beide Synergiden, das andere wird zerstört. Nur einer der beiden
Spermakerne verschmilzt mit der Eizelle, der andere verschmilzt mit zwei Pollenkernen und
es entsteht ein Nährgewebe = sekundäres triploides Endosperm (3n).

Phylogenetik:
Die Gnetales sind die nächsten Verwandten der Angiospermen (monophyletische
Schwesterngruppe)
Die doppelte Befruchtung wurde auch bei Ephedra und bei Gnetum nachgewiesen.
Die ältesten Funde von Angiospermen sind 126 Millionen Jahre alt => aus der Kreidezeit.
Der Ursprung liegt möglicherweise in der Gondwanazone, weil man dort fossile Funde fand,
die ca. 110 Millionen Jahre alt waren.
Sie werden eingeteilt in die Dicotylen mit 190.000 Arten (Magnolienklasse) und die
Monokotylen = 60.000 (Lilienklasse)
Unterschiede der dikotylen und monokotylen Pflanzen siehe Seite 338.


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Im phylogenetischen Baum auf der Basis von mehreren molekularen Markern, sieht man, dass
die Monokotylen innerhalb der Dikotylen liegen und daher nicht die Basis der Dikotylen sind.
Auf Basis von fünf Genen, konnte man erkennen, dass die Dikotylen keine natürliche Gruppe
sind (Kunstbegriff).
Die Monokotylen gibt es ebenfalls schon seit der Kreidezeit und sind ca. 115 Millionen Jahre
alt.

Wichtigste Familien der Angiospermen:
   1.) Asteraceae (Korbblütler) mit 21.000 Arten. Hierzu gehören die Sonnenblumen mit
       ihren Pseudoblüten, der Löwenzahn, die Aster, das Edelweiß, die Kamille und der
       Spargel
   2.) Orchidaceae (Orchideen) mit 17.500 Arten. Haben meist keine Kelchblätter und eine
       komplexe Bestäubung. Hierzu gehören Cymbidium, Ragwurz Ophrys können
       Hummeln imitieren zur Pollenverbreitung, Sumpfstendel, Frauenschuh und
       Waldhyazinthe.
   3.) Fabaceae (Schmetterlingsblütler) mit 16.400 Arten. Blütenbau besteht aus einer
       Fahne, einem Schiffchen und zwei Flügeln => Schmetterlingsform. Hierzu gehören
       der Goldregen, Luzerne (Futterpflanze), Sojabohne und Erbse.
   4.) Rubiaceae (Kaffeegewächse) mit 10.700 Arten. Haben vierzählige Blüten. Hierzu
       gehören der Kaffee, das Leberkraut (Galium), die Aspernha und die Ixora.
   5.) Poaceae (Süßgräser) mit 7.950 Arten. Die Blüten des Glatthafers dienen der
       Windbestäubung. Weizen liegt in der Ähre vor. Die Einjahrsrippe gehört auch zu
       dieser Art und der Mais (Kolben wenn Blütenstandachse verdickt)

Wirtschaftliche Bedeutung der Angiospermen:
   1.) Holz als Baumaterial
   2.) Fasern (Baumwolle;Leinen)
   3.) Nahrungsmittel
   4.) Getränke
   5.) Arzneimittel (80% aller heute verwendeten Heilmittel stammen ursprünglich von
       Angiospermen)
   6.) Zierpflanzen

Vegetation: (06.12.07)
Vegetationsungersuchungen:

Areal = Das Verbreitungsgebiet eines Taxons. Bei der Verbreitung der Angiospermen können
das kleine oder große Vorkommen sein => siehe Skript S.341.
Verbreitung der Tannen (Abies): Das Areal wurde im Plästozen in disjunkte Areale
zersplittert. Neue vikariierende Arten entstanden, die aber bei einem Aufeinandertreffen
immer noch hybridisieren können => keine genetische Trennung.
Arealgrenzen der Buche: Sind abhängig von limitierten Faktoren z.B. zu starker Frost (< -
30°C) oder zu geringer Niederschlag (< 500mm).
Alexander von Humboldt war ein deutscher Naturforscher und der Begründer der Pflanzen-
Biogeographie. Er war auch Mitbegründer der wissenschaftlichen Geographie und machte
Forschungsreisen in Europa, nach Süd- und Nordamerika und Zentralasien.
In Südamerika war er mit Bonpland => Venezuelareise Orinokodelta und am Amazonas =>
fand heraus, dass beide Flüsse miteinander in Verbindung stehen.
Zweite Reise von Kuba nach Lima über die Anden mit Mauleseln.


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Wichtige Errungenschaften waren die Untersuchungen der Vegetationszonen in den Gebirgen
verschiedener Klimazonen (Equador, Frankreich, Schweden).
Vegetation = Gesamtheit der Pflanzenformation in einem Gebiet.
     Es gibt parallelen zwischen zunehmender Höhe und zunehmendem Breitengrad (S.
       344)

Ein weiterer Forscher, Augustin-Pyrame de Candolle (Schweizer Botaniker) hat die Erde in
Regionen aufgeteilt (Zonierungen 1820 in Geographie botanique).

Der Temperaturbereich des Lebens höherer Pflanzen liegt im Optimum zwischen 10 und 35
°C. Höhere oder niedrigere Temperaturen werden aber ertragen. Zum Vergleich: Polaromonas
bis 3°C und Pyrolobus bis 113°C.
Durch Abschwächung der Sonnenstrahlung durch die Erdatmosphäre entstehen
Temperaturunterschiede in Abhängigkeit von der Dicker der Schicht, die durchdrungen
werden muss. Wirkung der Sonnestrahlen ist auch von Einfallswinkel abhängig (und
Oberfläche) und er variiert mit den Jahreszeiten und Tageslängen.

Auch Winde spielen für die Vegetation eine besondere Rolle. Wichtigste sind der
Westwinddrift und die Passatwinde.
Niederschlagsmengen sind ebenfalls ein wichtiges Kriterium. Reichen von 100mm (Wüsten)
bis zu über 2000 mm (tropische Regenwälder).
Auftreten von Frösten auf der Erde reichen von frostfrei (Äquatorgebiet) bis –40°C (boreales
Gebiet) und Polareis.
Thermische Vegetationszonen sind: tropische Zone, nördlich Temperiert (Meridional,
Nemoral, Boreal) und südlich Temperiert (Austral) sowie Nordpolar (Arktisch) und Südpolar
(Antarktisch)

Das alles sind Abhängigkeiten der Verbreitung von bestimmten Arten.

Klima kontrolliert Pflanzenverbreitung:

Klimadiagramme bestehen aus einer Temperaturkurve und einer Niederschlagskurve.
Zusätzlich haben sie noch ein Zeitachse. Es wird die mittlere Temperatur und der mittlere
Niederschlag ermittelt. Liegt die Temperaturkurve über der Niederschlagskurve ist das Klima
arid (sehr trocken, z.B. Wüste). Liegt die Niederschlagskurve über der Temperaturkurve
haben wir meist gemäßigtes Klima (Temperate Zone) und ist die Niederschlagskurve über
100 mm über der Temperaturkurve => euhumid (z.B. Regenwald oder hochalpines Klima).
Der Gesamteindruck von Afrika: Viele euhumide Zonen aber auch Wüstenbereiche (arid).
In Südamerika (Chile) haben wir im Nordbereich aride Zonen (Anden und Wüsten), zentral
mediterranes Klima und im Süden ist es feucht (euhumid Regenwald).
Klima und Vegetation (Beispiel Peru/Equandor)
Perhumid,euhumid und subhumide Zonen => perhumider, optimaler und saisonierter
Regenwald. Semihumide Zonen => Regengrüner Wald. Danach hygrische Waldgrenze =>
semiaride, aride und peraride Zonen => Trockengehölze, Halbwüste und Vollwüsten.

Boden:
Auch der Boden hat Einfluss auf das Pflanzenwachstum. Bodentypen sind Klimaabhängig. In
kalten Regionen haben wir braune bis graue Böden, in heißen Gebieten eher rote Böden.




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Ökologische Strategien der Pflanzen:
Überdauerung durch Knospenschuppen (Phanerophyt), Überdauerung im Boden (Geophyten)
oder durch Samenverbreitung (Therophyten),....
Studie über Adonispflanzen => Temperaturbereich bei allen Arten sehr groß, größte
Unterschiede liegen in der Feuchtigkeit (eher unwichtig)

Phylogenetische Merkmale:
Knospen halten Temperaturen bis zu –47 °C aus, Rinde ebenfalls, Jungpflanzen bis –36°C nur
Blüten und Blätter halten maximal –2 bis –2 °C aus.

Biome:
Sind grundsätzliche Vegetationstypen, die unter unterschiedlichen Klima- und
Bodenbedingungen unterschiedlich ausgebildet werden.
Beispiele für Biome: Regenwälder, Savannen, Steppen, Wüsten.
Tropischer Regenwald ist in Schichten gegliedert => Stockwerkbau. Hat ein geschlossenes
Kronendach.
Wüsten: Sahara (Algerien), Gibsonwüste (Australien), Atacoma (Chile).
Grasland und Savannen: Pflanzen haben einen großen Wurzelbaum weil es relativ wenig
Wasser gibt. Steppen (Mongolei), Baumsavanne (Cerrado oder Kenia).
Laubwerfende Wälder: Im temperates Klima => Gliederung in Schichten: Moosschicht =>
Krautschicht => Strauchschicht => Baumschicht (großer Wurzelraum).
Eichenwald (USA), Buchenwald (Österreich), Eichenmischwald (Nordost China).

Florenreiche und Florenregionen:
Flora = Pflanzenbestand einer bestimmten Region.
Chorologie = Arealkunde: Wissenschaft der Verbreitung der Sippen
Endemiesche Arten = Sippe, die auf ein bestimmtes (kleines) Gebiet begrenzt ist.
Florenreiche: Holarktis, Neortropis, Paläotropis, Kapensis, Australis und Holantarktis. Die
Reiche sind untergliedert in Florenregionen (z.B. Modell von Takhtajan).
Südeurosibirische Florenregion (nach Walter und Zohary). Beispiele von Florenprovinzen
Atlantische Provinz, Mitteleuropäische Provinz, Submediterrane Provinz.

Neue Methoden:
Vergleich der aktuellen Vegetation mit der theoretisch möglichen über Computermodelle.

Paläovegetation:
Vergleich der europäischen Vegetation vor 20.000 Jahren und vor 10.000 Jahren. Vor 20.000
Jahren mehr Inlandeis vor allem in England und Skandinavien. Vor 10.000 Jahren schon viel
Eis zurückgegangen und gemäßigteres Klima.
Erforschung der Paläovegetation erfolgt mittel Pollenprofilen und daraus ergegen sich die
Vegetationskarten.
Im Zug dieser Forschung fand man heraus Kiefer (pinus longaeva) => kann über 8000 Jahre
alt werden.

Einfluss des Menschen auf die Pflanzenverbreitung:
Veränderung der Standortbedingungen:
Negativ: Arealverdünnung => Arealverkleinerung => Gefährdung => Aussterben und
Verarmung der Flora.
Positiv: Arealverdichtungen und Mithilfe bei der Ausbreitung (Arealausweitung) durch
Transport oder Standortwechsel. Außerdem anthropogene Verbreitung der Pflanzen
(Anthropochorie) => Bereicherung der Flora.

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Pflanzen-Biogeographie: (11.12.07)
Biogeographie: Phytogeographie (= Geobotanik) + Zoogeographie
Ist die Wissenschaft, die versucht, räumliche Verteilungsmuster der Diversität zu
dokumentieren und zu verstehen (zu deuten).
Ist auch die Erforschung der Verteilung der Organismen in Raum und Zeit.

Floristische Phytogeographie: (Taxa/Flora) = Chorologie (Arealkunde)
Ökologische Phytogeographie: (Pflanzengesellschaften/Vegetation) = Vegetationsökologie

Beispiel am Menschen: Ursprungszentrum des Menschen liegt in Afrika. Vor 130.000 Jahren
kam es zur Auswanderung in die verschiedensten Erdteile, die in verschiedenen Zeiten
besiedelt wurden. Neuguinea => Einwanderungen aus China.
Europa vor 40.000 Jahren.

Historische Entwicklung:
          - Carl Linnaeus (Mitte des 17 Jahrhunderts) => Arche Noah (sehr biblisch
             orientiert)
          - Alexander von Humboldt mit Bonpland (frühes 18. Jahrhundert) =>
             Untersuchung der ökologischen Faktoren
          - J.D. Hooker (Mitte bis Ende des 18 Jahrhunderts) => war ein Freund Darwins
             und untersuchte vor allem die historischen Faktoren
          - Darwin (Mitte bis Ende des 18. Jahrhunderts) => Evolutionäre Perspektive und
             biologische Faktoren untersucht.

Die für biogeographische Interpretation notwendige Information:
    Ergebnisse von Kartierungen der Verteilung der Pflanzen (z.B. Kartierung
       Österreichs)
    Fossile Daten: Am Beispiel der Familie der Lungenfische => Funde auf der ganzen
       Welt. War im Mesozoikum weltweit verbreitet. Heute gibt es noch einen rezenten
       Vertreter in Australien
       Fossiluntersuchungen sind aber begrenzt, da die geologischen Angaben (ältere
       Schichten) begrenzt sind.
    Wir brauchen eine gute taxonomische Kenntnis, aber die ist begrenzt durch die Anzahl
       und Spezialinteressen der Botaniker
       Große Anzahl der Variation von Spezies und Taxonen.
    Wir brauchen phylogenetische Analysen. Dadurch kann auch die Herkunft speziell
       untersucht werden mittels „area cladogrammen“. Man bekommt Erkenntnisse darüber,
       wie die Einwanderungsschritte in einzelnen Regionen stattfanden
    Ökologische Merkmale: z.B. Temperatur (heiß/kalt), Wasser,....

Verbreitung: Pollensporen oder Samenverbreitung (Diasporen)
          - Anemochorie (Windverbreitung) mit Hilfe von Haar- oder Flügelstrukturen
          - Epizoochorie (Ausbreitung außen an Tieren hängend) mit Hackenstrukturen.
          - Endozoochorie (Ausbreitung über Tierfraß und Ausscheidungen)
          - Antochorie (pflanzliche Ausbreitungsmechanismen) mit
             „Explosionsmechanismen“

Beliebte Ausbreitung ist über Vögel => jährliche Wanderungen und festgelegte Routen.
Sporen können auch ohne Tiere verbreitet werden => Meeresüberwindung durch Strömungen.
Zum Beispiel werden tropische Früchte und Samen an der Westküste Islands angespült.

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Wie entstehen neue Sippen?
Zwei Hypothesen: Durch Ausbreitung: Anfangs gibt es ein Areal mit Barriere. Die
Verbreitung erfolgt unter Überwindung der Barriere => Unterschiedliche Populationen.
Durch Vikarianz (= Stellvertretung): Ein Areal wird durch eine Barriere geteilt (z.B. Gebirge
oder Vulkan) => Unterschiedliche Populationen.
Vikarianz kann auch bei der Überwindung von Landbrücken entstehen.

Vulkanismus und Kontinentaldrift:
Alfred Wegener war ein deutscher Meteorologe, Geologe und Polarforscher. Ist Begründer
der Theorie der Kontinentalverschiebung => wesentliche Grundlage für das Modell der
Plattentektonik. Die Basis bildeten hierfür schon Kartographen des 17 Jahrhunderts, denen die
Ähnlichkeiten des Küstenverlaufs auffiel.
US-Geologe Harry Hess war Mitbegründer der Theorie => Ozeanbodenspreizung erklärt.
Durch vulkanische Aktivität kommt es zu einer Spreizbewegung des Meeresbodens
(Auseinanderschiebung der Kontinentalplatten) und an einer anderen Stelle zu einer
Subduktionszone (Zusammenschiebung).
Beispiel: Entstehung der Hawaiiinseln durch Vulkanismus über „Hot Spots“ => je nach
Gleiten der Platte entstehen Vulkane und alte und junge Inseln => Knick in der
Bewegungsrichtung.
           - Kontinente sind „Reisende auf den Platten der Erdkruste“
           - Divergenzzonen: Platen weichen auseinander (ozeanische Rücken)
           - Konvergenzzonen: Platten bewegen sich aufeinander zu (Subduktionszonen =
               Marianengraben)
Früher gab es einen Großkontinent (Pangäa) => im Mesozoikum folgte eine
Auseinanderweichung => Bildung von zwei Kontinenten (Laurasien und Gondwana) am
Ende der Trias vor 180 Millionen Jahren.

Eiszeit Einflüsse:
Würm Eiszeit vor 18.000 Jahren => viel Gletschereis in Europa. In den Gebirgen folgte eine
Höhenverschiebung der Vegetationszonen während des Pleistozäns vor 17.000 Jahren =>
Während der Eiszeit sah es in den Gebirgen viel karger aus.
Es gab während der Zeit auch Landbrücken, z.B. in Südostasien (vor 17.000 Jahren). Der
Meeresspiegel lag 100-160 Meter unter dem jetzigen Niveau => neue Verbreitungswege und
Wanderung nach Australien.

Auswirkungen der Eiszeit:
Veränderungen der Umwelt:
          - Ortsänderungen, neue Zusammensetzung von Gesellschaften
          - Veränderung in Klimazonen und Vegetationszonen
          - Weiß ich nimmer hab die Seite leider nicht!

Reaktionen der Pflanzen:
          - manche Arten konnten „mitziehen“
          - andere Arten blieben und adaptierten sich an die neuen Verhältnisse
          - wieder andere Arten büßten Lebensraum ein oder starben aus.

Ursprungszentren und Ausbreitungsarten:
Zum Beispiel die Wanderroute des Johanniskraut. Ursprung in Chile => Wanderung nach
Australien und Asien.



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Kriterien für Ursprungszentren:
            - höchste Artenzahl
            - Vorkommen von primitiven und vor allem nahe verwandten Arten
            - Kontinuität und Zusammenlaufen der Ausbreitungsrouten
            - Die Richtung (Flug von Zugvögeln)

Disjunktion am Beispiel der Tannen => siehe vorher irgendwann.

Fallstudie: Hypochaeris (Ferkelkraut) => Europa 15 Arten und in Südamerika 45 Arten.
Entstehung und Trennung der Arten durch Chromosomenumbauten.

Pflanzen auf Inseln: (13.12.07)
Historische Erläuterungen:
Charles Darwin (1809-1882) => Galapagos Inseln
Alfred Russel Wallace (1823-1913) => Indonesien Malaysia schrieb “Island Life”

Man unterscheidet ozeanische Bildungen wie Vulkaninseln oder Koralleninseln (Juan
Fernandez, Galapagos, Hawaii und Kanaren,...) und kontinentale Bildungen aus
mesozoischen, känozoischen oder noch älteren Gesteinen (Kreta, Rhodos, Sizilien,
Madagaskar,…).

Vulkanische Inseln:
Entstehen aus „hot spots“ und Vulkanen z.B. die Hawaii Inseln. „Hot spots“ verschieben sich
durch die Plattenbewegung => alte Hawaii Inseln (6 Millionen Jahre) und junge Inseln (< als
1 Million Jahre). Höchster Berg auf der Hauptinsel von Hawaii ist 4000 Meter hoch aber
unter dem Meer 6000 Meter => 10.000 Meter insgesamt.
Auch die Juan Fernandez Inseln mit der Robinson Cruso Insel gehört zu den vulkanischen
Inseln = 670 km vom Festland entfernt (Chile).
Vulkane im Pazifik bilden unterirdische Berge auf dem Grund des westlichen Pazifik =>
bildet einen Teil der Landbrücke.

Pflanzen auf Inseln- Holzigkeit:
Entstehung von holzigen, endemischen Arten auf den Juan Fernandez Inseln (Dendroseris)
Korbblütler siehe Skript.
Auf den Hawaii Inseln Gattung Cyanea Campanulaceae = Glockenblumengewächse und
endemisch auf den Hawaii Inseln.

Ausbreitung durch den Wind (übers Meer):
Olearia megalophylla (Asteracea) zahlreiche Arten in Australien und Neuseeland =>
Ausbreitung durch den Wind.
Besonders kleine Samen und Sporen (staubartig) werden über eine große Distanz verbreitet.

Ausbreitung übers Meer:
Leichte und stabile Bauweise für Verbreitung im Meer. Beispiel Island: Anspülung von
Inselsamen z.B. Kokosnüsse.

Ausbreitung durch Vögel (Zugvögel oder von Insel zu Insel):
Samen werden epizoochor (außen am Gefieder) oder endozoochor (innen durch
Ausscheidungen) verbreitet.


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    Anteile verschiedener Ausbreitungsmodi hängt von der Art ab. Drift und
     Vogelverbreitung spielen dabei meist die größte Rolle.

Verlust der Ausbreitungsfähigkeit:
Die Fähigkeit zur Ausbreitung kann auch verloren gehen. Zum Beispiel beim Bidens
(Zweizahn = Asteraceae) hat Borsten und Haken zur Verbreitung => Verlust der
Ausbreitungsfähigkeit von einigen Arten auf manchen polynesichen Inseln. Bei den
endemischen Arten der Hawaii Inseln gibt es das selbe Phänomen.
Beispiel an der Erythrina(= Korallenbaum) und der Colubrina => auf dem Kontinent gibt es
einen großen Luftraum zwischen den Zellen der Samen => Schwimmen und Verbreitung
durch Drift möglich. Auf den Inseln kleinere Lufträume => Samen können nicht mehr so gut
schwimmen.

Entwicklung der Diözie (=Zweihäusigkeit):
Entstehung von getrennt geschlechtlichen Arten z.B. Styphelia tamelameia und Schiedea
globosa.

Adaptive Radiation:
Evolution von großer ökologischer und phenotypischer Diversität in neuen Lebensräumen- in
Anpassung an neue ökologische Nischen.
Darwinfinken als Beispiel für adaptive Radiation => Schnäbel: Aufspaltung durch
Nahrungsspezialisierung.
Weitere Beispiele sind Aeonium Crassulaceae auf den kanarischen Inseln. Es gibt ca. 50
sukkulente Arten. Zwei Arten in Ostafrika, eine in Marokko, zwei auf Madeira, eine auf Kap
Verden und der Rest (44 Arten!!!!) auf den Kanaran => ähnlich verhält es sich mit Echium.
Scalesia (Kompositenbäume) sind endemisch auf den Galapagos Inseln (Adapt. Radiation in
Anatomie). Robinsonia ist endemisch auf den Juan Fernandez Inseln => Variation in der
Blattanatomie => Adaptive Radiation in der Anatomie => Zusammenhang zwischen
Dimensionen der Gefäße der Pflanzen und dem Niederschlag.
Argyranthemum (auf Kanaren): Blattformen => in warmen und feuchten Gebieten große,
gelappte Blätter, auf salzigem Boden (halophyten) breit und gelappt und auf trockenem Boden
schmal und zerschlitzt.
Im Kreuzungsdiagramm kann man aber sehen, dass es kaum genetische Barrieren gibt.

Der Gründereffekt:
Genbestand der Ausgangspopulation vom Festland => Genbestand der Gründerpopulation. =>
Genbestand wird übertragen.

Theorie der Inselbiogeographie:
Korrelation zwischen Größe der Inseln und Anzahl der Arten => kann eine Gerade sein oder
eine Exponentialfunktion. Berechnung mit Log Fläche/Artenzahl.
Kanarische Inseln, Madeira, Azoren, Kap Verde Inseln = Region von Makaronesien.
Zu den kanarischen Inseln gehören Teneriffa, Gran Canaria, Forte Ventura= größte Insel.
Auch sie sind vulkanisch und haben ein unterschiedliches Alter. Die östlichen sind 20
Millionen Jahre alt und die westlichen drei Millionen Jahre => gehören zu Spanien.
Rundum gibt es große Meerestiefen bis zu 2500 Metern.
Größe und Artenzahl (=Anzahl der Arten) größte Insel (Teneriffa) 2060 km² und 1079
Pflanzenarten, kleinste Insel (Hierro) 277km² und 391 Arten => Größe ist nicht direkt linear
mit der Artenzahl.
Gleichgewicht zwischen Anzahl von eingewanderten und ausgestorbenen Arten => weitere
Komponente ist Entfernung vom Festland.

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Ausbreitungsfähigkeit:
Vom Festland entweder wenig Ausbreitung oder gute Ausbreitung, andere Faktoren sind die
biologischen Eigenschaften von Pflanzen.
Vulkanausbruch 1883 auf Krakatan (Schrei von Munch) => Beobachtung der
Wiederbesiedlung von Pflanzen.

Inselkonzepte für die Biogeographie des Festlands:
Regenwälder in Sao Paolo => starke Reduktion. Nach einiger Zeit stehen Regenwälder wie
Inseln => wenn Abstand der Rodung zu groß wird folgt ein Aussterben.

Naturschutzkonzepte (Inseln):
         - Ganz ist günstiger als gesplittert.
         - Runde Formen sind am günstigsten
         - Splitterung ist nur gut wenn nicht in einer Linie
         - Brücken zwischen den gesplitterten Inseln sind von Vorteil

Einwirkungen auf Inselfloren:
Natürliche Faktoren:
           - Verlust an Fläche durch Absenkung oder Erosion.
           - Veränderung des Klimas
           - Veränderung des Substrats durch Verwitterung oder natürliche Feuer.
           - Biologische Veränderungen durch neue Konkurrenten, neue Räuber, Verlust
              von Partnerarten, Verlust von Schlüsselarten oder Verlust von Bestäubern

Vom Menschen verursachte Faktoren:
        - Schlägerung und Ernte
        - Einfuhr von Tieren wie Haustiere, wilde Haustiere, biologische Kontrolle
        - Einfuhr von Pflanzen wie Kulturpflanzen, Zierpflanzen oder Unkräuter.
        - Feuer: unbeabsichtigt oder beabsichtigt.

Fallstudie: Robinson Cruso Inseln
Starke Gefährdung endemischer Arten auf Inseln.

Nahrungsmittelpflanzen: (08.01.08)

Arten der wichtigsten Nahrungsmittel in Millionen Tonnen (siehe Skript S.412). Wichtig sind
vor allem die Poaceae = Süßgräser (alle Arten von Getreide).
Mit dem Einkommen des Menschen lässt sich auch die Nahrung bestimmen mit mehr
Einkommen werden ungesättigte Fettsäuren, gesättigte Fette, Zucker und tierisches sowie
pflanzliches Protein wichtiger. Kohlehydrate machen bei Menschen mit hohen Einkommen
nur ein Drittel aus, bei Menschen mit weniger einkommen ca. drei Viertel.

Vitamine mit wichtiger Verbreitung: Vitamin A => Nachtblindheit wenn es fehlt, Vitamin B2,
Vitamin C und Folicin und Niacinsäure.

Ursprünge der Landwirtschaft:
Die Landwirtschaft wurde erstmals vor 8000-9000 Jahren praktiziert und führte zum
entstehen der Hochkulturen vor ca. 5500 Jahren. Ursprung der Landwirtschaft ist im
Zweistromland Mesopotamien (Euphrat und Tigris).
Sumerer ab 3500 vor Christus, Ägypter 3100 vor Christus (am Nil) und Indus sowie die
Kenaan 2500 vor Christus. Damals gab es schon 5 Millionen Menschen auf der Welt.
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Älteste Funde der Darstellungen sind von Feigen aber auch die Sumerer machten bereits
Darstellungen ihrer Gerstenfelder (Skript S.414)
In Ägypten gab es dann erstmals bildliche Darstellungen der Landwirtschaft ca. 1450 vor
Christus.
Auch in China sowie in Nord und Südamerika + Zentralafrika gab es bereits frühe Formen der
Landwirtschaft, viele Anbaugebiete haben sich heute verschoben oder ausgebreitet.

Nachweise in Europa: Verbreitung der Landwirtschaft von Ost nach West. Die Nachweise
erfolgen mit Hilfe von Radiokarbonnachweisen von Töpferwaren (Gefäße für Landwirtschaft)
und nach DNA Daten => Zug der Menschan nach Nordwesten („Farmergene“)

Südamerika: Seit ca. 8000 Jahren gibt es Landwirtschaft von frühen Kulturen => in Peru
sehr dichte Gebiete. Hochkulturen ab ca. 4000 vor Christus aber nicht eindeutig
nachgewiesen. 1200 vor Christus gab es eine Hochkultur in Chavin. Bedeutender sind die
Inkas 1200 nach Christus.

Mittelamerika: Erster Anbau von Mais vor ca. 6000 Jahren.

Pflanzen aus Südamerika: Paprika/Chili, Kürbis, Bohne, Kartoffel, Mais, Erdnuss, Koka,
Baumwolle, Süßkartoffel, Maniok, Avocado, sowie Tomate, Vanille und Ananas.

Theorien welche die Anfänge der Landwirtschaft erklären:

   1.) Die Entdeckungstheorie (=Misthaufenhypothese) => Zufällige Entdeckung der
       Landwirtschaft, da Samen auf Misthaufen gekeimt haben => Idee zum Anbau.
   2.) Die Innovationstheorie: Sessile Zivilisationen entwickelten sich zunächst gefolgt vom
       Bedarf einer Landwirtschaft
   3.) Die „Wenn es notwendig wird“ – Theorie: Veränderungen in der Umwelt oder in der
       Population machen Landwirtschaft notwendig.

Obst und Nüsse temperater Regionen:

Rosacea: Haben die größte Bedeutung der Anbaumenge von Obst in temperaten Regionen.
Birne, Apfel und Steinfrüchte wie Pfirsich, Pflaume, Kirsche und Mandel gehören dazu.
Anbaumenge ca. 40 Millionen Tonnen pro Jahr.
Steinfrüchte bestehen aus einem Exocarp, dem Mesocarp (essen wir) und dem Endocarp =
Stein, in dessen inneren sich die Samen befinden.
Sammelnussfrüchte wie Erdbeeren und Sammelsteinfrüchte wie Himbeeren und Brombeeren
zählen auch dazu. Bei der Erdbeere wölbt sich der Blütenboden auf und wird dann fleischig.

Fragaceae: Zu ihnen gehören die Mandeln (= eigentlich Steinfrucht). Sie stammen aus
Vorderasien- Zentralasien und Anbau erfolgt am Mittelmeer und in Kalifornien. Auch die
Edelkastanie gehört zu dieser Gruppe. Hat große, spitze und elliptische Blätter. Die Frucht =
Nuss und wird vom Hochblatt umgeben. Heimat = Vorderasien. Anbau am Mittelmeer und in
Ostasien.

Nüsse: Haselnuss gehört zu den Birkengewächsen und die Heimat ist Europa bis zum
Kaukasus. Anbau in Italien und in der Türkei. Walnuss (Steinfrucht/Nuss) Heimat ist
Balkanhalbinsel und Vorderasien. Anbau in USA, China, Türkei und Italien. Beides sind
Kätzchenblüher => anemophile Pflanzen = Windbestäuber und getrennt geschlechtlich, sowie
monözisch =einhäusig.

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Ölsaatpflanzen: Olivenbaum (Steinfrucht) gehört zu den Oleaceae (Ölbaumgewächsen) und
haben vier Kronblätter. Seit 6000 Jahren im Mittelmeerraum beheimatet => Ölgewinnung.
Sonnenblumen (Asteraceae = Korbblütler) Archäne/Nuss (21 Millionen Tonnen pro Jahr).
Heimat ist Amerika und Anbau erfolgt in Europa, Russland und USA
Raps (Brassiraceae = Kreuzblütler): Die Frucht ist eine Schote aber es werden nur die Samen
genutzt. Rapsöl => industrielle Fertigung von Nahrungsmitteln und als Biotreibstoff. Heimat
am Mittelmeer. Anbau in Europa und China (20 Millionen Tonnen pro Jahr).

Pflanzen aus warmen Regionen:

Solanaceae: Sind die Nachtschattengewächse. Zu ihnen gehört die Paprika = Beere/saftige
Kapsel. Heimat ist Süd- und Mittelamerika. Die Tomate = Beere und Heimat in Südamerika
und die Aubergine = auch Beere und Heimat in Asien.

Panzerbeeren: Zu ihnen zählt der Kürbis (Heimat Süd- und Mittelamerika), die Gurke und
die Melonen => Heimat in Asien oder Afrika (28 Millionen Tonnen Wassermelonen pro Jahr)

Zitrusfrüchte: Heimat in Südostasien = Rutaceae: Sie enthalten ätherische Öle und sind
vorwiegend Beeren. Anbau in Brasilien, USA,.....
Zu ihnen gehören Orangen, Zitronen (Bäume bis 20 Meter hoch) und Mandarinen (erst im 19
Jahrhundert nach Europa gekommen).

Bananen:
Es gibt Obst und Kochbananen und die Heimat ist Südostasien.
Anbau in Ecuador, Indien und Brasilien (Kochbanane in Afrika). Musaceae = Dessertbanane
= Monokotyle Gruppe. Stauden sind krautig und mit “Scheinstamm” (aus Bananenblättern).
Sie sind getrennt geschlechtlich und bilden mehlige Beeren aus.

Kokosnuss: Ist eine Steinfrucht der Kokospalme (Palmengewächse) und ebenfalls
Monokotyl. Heimat ist Südostasien. Anbau erfolgt in Indonesien, Philippinen, Indien und Sri
Lanka. (39 Millionen Tonnen im Jahr). Sie besteht aus einem Exocarp, einem Mesokarp (gut
zum Schwimmen weil faserig) und einem Endokarp. Im inneren der Kokosnuss gibt es einen
kleinen Embryo, ein flüssiges und ein festes Endosperm.

Mango: Ist eine Steinfrucht (Sumackgewächse). Heimat: Südostasien; Mangobaum wird bis
zu 45 Meter hoch. Avocado: Gehört zu den Lorbeergewächsen und ist eine Beere. Heimat ist
in Mexiko => Bäume bis zu 15 Meter hoch.

Ananas: (Bromeliengewächse) und Monokotyl. Heimat ist Südamerika. Bei Fruchtreife
wächst sie zu eine Fruchtverband zusammen. Beeren verwachsen untereinander und mit
Tragblättern und Blütenstandachse => oberste Rest = Blütenstand ohne Blüten.
Anbau in Thailand, Brasilien, Afrika,...

Getreide:
Ist „grasartig“ => mit Knoten gegliederter Halm.
Haben lange schmale Blätter mit Blattschneide und der Blütenstand ist eine Ähre oder Rispe.
Haben unscheinbare kleine Blüten und sind anemophil (Windbestäuber). Frucht = Karyopse.
Bei der Karyopse ist die Fruchtwand mit der Samenwand verwachsen.




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Gerste: 180 Millionen Tonnen pro Jahr. Blüten/Fruchtstand ist eine Ähre. Heimat im
vorderen Orient und wird seit 9000 Jahren gezüchtet. Anbau: Russland, Kanada, Deutschland,
Frankreich.

Weizen: Ebenfalls eine Ähre. Heimat in Kleinasien. Anbau in China, Indien, USA, Russland,
Frankreich, Kanada. Durch Kreuzung mit Wildformen => Chromosomenveränderungen 2* 2n
Weizen (ursprünglicher), 4*2n Weizen veränderter und 6*2n Weizen (42 Chromosomen) gibt
es seit 5000 Jahren.

Hafer: Blüten/Fruchtstand ist eine Rispe. Anbau in Russland, Kanada, USA (48 Millionen
Tonnen pro Jahr). Roggen: Blüten/Fruchtstand ist eine Ähre. Heimat ist Kleinasien. Anbau in
Russland, Polen, Deutschland (32 Millionen Tonnen pro Jahr).
Hirse: Ist eine Rispe. Es gibt zwei Arten. Rispenhirse => Heimat in Asien, Anbau in
Russland Zentralasien und China. Mohrenhirse => Anbau in Afrika, Asien,...

Mais: Getrennt geschlechtliche Blüten und monözisch. Männlicher Blütenstand ist eine Rispe
und der weibliche Blütenstand und Fruchtstand ein Kolben. Anbau in den USA, China,
Brasilien, Mexiko, Argentinien (481 Millionen Tonnen pro Jahr). Herkunft vor 8000 Jahren
das erste Mal kultiviert => Heimat Mittel und Südamerika. Es gibt ca. 50.000 Maissorten.
Inkas Maisanbau in Peru auf Terrassen => heute fast wie damals (1600 n. Christus).

Reis: Seit 7000 Jahren kultiviert. Heimat ist Süd-China, Indien und Westafrika.
Blüten/Fruchtstand ist eine Rispe. Anbau: 95% in Asien: China, Indien, Südostasien, USA
und Italien. Nassreisanbau => Reis ursprünglich eine Sumpfpflanze, Wasser schützt vor
Unkraut.

Hülsenfrüchte: Hoher Eiweißgehalt der Samen und gehören zu den Schmetterlingsblütlern.
Haben nur ein Fruchtblatt aus dem die Hülse wird. Erbse (14 Mill. Tonnen pro Jahr), Bohne
(Gartenbohne und Fisole) bereits vor 8000 Jahren in Südamerika. Sojabohne
(Eiweiß/Fettpflanze) mit 100 Mill. Tonnen pro Jahr und Anbau in USA, Südamerika und
China. Hat 39% Eiweiß und 17% Öl.
Erdnuss: Heimat = Südamerika (Anden). Anbau: USA, Afrika und Südamerika. Genutzt
wird nur der Samen, nicht die Hülse und der Fruchtstiel wächst in die Erde.
Linsen: Seit 8000 Jahren im Mittelmeerraum angebaut. Acker-Saubohne und Luzerne =
wichtige Futterpflanze.

Sellerie: Gehört zu den Doldenblütlern. Es werden die Blätter und vor allem die Blattstiele
genutzt aber auch die Sprossknolle.

Zwiebel: Ist eine monokotyle Pflanze (=Zwiebelgewächse). Speicherorgan (Zwiebel) aus
gestauchten Blattbasen, die Nährstoffe und Wasser speichern. (Gartenzwiebel, Knoblauch,
Lauch).

Kohl: Ist ein Kreuzblütler. Genutzt werden die Blätter, Achsen, Sprosse und Blütenknospen.
Varietäten einer Art (Kohlsprossen, Blumenkohl, Brokkoli,...) alle von der Gruppe der
Cruciferae.

Spargel: Gehört zu den monokotylen Liliengewächsen. Es werden hauptsächlich Sprosse und
Achsen genutzt => Ernte erstt im zweiten Jahr. Artischocke => Blütenstandsboden wird
genutzt (Asteracea).


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Zuckerrohr: Achsen werden genutzt. Gehört zu den Poacea (Süßgräser) und macht 932 Mill.
Tonnen pro Jahr aus. Heimat ist Ostasien. Anbau: Indien, Australien, Thailand, Brasilien,
Karibik => ca. 50% Zuckerprodukte aus Zuckerrohr.

Kartoffel: gehört zu den Nachtschattengewächsen (Solanaceae) genutzt wird die
Achsenknolle. Heimat sind die Anden (Südamerika), Anbau = weltweit. Beeren sind giftig
und die Achsenknolle wächst an Stolonen (Wurzelausläufer) aus. 300 Mill. Tonnen pro Jahr
und verbreitet durch vegetative Vermehrung.

Radieschen und Rettich: Früchte sind Schoten. Genutzt wird die Wurzel (Hypocotyl) und
gehört zu den Kreuzblütlern.

Maniok: Anbau in den Tropen/Subtropen. Heimat ist Brasilien => Wolfsmilchgewächse.
Genutzt wird die Wurzelknolle und 137 Mill. Tonnen pro Jahr werden angebaut.
Süßkartoffel: 100 Mill. Tonnen pro Jahr und gehört zu den Windengewächsen. Heimat ist
Mittelamerika und Anbau dito.

Zuckerrübe: 286 Millionen Tonnen. Nutzung der Hauptwurzel/Rübe. Es gibt Zuckerrübe
und Futterrübe. Die Zuckerrübe wurde im 18 Jahrhundert aus der Futterrübe gezüchtet als
Alternative zum Zuckerrohr => 46% der Zuckerprodukte aus Zuckerrübe. Anbau:
Deutschland, Frankreich, Polen.
Karotte/Möhre: Doldenblütler und ebenfalls Nutzung der Hauptwurzel.

Gewürze und Duftpflanzen: (10.01.08)
Definitionen:

Gewürz: eine Zubereitung getrockneter Rinde, Wurzeln, Samen, Früchte und andern
Pflanzenteilen (seltener Laubblätter, und Blütenknospen), die hauptsächlich ihres Geruchs
wegen verwendet werden. Viele stammen aus tropischen Gegenden.
„Gewürzkräuter“: Zubereitung getrockneter Blätter bzw. Sprosse.

Heilpflanzen: „Kräuter“ für medizinische Zwecke verwendete Pflanzen und
Pflanzenprodukte.

Kraut/Kräuter:
a.) Arzneipflanze (Gegensatz zu Unkraut)
b.) krautige Pflanze (Gegensatz zu holziger Pflanze)
c.)Kohl z.B. Sauerkraut

Gewürze teilen sich in zwei Familien. Den Lamiaceae (Lippenblütlern) und den Apiaceae
oder Umbelliferae (Doldenblütlern). Bei den Lippenblütler verwendet man hauptsächlich die
Blätter (=Kräuter) und bei den Doldenblütler meist die Samen (Früchte) (=Gewürze).
Leonhart Fuchs 1542 „De Historia Stirpium“.

Wirkung:
Über Monotherpene (Hauptbestandteile der ätherischen Öle). Z.B. Menthol beim Salbei.

Frühe Verwendung:
Heimat der meisten Gewürze ist Asien => über arabische Seefahrer und Händler nach Europa
(Herkunft wurde geheim gehalten). Auch in Ägypten wurden Gewürze bereits verwendet.

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Koriander war in Rom bereits ein bekanntes Gewürz.

Entdeckungsfahrten:

Marco Polo: Venedig (1298). War ein venezianischer Händler => reiste nach China und
Südostasien und Indien auf dem Land und dem Seeweg. Handelsrouten 4000 vor Christus bis
1498 für Versorgung Europas mit Gewürzen und Seide über die arabische Halbinsel.

Vasco da Gama: (Portugiese): Hat das Kap der Guten Hoffnung umschifft und damit eine
neue Südostasienroute erschlossen. Seeweg nach Indien (Malabar Coast)

Columbus: 1492 Entdeckung Amerikas.

Holländer: Hatten vor allem Kolonien in „Ostindien“ => Indonesien (auf Jakarta in Java) und
auf den Molukken.

Wirtschaftliche Bedeutung:
Wohlstand in Europa => auch als Zahlungsmittel. Pestmasken gefüllt mit Kräutern zum
Schutz vor einer Ansteckung. Es entstehen Feinkostläden und Gewürzgeschäfte.

Gewürze im Überblick:

Der Kümmel:
Gehört zur Familie der Apiaceae (Umbelliferae) =Doldenblütler und kommt aus der
Mittelmeerregion. Genutzt wird vor allem die Frucht (eisamige, trockene, Spaltfrucht).
Erstfunde 3000 vor Christus. Verwendung: Brot, Likör/Schnaps, Schwere Speisen, Heilmittel.
Chemikalische Zutaten sind Acetaldehyde. Die Frucht ist mit der Samenwand verwachsen
und es gibt Ölgänge und Ölgefäße dazwischen.
Kreuzkümmel, Kumin: Heimat: Asien. Verwendung im Currypulver => Geschmack durch
Kuminal.
Koriander: Heimat: Kleinasien. Bestandteil vom Currypulver und als Heilpflanze zur
Verdauung. Auch die Blätter werden verwendet.
Anis: Heimat: Mittelmeer. Aroma: Anethol. Verwendung: Brot/Backwaren, Schnaps und als
Heilpflanze (Husten, Verdauung).
Fenchel: Heimat: Mittelmeer. Arome: Anethol.

Der Cardamom:
Gehört zur Familie der Ingwergewächse (Zingiberaceae). Ursprungsregion ist Sri Lanka
(Südindien). Genutzte Teile sind die schwarzen Samen. Verwendung: Auch im Currypulver,
Lebkuchen, Kaffee/Teemischung. Anbau auch in der Karibik und in Indien. Wichtige
chemische Zutat= Cineol.

Der Zimt:
Gehört zu den Lauraceae (Lorbeergewächsen). Stammt ursprünglich aus Indien und Sri Lanka
und verwendet wird die Rinde. Verwendung: Süßspeisen, Fleischgerichte,... Zimtbaum gibt es
schon 3000 v. Chr. in Indien. Wichtigste chemische Zutat ist Zimtaldehyd. Cassia-Zimt ist
billiger aber es ist Cumarin enthalten = gesundheitsschädlich.




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Die Gewürznelke:
Gehört zu den Myrtaceae (Gewürznelkenbaum). Ursprungsregion sind die Molukken (Anbau
auch in Sansibar und Madagaskar) und verwendet wird die getrocknete Blütenknospe. Ist ein
wichtiger Bestandteil für das Currypulver, Süßspeisen, Marmeladen und Wurst. Wichtige
chemische Verbindung ist Eugenol.

Der Ingwer:
Gehört zu den Zingiberaceae (Ingwergewächsen). Ursprungsregion ist das tropische Asien.
Verwendet wird die Wurzel (Rhizom). Ist ein Bestandteil im Currypulver und dient auch zum
Würzen von Fleisch und Fischgerichten. Wirkt außerdem antibakteriell. Anbau in Indien und
China. Wichtigster chemischer Bestandteil ist Zingeron.
Kuckuma, Gelbwurzel ist mit dem Ingwer verwandt und ist ebenfalls Bestandteil des
Currypulvers (gelbe Farbe). Anbau: Indien, Indonesien.

Die Muskatnuss und die Muskatblüte:
Gehören zu den Myristicaceae (Muskatgewächsen) und Ursprungsregion sind die Molukken.
Verwendete Teile: Bei der Muskatnuss = Der Same und bei der Muskatblüte = roter Arillus
(=fleischiger Samenmantel). Die Blüten sind getrennt geschlechtlich und zweihäusig und die
Frucht ist ein beerenartiger Balg.
Verwendung: Fleisch und Fischgerichte, Suppen, ....
Wichtige chemische Verbindung: Myristicin

Der Pfeffer:
Gehört zu den Piperaceae (Pfeffergewächsen) und Ursprungsregion ist Indien, Sri Lanka und
Madagaskar. Verwendete Pflanzenteile = getrockneten Früchte (Steinfrucht).
Verwendung: Universell zum Schärfen von Speisen. Anbau: Indonesien, Indien, Vietnam,
Malaysia, Brasilien. Wichtigste chemische Verbindung: Peperin.

Paprika und Chili:
Auch spanischer Pfeffer genannt gehört zu den Nachtschattengewächsen (Solanaceae) und hat
die Ursprungsregion in Mexiko und Mittel und Südamerika. Es werden die Beeren der
Pflanze genutzt. Universale Verwendung zum Schärfen von Speisen und Anbau in Indien,
China, Spanien, Mexiko, Pakistan und Marokko. Wichtige chemische Verbindung =
Kapsaicin.

Der Safran:
Gehört zu den Iridaceae (Irisgewächse = Monokotyl). Ursprungsregion = Naher Osten und
Indien. Es werden Blütenteile verwendet (nur Narben) = das einzige Gewürz von Blüten. Ist
ein sehr teures Gewürz und war in der Antike ein Luxusartikel. Man verwendet ihn um ein
Gericht goldgelb zu färben. Anbau: Iran, Mittelmeer,... gibt auch den „pannonischen Safran“
aus Österreich. Wichtigste chemische Substanz ist das Crocetin.

Die Vanille:
Gehört zur Familie der Orchidaceae und ist eine monokotyle Kletterpflanze. Heimat ist
Mexiko und Zentralamerika. Die genutzten Teile sind die getrockneten Früchte (Kapseln).
Verwendung: Aromatisieren von Süßspeisen, Getränken und Düften. Heutiger Anbau in
Madagaskar, Mexiko, Kormoren, Reunion. Bestäuber sind heimische Bienen und Kolibris =>
in andern tropischen Regionen muss künstlich befruchtet werden. Wichtigste chemische
Substanz ist das Vanillin.



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Gewürzkräuter:
Gehören zu den Lamiaceae (Lippenblütler) und enthalten alle ätherische Öle in ihren
Laubblättern. Dazu gehören Thymian, Rosmarin, Mayoran, Oregano (sind miteinander
verwandt), Basilikum und Salbei. Die ätherischen Öle werden in den Drüsenhaaren gebildet
und alle diese Gewürzkräuter findet man in temperaten Regionen (z.B. Mittelmeer).

Parfums:
Pflanzen, die einen angenehmen Geruch ausströmen dienen als Essenzen von Parfums usw.
Schon im alten Ägypten wurde bei der Mumifizierung Parfums verwendet. Der echte
Lavendel zählt unter anderem zu den Duftpflanzen (auch Lamiaceae). Düfte werden durch
Extraktion der Duftstoffe durch heißes Fett zu Essenzen und aus der Kombination dieser
Essenzen entstehen Parfums.

Pflanzen als Grundlage für Getränke: (15.01.08)
Stimulierende Getränke:
Hierzu zählen Kaffee, Tee und Kakao. Kaffee stammt ursprünglich aus Ostafrika, Kakao aus
Mexiko und Tee aus China.

Kaffee (coffea arabica = Bergkaffee):
Gehört zu den Rubiaceae (Kaffeegewächsen) und die Heimat ist Äthiopien (Ostafrika). Der
Kaffeebaum kann bis zu neun Meter hoch werden und sein bestes Wachstum erreicht er bei
600-1200 Meter Höhe in den Tropen. Der Baum bildet Stieltellerblumen aus und genutzt
werden die Samen (Frucht = Steinfrucht).
Sie bestehen aus einem Exocarp, einem Mesocarp, einem Endocarp (Perigamenthäutchen)
und einer Samenschale (Testa = Silberhäutchen).
Anbau heute in Brasilien, Vietnam, Columbien, Indonesien.
Nach der Ernte werden die Samen getrocknet und dann geröstet. Inhaltsstoff ist Koffein und
wirkt belebend. Ein günstiger Ersatz zum coffea arabica ist der coffea canephoca = Robusta
Kaffee aus dem zentralen Westafrika.
1683 wurden in Wien von den Türken (Türkenbelagerung) Kaffeebohnen zurückgelassen =>
Entstehung der Wiener Kaffeehäuser erstes 1685 in Wien. Produktion: 3 Millionen
Tonnen/Jahr.

Tee (camellia sinensis):
Gehört zu den Theaceae (Teegewächsen) und die Heimat ist China. Anbau erfolgt in Indien,
China, Sri Lanka, Kenia. Der Teestrauch ist holzig, kann bis zu fünf Meter hoch werden und
wächst in den Hochlagen der Tropen und Subtropen. Genutzt werden die Sprossknospen und
die jungen Laubblätter „two leaves and a bud“.
Verarbeitung: Anwelken der Blätter => danach werden sie gerollt und es folgt die
Fermentation (Reaktion mit O2) und die Trocknung (+ Sortierung). Es gibt eine große
Teevielfalt (ca. 3000 verschiedene Sorten) z.B. Keemun, Yunnan und Java sind alles
Schwarztees (die ersten beiden aus China der letzte aus Indonesien).
Es gibt auch Kräutertees aus Kamille, Brennnessel, Pfefferminze,....
Stärkste Teetrinker: Irland (2140 Tassen pro Kopf und Jahr), England, Ostfriesland, Kuwait,
Türkei,....
Inhaltstoff ist ebenfalls Koffein aber weniger als in Kaffee. Produktion: 1,5-2 Millionen
Tonnen/Jahr.




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Kakao (theobroma cacao):
Gehört zu den Malvaceae (Malvengewächsen) und ist eine tropische Pflanze. Der Baum kann
bis zu 15 Metern hoch werden (in Kultur 4 Meter) und genutzt werden die Samen der Frucht
(= Beere). Der Kakaobaum ist ein Stammblüher (Cauliforie) => Früchte wachsen am Stamm.
Heimat ist Mittelamerika (Mexiko) und Anbau heute erfolgt an der Elfenbeinküste, Brasilien,
Ghana und Nigeria. Schon 750-900 vor Christus wurde Kakao von den Mayas verwendet und
die weltweite Verbreitung folgte zwischen 1200- 1879 => Produktion 1 Million Tonnen/Jahr.
Verarbeitung: Trocknung der Samen und danach zermalen zu Kakao oder Weiterverarbeitung
zur Schokolade.
Milchschokolade 1876 von Daniel Peter (Schweiz) aus Kakao, Milch und Zucker. Wichtigster
Inhaltsstoff ist Theobromin.

Kaffee und Tee haben beide nur Anteile von Koffein, Kakao hat Theobrominanteile und
geringe Koffeinanteile.

Alkoholische Getränke:

Fermentation (alkoholische Gärung):
Ist ein Stoffwechselprozess in dem organisches Material zersetzt wird- unter Mitwirkung von
anaeroben Mikroorganismen.
Zucker ist die Grundlage und wird zersetzt + Energie (Hefe) => Alkohol und CO2.
Die Hefe gehört zu den Ascomycota und vermehrt sich durch Sprossung (Knospung =>
vegetative Vermehrung) = Backhefe, Bierhefe, Germ.

Wein (Vitis):
Gehört zu den Vitaceae (Weinrebengewächsen) und ist eine Kletterpflanze (Liane).
Fruchtstand ist eine Traube (eigentlich Rispe) und die Frucht wird genutzt (=Beere). Heimat
ist Vorderasien. Anbau in Mittelmeerregionen, Argentinien, Chile, Nordostamerika,
Kalifornien, Südafrika, Australien => wächst in Mittelmeerklima.
Aufbau der Beere: Schale (Exocarp), Mesocarp und Samen. Wein wurde schon 6000 vor
Christus in Vorderasien angebaut und war auch unter den Ägyptern und Römern sehr
verbreitet. Schädling ist die Reblaus (rezente Arten dagegen).
Weinverarbeitung: Lenz Moser der Zweite hat 1926 die „Hochkultur“ in der Wachau
eingeführt. Beeren werden gequetscht und Achsenteile entfernt => Fermentation mit Hefe und
Zusatz von SO2 (Schutz vor anderen Mikroorganismen) => Rotwein durch Maischegärung
und Weißwein ist nur der Beerensaft => Filter mit Zusatzstoffen, Erhitzung und Lagerung im
Fass.
Europa macht 75% der weltweitern Weinproduktion aus vor allem Frankreich und Italien,
danach Spanien und USA.
Durch Mikrosatelliten wurden die Eltern und deren erste Nachkommen aus 300 Weinsorten
ermittelt => Ursprung im „Pinot“ und „Gouais blanc“.

Bier:
Ist ein alkohol- und kohlensäurehaltiges Getränk. Zutaten sind Wasser, Malz und Hopfen.
Braugerste => Malz. Malz entsteht durch die geregelte Keimung des Kornes. Es wird
anschließend fünf bis sieben Tage getrocknet und der Keimling wird entfernt => Malz
lagerfähig.




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Hopfen:
Gehört zu den Cannabaceae (Hanfgewächsen) und ist eine Kletterpflanze, die bis zu sechs
Meter hoch wird und in temperaten Auwäldern wächst. Außerdem ist sie diözisch
(zweihäusig) und getrennt geschlechtlich. Die weiblichen Blütenstände werden genutzt. An
der Basis der Tragblätter und der Blüten sind Drüsen die das Lupulin bilden (= Inhaltsstoff).
Verarbeitung (Brauen): Gerste und Hopfen werden verarbeitet und mit Hefe erfolgt die
Gärung => Bier. Man kann auch diverse Gewürze als Zusatz verwenden.

Spirituosen:
Entstehen durch Destillation (brennen) z.B. Whisky, etc.
Herstellung: Vergärung von zuckerhaltigen Säften (Getreide, Früchte, Wein,...) => brennen
(ein- bis mehrfach Destillation) => Lagerung in Fässern und eventueller Zusatz von Wasser
bzw. Pflanzenextrakten.

Holz und Fasern: (17.01.08)
Holz besteht aus Rinde und Bast (sekundäres Phloem) und jungem Holz und Kernholz
(sekundäres Xylem) => siehe vorher.
Man unterscheidet dabei das Holz von Angiospermen und Gymnospermen. Angiospermen
haben im Frühholz unterschiedlich große Gefäße, im Spätholz dann nicht mehr (z.B. Ulme)
Die Gymnospermen haben nur Tracheiden, die sich nur wenig bis gar nicht unterscheiden
(z.B. Kiefer)

Dendrochronologie:
Ist die Ermittlung und Interpretation vergangener Klimate (Klimazustände) aufgrund der
Analyse der Jahresringe von (temperaten) Gehölzen (Paläoklimatologie, Paläoökologie) In
den Tropen gibt es in den Jahresringen keine Unterschiede.
Beim cross dating entnimmt man Proben von lebenden Bäumen und vergleicht sie mit alten
Häusern => Datierung.
Das Holz vom Zentrum des Stammes ist immer wertvoller (Hartholz) => für wichtige Balken.
Die Randbereiche sind leichter => normale Bretter. Die Sägerichtung bestimmt das
Holzmuster (Maserung)
Holz kann auch als Brennstoff verwendet werden dabei ist die jeweilige Holzart wichtig, z.B.
Eichenholz erzeugt drei Mal soviel Wärme wie Föhrenholz... siehe Seite 510.
Furniere werden Schicht für Schicht abrotiert oder durch bestimmte Schnitte gewonnen.
Wichtige Furnierhölzer sind Ahorn, Mahagoni und Red Cedar.
Man unterscheidet zwischen Harthölzern (Hartwoods) und weichen Hölzern Softwoods.
Harthölzer sind Angiospermen wie, Eiche, Ahorn, Walnuss, Buche, Hickory, Kirsche, Esche,
Plantane, Eukalyptus und Pappel aus ihnen werden meist Möbel oder Musikinstrumente
gemacht.
Weichhölzer sind Gymnospermen wie, Douglarie, Küstenmammutbaum, Hemlachtanne,
Fichte, Tanne, Lebensbaum (Tuje), Föhre und Zeder.

Eiche:
Ist besonders hart und wiederstandsfähig und wird für stark beanspruchte Objekte verwendet
z.B. Stiegen, Türen, Fenster, Möbel.
Bau von Fässern auch Kiefer wird verwendet wegen dem Harz => Pech zum Abdichten.

Ahorn:
Ist mittelhart und wird für Instrumentenbau sowie Dekorationsgegenstände verwendet. Z.B
Geige ist aus Ahorn.

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Buche:
(Rotbuche, Hainbuche) mittelhartes Holz für Lettern => Buchdruck.
Weide: Für den Cricketschläger => Cricketweide
Esche: Für den Baseballschläger

Weichholz:
Zeder: Für Bleistifte
Kiefer, Fichte und Föhre (Schalung) als Bauholz.

Holz altert => Bakterien können Holz abbauen.

Papier (Fasern aus Zellulose):
Papyrus (Cyperus papyrus eine Grasart (Monokotyl)) war das erste Papier.
Heute bekommen wir Papier durch Kiefer und genutzt wird die Zellulose. Es werden 360
Millionen Tonnen Papier pro Jahr produziert => seit 1950 hat sich der Verbrauch
verzwölffacht. Vor allem Zeitungen und Windeln sind große Papierverbraucher.

Kork:
Kommt von der Korkeiche (Querus suber), wächst vor allem im Mittelmeerraum. Gute
Qualität wird als Weinkorken verwendet.

Korbflechterei (Fasern aus Sprossachsen):
Hier wird vor allem die Teichbinse oder Flechtbinse genutzt (Schoenoplectus lacustris) gehört
zu den Cyceraceae (Sauergräser) und ist eine Monokotyle.
Möbel werden aus Rattan oder Ratanpalme gefertigt (Palmen = Monokotyle).
Hüte werden aus Weizenstroh geflochten.
Achsen von Weiden (Salix) werden für Körbe verwendet.
Bambus (Bambusa) gehört zu den Poaceae (Süßgräsern/Monokotyl) und wird zum Hausbau
in den Tropen verwendet und für Möbel.
Schilf (Phragnites): Als Hausbau im Irak => Pfahlrohr (Anndo Donax) Poaceae/Monokotyle.
Sape in Brasilien ist ebenfalls eine Art von Schilf (Poaceae/Monokotyle)

Fasern aus Blättern, Samen und Stämmen:
Sisal, Flachs (Leinen), Hanf, Ramie und Jute (Baumwolle).
Natürliche Fasern: Baumwolle, Flachs, Ramie
Künstliche Fasern: Rayon, Acetatz
Fasern von Samen: Baumwolle (12 Millionen Tonnen) ehemalige U.S.S.R, China, USA, India
Kokosfaser (100.000 Tonnen) in Indien, Java, Sri Lanka
Fasern von Stämmen: Flachs (temperat) 460.000 Tonnen in ehemaligen U.S.S.R, Polen,
Ungarn, Deutschland Tschechoslowakei
Ramie 100.000 Tonnen => China und Japan
Jute 3 Millionen Tonnen => Indien, Bangladesch, China und Brasilien
Hanf 300.000 Tonnen => U.S.S.R., Italien, Jugoslavien, Ungarn, Indien, China
Blattfasern: Sisalhanf 550.000 Tonnen in Afrika.

Der Sisalhanf (Agave) (Blattfasern):
Gehört zu den Agavaceae und ist Monokotyl. Er dient zur Herstellung von Seilen.

Ramie (Bast) (Stammfaser):
Gehört zu den Urticaceae (Brennesselgewächse).


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Jute: Gehört zu den Tiliaceae (Lindengwächse) ist strauchhoch und man macht Seile und
Säcke daraus.

Leinen/Flachs:
Gehört zu den Linaceae (Leingwächsen) => Herstellung von Leinengewändern => Stoffe und
Gewebe.

Der Hanf:
Gehört zu den Cannabaceae (Hanfgewächsen) und hat spezielle Fasern im äußeren
Stammbereich => erste Jeans aus Hanf, auch Seile und Flechtwerk.

Kokospalme (Fasern aus Früchten):
Areaceae (Palmen /Monokotyl). Die Kokosfaser wird dabei aus dem Mesocarp gewonnen.

Baumwolle (Fasern aus Samen):
Gehört zu den Malvaceae (Malvengewächsen) hat große Blüten => bildet Kapselfüchte mit
haarigen Fortsätzen aus , die dann abgeerntet werden.
In den USA wird Baumwolle vor allem im „Deep South“ angebaut. Banknoten bestehen aus
Baumwolle und Leinen und schon 900-200 vor Christus gab es in Peru Baumwollkleidung.
Wichtigste Produzenten: China, USA, Indien, Pakistan.

Seide (Indirekte Pflanzenfasern):
Kommt vom Maulbeerbaum (Moraceae = Maulbeergewächse) und Heimat ist Westasien. Die
Früchte sind essbar und die Blätter enthalten ätherische Öle, welche die Seidenspinnerraupen
anziehen => verpuppen sich in Kokon und aus den Fäden entsteht der Stoff => Seide.
Wird vor allem für Kleidung verwendet.

Farbstoffe:

Der Indigo:
Ist ein blauer Farbstoff und kommt von einer Fabaceae (Schmetterlingsblütler). Heimat ist
Süd und Westasien.

Färberwaid:
Ist auch ein blauer Farbstoff aus Blättern. Kommt von Brassiaceae (Kreuzblütler). Heimat ist
Westasien und er wurde auch lange in Europa kultiviert.

Henna:
Gehört zu den Weiderichgewächsen (Lythraceae) und wird seit vielen tausend Jahren im
Orient kultiviert. Dient als Haarfärbemittel => rotbrauner Farbstoff aus Blättern.

Pflanzen und menschliche Gesundheit: (22.01.08)
Historische Nutzung von Medizinalpflanzen:

In Ägypten wurde schon die Alraune benutzt. Sie gehört zu den Solanaceae
(Nachtschattengewächsen) und sie enthält Tropanalkaloide (Scopolamin, Antropin, usw.).
Genutzt werden die Wurzeln, die mehrteilig gespalten sind.
Verwendung: schmerzstillend, Betäubung und Schlafmittel. Heimat: Mittelmeerraum und
Vorderasien.


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Im antiken Griechenland benutzte man bereits den Schlafmohn. Er gehört zu den
Papaveraceae und enthält Alkaloide im Milchsaft (Morphin und Codein) => ist daher giftig.
Der Milchsaft ist in der Mohnkapsel enthalten, die auch die Samen ausschleudert.
Verwendung: schmerzstillend, Schlafmittel. Heimat: östlicher Mittelmeerraum.

Die Kräuterbuchautoren 1460-1660 beschäftigte sich vor allem mit der „Signaturenlehre“ =>
Gestalt der Pflanze ist Hinweis für ihren Nutzen. Tränendes Herz => fürs Herz; Walnuss fürs
Gehirn und Leberblümchen für die Leber.
Die schwarze Tollkirsche gehört ebenfalls zu den Solanaceae und die Heimat ist Europa.
Verwendung: krampflösend und Pupillenerweiterung
Der Stechapfel gehört ebenfalls zu den Solanaceae und hilft gegen Asthma und Keuchhusten.
Heimat entweder Afrika oder Asien.

Heutige Nutzung von Medizinalpflanzen:

Alkaloide:
Sind gekennzeichnet durch Stickstoffgruppen => physiologische Aktivität.

Der Chinarindenbaum gehört zu den Rubiaceae (Kaffeegewächsen) und das Alkaloid
Chinin wird aus der Rinde gewonnen. Heimat sind die Anden Südamerikas (1500-2700 m)
Verwendung gegen Malaria.

Die Yamswurzel gehört zu den Dioscoreaceae (Monokotyl) und ist eine Liane
(Kletterpflanze), die sich durch Windbestäubung verbreitet. Sie enthält Steroide = Lipide,
Derivate des Steron (Kohlenwasserstoff). In ihr ist das Steroid Diasgenin enthalten (in
Wurzelknolle = auch essbar) und es dient der Empfängnisverhütung.
Heimat: Mexiko

Die Schlangenwurz (Rauwolfina) gehört zu den Apocynaceae (Hundsgiftgewächsen) und
enthält das Indolalkaloid Reserpin aus der Wurzel => ganze Pflanze giftig.
Verwendung: Blutdrucksenkung und Schizophrenie
Heimat: Asien

Das kleine Immergrün gehört ebenfalls zu den Hundsgiftgewächsen und enthält einen
Cocktail von 40 Alkaloiden => ganze Pflanze giftig.
Verwendung: Blutdrucksenkung, Leukämie, Aphrodisiakum
Heimat: Europa und Kleinasien.

Die Eibe gehört zu den Taxaceae (Eibengewächse) und zu den Gymnospermen. Enthalten
ebenfalls Alkaloide => ganze Pflanze giftig außer Arillus = roter, fleischiger Samenmantel.
Die pazifische Eibe ist sehr selten und langsamwüchsig. Sie enthält Taxol, das zur
Bekämpfung von Eierstock- und Brustkrebs verwendet wird. Taxol stört die Zellteilung =>
aktive Krebszellen werden gestört.

Psychoaktive Drogen:

Zu ihnen gehören, Kokain, Koffein, Nikotin, Opium, Atropin und Reserpin.
Indolalkaloide: Haben eine „Indol“-Gruppe und sind auch beim Serotonin vorhanden als
Neurotransmitter => greifen in die Reizübertragung von Nervenzellen ein => Halluzinationen.



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Hanf: gehört zu den Cannabaceae (Hanfgewächsen) ist getrennt geschlechtlich und wird
meist zweihäusig gezüchtet. Inhaltsstoff ist THC (ohne Stickstoff => kein Alkaloid)
Für „Marijuana“ werden junge weibliche Blütenstände (noch nicht befruchtet) verwendet.
Für Haschisch das gepresste Harz der Hanfpflanze.
Verwendung: Rauschmittel, schmerzstillend, Rheuma und Malaria.
Heimat: Asien

Schlafmohn: gehört zu den Papaveraceae (Mohngewächse) die Kapseln werden eingeritzt =>
Milchsaft wird gewonnen und getrocknet = Opium. Ist im östlichen Mittelmeerraum
beheimatet. Auch Samen werden genutzt für Mehlspeisen und zur Ölgewinnung.
Opium enthält 30 verschiedene Alkaloide. Codein (im Hustensaft), Morphin (narkotisierende
und schmerzstillende Wirkung), Noscapin (auch Hustensaft) und Papverin (antispasmisch und
gefäßerweiternd).
Durch Acetylation kann synthetisch Heroin hergestellt werden auf der Basis von Codein und
Morphin.

Cocastrauch: ist ein fünf Meter hoher Strauch, gehört zu den Erythroxylaceae
(Rotholzgewächsen) und 75% der Alkaloide sind Kokain. Genutzt werden die Laubblätter
z.B. in Peru als Tee „Mate de Coca“ oder kauen der Blätter mit Kalk oder Pflanzenasche.
Anwendung: Anregende Droge und gegen Höhenkrankheit
Heimat: Anden, Südamerika (300-2000 m Seehöhe).
Auch als medizinisches Getränk 1876 Coca des Inkas und 1886-1904 Coca Cola für
Kopfschmerzen (jetzt ohne Kokain).

Virginiescher Tabak: gehört zu den Solanaceae (Nachtschattengewächsen) und genutzt
werden fermentierte Laubblätter. Inhaltsstoff ist das Alkaloid Nikotin (starkes Nervengift).
Anwendung: Anregende Droge (Ausschüttung von Adrenalin)
Heimat: Subtropen Mittel- und Südamerikas. Tabak wurde schon von den Indianern benutzt
(MAYA) und ist eine krautige bis zu 0,6 Meter hohe Pflanze. Es gibt ca. 600 Sorten und 65
Arten.

Peyote (Peyotl-Kaktus): gehört zu den Cactaceae (Kaktusgewächse). Genutzt werden die
sukkulenten Achsen. Wachsen sehr langsam und sind in den USA geschützt.
Heimat: Mexiko und südliche USA
Verwendung: Als Rauschmittel (mit anfänglicher Übelkeit) und wurde lang von den Indianern
verwendet. Inhaltsstoff: Alkaloid Mescalin.

Pflanzengifte (für Tiere und Menschen):

Giftige Inhaltsstoffe sind meist Alkaloide, Glycoside, Steroide oder Mineralstoffe.

Gefleckter Schierling: gehört zu den Umbelliferae (Doldengewächse) und Inhaltsstoffe sind
Alkaloid Coniin = starkes Nervengift das in der ganzen Pflanze vorhanden ist.
Heimat: Europa, Asien, Nordafrika.
Schierlingsbecher => Gift für Menschen tödlich.

Oleander: gehört zu den Hundsgiftgewächsen und Inhaltsstoffe sind herzwirksames Glycosid
Oleandrin. Die gesamte Pflanze ist giftig und Verwendung im Mittelalter gegen Schädlinge
(Mäuse) und heute in der Homöopathie.
Heimat: Mittelmeergebiet und Asien
Wirkt mit dem Maiglöckchen und dem roten Fingerhut auch gegen Herzschwäche.

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Giftefeu (Poison Ivy): gehört zu den Anacardiaceae (Sumachgewächsen) und ist ein
Kontaktgift. Der Milchsaft ist giftig und die Blätter rufen schwere Hautirritationen hervor.
Heimat ist Nordamerika.

Natürliche Pestizide: Werden von Pflanzen produziert zur Abwehr von Pilzen, Insekten und
Bakterien. Z.B. Glucosinulate (=Senfölglycoside) bei den Brassiaceae (Kreuzblütlern) =>
werden verwendet für Senf, kommen in Gewürzen und Gemüse vor.

Pfeilgifte: Zum Beispiel Hura gehört zu den Eurphorbiaceae (Wolfsmilchgewächse) und das
Huratoxin ist 500.000 mal stärker als Cyanid (Blausäure).

„Biodiversity Prospecting“
Suche nach neuen pflanzlichen Substanzen für Heilmittel, vor allem in den Tropen und
Subtropen. Meist werden traditionelle Pflanzen der Ureinwohner verwendet (untersucht).

Die Kohlpalme: gehört zu den Arecaceae (Palmengewächsen) und ist eine sehr vielseitige
Pflanze: Wurzeln werden gegen Würmer verwendet, Achsen als Holzersatz, Feuerholz oder
die Zellulose, die Früchte als Getränk (auch Alkohol) oder Nahrung, die Palmherzen als
Nahrung und die Blätter als Dachdeckung, Fasern,...
Heimat: Brasilien.

    gezielte Suche nach nutzbaren Pflanzen danach Untersuchung auf Wirkung. Meistens
     findet man nur sehr wenig wirksame Pflanzen. Die gefundenen Pflanzen können aber
     zu einem sehr großen Prozentsatz in der westlichen Medizin verwendet werden.
    Große wirtschaftliche Bedeutung der Pharmaindustrie (Verkaufszahlen weltweit 300
     Milliarden Doller => nur Amerika 100 Milliarden Doller; Indien ca. 50 Millionen
     Dollar.

Gefahren für die Pflanzen-Diversität: (24.01.08)

Nutzen der Pflanzendiversität:
Als Produkte: Nahrung, Energie, Medizin und Fasern.
Untersuchung der Mechanismen: Stoffwechsel, Bestäubung,...
Information: Genetik, Verwandtschaftsgrade,...
Geistig: Ästhetischer Gewinn, wissenschaftliche Forschung,...
Große Biodiversität schützt auch vor „Invasoren“ (fremden Arten) und das Ökosystem
funktioniert besser.

Globale und ökologische Veränderungen:
Gletscherforschung: Aus der Gestalt der Gletscher schließt man auf die Temperatur =>
Globale Veränderung, Anstieg der Temperatur und der CO2 Produktion führen zum
Rückgang der Gletscher.
Auswirkungen: Austrocknung von trockenen Gebieten und härtere Winter im Norden, sowie
Anhebung des Meeresspiegels und Fluten.
Diese Veränderungen kann man auch im Jahresverlauf von Blütenpflanzen feststellen durch
ein früheres Einsetzen der Blütezeit.
     Prognose einer höheren Aussterberate.

Ozonloch: => Höhere UV Strahlung. Untersuchungen an Arabidopsis zeigten eine Instabilität
des Genoms mit höherer Mutationsrate.


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Chemikalien in der Umwelt: z.B. Pestizide (DDT)

Anzeichen des Diversitätsverlusts:
         - weltweites Waldsterben, wobei hot spots stärker betroffen sind
         - Rückgang anderer Vegetationen: Prärie in USA, Mangroven in Nigeria,...
         - Feuchtgebiete (Wetlands) in USA ebenfalls bedroht
         - Rückgang von Tiergebieten (z.B. Raubfischen, Nashörnern,...)

Ursachen des Verlusts der Diversität:

Natürlich:
             -   Anzahl der Arten => Artverdrängung. Zum Beispiel Eiszeiten verdrängen
                 Arten => durch Rückkehr der Arten kommt es zu einer Neuentfaltung.
             -   Veränderungen in der Artenzusammensetzung (natürlicher Wechsel).
             -   Einfluss durch große Säuger (Elefanten, Hirsche)

Einfluss des Menschen:
           - Straßenbau, Brandrodung
           - Abholzung
           - Platzbedarf, Population vermehrt sich dramatisch derzeit 6,6 Milliarden
              Menschen
           - Dauerhaft kultiviertes Land steigt dadurch (Nahrungsversorgung, etc.)

Erhaltung der Pflanzendiversität:
         - „In situ“ durch natürliche Habitate (Hot spots)
         - „Ex situ“ durch Schutz in botanischen Gärten. Problem der endemischen Arten
             => sind auf eine bestimmte Region beschränkt. Zusammenhang zwischen
             Verlust der Biodiversität und Armut der Bevölkerung.
         - Gen Banken: Erbgut von bedrohten und landwirtschaftlichen Arten wird
             gesammelt und geschützt.
         - Samenbanken und DNA Banken: So viele Arten wie möglich sollen halt
             erhalten bleiben.

Prioritäten:
           - So viele natürliche Habitate wie möglich erhalten durch „in situ“ Schutz
             (Schutzgebiete)
           - Inventarisierung aller Arten: Herbarien haben große Bedeutung und
             Geländearbeit ist ein wichtiger Bestandteil. Pflanzeninventar ca. 400.000 Arten
             weltweit, darunter viele Neubeschreibungen => gilt auch für Tiere.
           - Ökologische Beziehungen: => Bestäuber/Pflanzen, Symbiose,
             Nahrungsketten,...

Was können wir tun:
„Grün“ denken und handeln:
         - Recycling forcieren
         - Politisch engagieren
         - „grünes“ Bewusstsein in die nächste Generation bringen

    Ökotourismus: Kulturelle Einstellungen beeinflussen den Naturschutz
    Prinzipien des Naturschutz: Selbsterkenntnis, Vorsicht, Umkehrbarkeit.


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