Biologieprotokoll vom 23
Thema: Ökologie
Inhalt: 1.) Ökosystem eines Frühlings-Buchenwaldes
1.1) Problem des Hainsimsenbuchenwaldes
Pflanzen im Hainsimsenbuchenwald (Hsbw.)
Landschaftsformen
generative und vegetative Fortpflanzung im Hsbw.
2.) Bastardierung
3.
) Pflanzenanpassung an die Wasserversorgung
Einteilung in Gruppen
hydrophyte Pflanzen
3.2.1) stomatäre und kutikuläre Transpiration
hygrophyte Pflanzen
tropo- / mesophyte Pflanzen
xerophyte Pflanzen
1.) Das Ökosystem eines Frühlings-Buchenwaldes:
Der Hainsimsenbuchenwald, fachwissenschaftlich bezeichnet als luzulo fagetum,
zeichnet sich dadurch aus, daß am Boden noch Frühlingsblüher wachsen, die es im Sommer nicht mehr gibt, da die Bäume dann belaubt sind und dann am Boden kaum noch Licht ankommt, da der größte Teil bereits von den Blättern der Bäume absorbiert oder reflektiert wird.
Das hat zur Folge, daß die am Boden wachsenden Pflanzen zuwenig Licht bekommen und nicht wachsen können, da sie nicht ausreichend Photosynthese betreiben können.
1.
2) Pflanzen im Hainsimsenbuchenwald (Hsbw.)
In der Mitte des Monats März kommen folgende Pflanzen höchstwahrscheinlich vor:
- Hainsimse ( luzula albida )
- Rotbuche ( fagus silvatika )
- Buschwindröschen ( anemona nimerosa )
- gelbes Buschwindröschen ( anemona ranuncoloidis )
- Lerchensporn ( corydalis cava )
- Scharbockskraut ( ranunculus ficaria )
- Frühlingsknotenblume
- Schlüsselblume ( primula elatior oder mit kleineren Blüten primula veris )
- Lungenkraut ( pulmonaria officinalis )
- Ackerhornkraut ( ein Nelkengewächs )
- Nachtnelke
- kriechendes Fingerkraut
- Gänsefingerkraut
In der Frühlingszeit wachsen außerdem Märzenbecher, ein Zwiebelgewächs, daß zu den frühblühenden Liliengewächsen gehört, sowie Maiglöckchen, die zu den spätblühenden Liliengewächsen gehören. Desweiteren wachsen schon kriechender Günsel, Wiesenschaumkraut und Taubnesseln.
Dabei ist zu beachten, daß alle Liliengewächse unter strengem Naturschutz stehen!!!
Pflanzen im allgemeinen wachsen meist nicht auf gedüngten oder saftigen, fruchtbaren Wiesen, sondern eher entlang Wegen oder auf naturbelassenen Wiesen.
Landschaftsformen:
Man unterscheidet die verschiedenen Landschaftsformen. Zwei davon sind die „Trift“
und der „Anger“.
Die Trift zeichnet sich als einen mageren Standort, etwa eine Weide mit trampelnden Tieren, die wenig und niedrigen Bewuchs verursachen aus. Der Anger ist meist eine abschüssige, ebenso nährsalzarme, Wiese mit festgetrampeltem Boden.
Differenzieren muß man auch bei der Witterungsempfindlichkeit von Pflanzen.
Beispiel dafür sind Buchen und Eßkastanien. Die Buche ist wesentlich unempfindlicher als die Eßkastanie. Diese kommt in Deutschland ohnehin nur vereinzelt vor, da es hier überwiegend zu kalt für sie ist.
generative und vegetative Fortpflanzung:
Die Pflanzen, die im Buchenwald wachsen, haben Probleme sich fortzupflanzen, da die
Zeit, in der es warm genug ist, der Wald aber noch nicht belaubt ist, sehr kurz ist.
Beispiel dafür ist das Buschwindröschen. Dieses pflanzt sich normalerweise generativ fort, das heißt, die Fortpflanzung erfolgt durch die Übertragung von Pollen der männlichen Blüten auf den Stempel der weiblichen Blüten durch Insekten, die von der männlichen Blüte angelockt werden. Daraus folgt die Samenbildung. Der Samen fällt dann auf den Boden und soll dort auskeimen, wofür allerdings die Zeit nicht ausreicht, da der Wald inzwischen wieder belaubt ist. Außerdem kommt es meist gar nicht erst zur Samenbildung, da es zu der Jahreszeit für Insekten, die die Pollen übertragen könnten, noch zu kalt ist.
Deshalb geht das Buschwindröschen zur vegetativen Fortpflanzung über, das heißt, die Fortpflanzung durch Ableger. Dabei überwintert der unterirdische Sproß der Pflanze und treibt im Frühjahr neu aus, da der Sproß Stärke gespeichert hat.
Bei der generativen Fortpflanzung unterscheidet man den getrenntgeschlechtlich einhäusigen und die getrenntgeschlechtlich zweihäusigen Aufbau der Pflanze.
Mais beispielsweise ist getrenntgeschlechtlich einhäusig, das bedeutet, er hat oben männliche und unten weibliche Blüten, was zur Selbstbestäubung durch herabfallende Pollen führt.
Bingelkraut dagegen ist getrenntgeschlechtlich zweihäusig, das heißt es gibt weibliche und männliche Pflanzen.
Bei gleichgeschlechtlichen Pflanzen gibt es keine männlichen und weiblichen Blüten, sondern sind alle zu Fortpflanzung wichtigen Bestandteile in einer Blüte vorhanden.
Weibliche Blüten mit einem Stempel mit Narbe, verbunden mit dem Fruchtknoten durch den Griffel, männliche Blüten haben Staubblätter mit Staubgefäßen und Staubfäden.
Bastardierung
Unter Bastardierung verstehen wir, daß eine bestehende Art sich in Rassen teilt und diese sich wieder mischen.
Beispiel dafür ist der Löwenzahn, der mit vielen unterschiedlichen Blattformen auftaucht. Beim Haselnußstrauch dagegen ist die Entwicklung inzwischen abgeschlossen.
Pflanzenanpassung an die Wasserversorgung:
3.1) Die Pflanzen werden zunächst in 4 Gruppen eingeteilt:
hydrophyte Pflanzen
hygrophyte Pflanzen
meso-/tropophyte Pflanzen
xerophyte Pflanzen
3.
2) Hydrophyte Pflanzen:
Hydrophyte Pflanzen leben im Wasser. Ein Beispiel dafür ist die See- oder Teichrose,
die große Mummel oder die Wasserpest. Algen entgegen allgemeiner Vermutungen aber nicht!!!
Das Wasser, in dem Seerosen wachsen sollte mindestens 80 cm tief sein, da es sonst im Winter durchfrieren könnte und die Seerose dann eingehen würde. Im tieferen Wasser friert es nicht so leicht durch, da das Wasser durch die oben aufliegende Eisschicht komprimiert wird und deshalb seine größte Dichte einnimmt. Diese liegt bei 4°C, d.h.
um gefrieren zu können, müßte sich das Wasser ausdehnen, was durch die aufliegende schwere Eisschicht verhindert wird.
Allerdings darf das Wasser eines Teichs auch nicht zu tief sein, da der hohe Wasserdruck ab ca. 1,20 m den Stengel der Teichrose zusammendrückt, so daß der Gasaustausch zwischen Blättern und Wurzeln nicht mehr gewährleistet ist.
Seerosenblätter sollten Kontakt zur Wasseroberfläche haben, um Photosynthese betreiben zu können. Außerdem findet bei einer Seerose der Gasaustausch nicht an den Wurzeln, sondern an den Blättern statt, da die Wurzeln ja ständig im Wasser sind. Aus diesem Grund liegen die Spaltöffnungen der Blätter auch auf der Oberseite statt wie bei anderen Pflanzen an der Unterseite, und außerdem sind die Spaltöffnungen „erhaben“, d.
h. sie haben einen erhabenen, nach oben stehenden Rand. Dieses ist nötig, da die
relative Luftfeuchtigkeit direkt an der Wasseroberfläche ca. 100 % beträgt, und somit
keine Transpiration möglich wäre. Der entstehende Effekt heißt „Randeffekt“
Die Transpiration, die durch den erhabenen Rand möglich gemacht wird, ist die stomatäre Transpiration.
Blätter transpirieren aber auch etwas durch die Kutikula, das nennt man kutikuläre Transpiration.
Je dünner die Kutikula, desto besser die Transpiration.
Grafik:
Pflanzen nehmen Nährsalze in Wasser gelöst auf, den größten Teil über die Wurzeln, teilweise auch über die Blätter. Die Wurzeln haben des weiteren die Aufgabe, die Verankerung der Pflanze im Boden zu gewährleisten.
Pflanzen ohne Wurzeln, die im Wasser treiben, wie z.B. die Wasserlinse, haben Rizoide als Wurzeln, die aber nicht der Verankerung dienen.
Photosynthese ist auch unter Wasser noch möglich, allerdings nicht so gut, da ein Teil der Sonnenstrahlen absorbiert wird, und nicht alle gleich gut durchkommen.
Ein weiteres Beispiel ist der Wasserhahnenfuß. Dieser hat unter Wasser faserige Blätter, die stark zerfranst sind, und deshalb eine große Oberfläche haben, damit er möglichst viele gelöste Nährsalze aufnehmen kann. Er ragt auch nur zu einem kleinen Teil aus dem Wasser heraus, wodurch die Transpiration stark herabgesetzt ist, da im Wasser selbst nicht transpiriert werden kann, und da direkt oberhalb der Wasseroberfläche die relative Luftfeuchtigkeit sehr hoch ist.
3.3) Hygrophyte Pflanzen:
Diese Pflanzen leben am Wasser.
Beispiel hierfür ist die Schilfpflanze.
Sie wachsen an feuchten Ufern von Teichen, Bächen oder Flüssen. Sie haben das Problem, daß sie „ertrinken“, wenn die Wurzeln ständig im Wasser stehen, da diese dann keine Luft bekommen und somit keinen Gasaustausch betreiben können. Die Teichrose hingegen umgeht dieses mit einem Röhrensystem, mit dem sie den Gasaustausch in die Blätter verlegt.
Die Schilfpflanze hat einen hohlen Stengel um den Gasaustausch bis zu den Wurzeln zu ermöglichen, da die Wurzeln meist im nassen Boden stehen.
Generell müssen Blätter von hygrophyten Pflanzen groß und dünn sein, da sie an feuchten, schattigen Plätzen wachsen und dort möglichst viel Licht einfangen und möglichst gut transpirieren können sollten.
3.4) Tropo-/Mesophyte Pflanzen
Dazu gehören Pflanzen mit Speichergewebe, die längere Trockenheit überstehen, sie sind sukkulente Pflanzen. Beispiel dafür sind Mauerpfeffer oder Pfennigbaum.
3.5) Xerophyte Pflanzen:
Diese wachsen in heißen Gebieten mit nur wenig Wasser. Beispiel wären Wolfsmilchgewächse oder der Kaktus.
Der Kaktus ist relativ fleischig, d.h. er enthält im Innern faseriges, wasserspeicherndes Gewebe und natürlich Wasser. Außen hat er Stacheln, aber keine Blätter, da er sonst zuviel Oberfläche zum Transpirieren hätte und somit zuviel Wasser verlieren würde.
Kakteen sind rund und kugelig um ein möglichst großes Volumen bei möglichst kleiner Oberfläche zu haben. Außerdem schützen die Stacheln ihn vor Tieren.
Eine Zwischenpflanze zwischen Tropo- und Xerophyten Pflanzen ist der Christusdorn, da er Hitze zwar erträgt, aber nicht braucht. Er hat spitze Stacheln, wenige, kleine fleischige Blätter mit einer wachsartigen, glatten Oberfläche, und kann seine Transpiration einschränken, indem er seine Blätter reduziert.
Allerdings hat er nicht so ein fleischiges Speichergewebe wie der Kaktus.
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