Seniorenakademie: Seminar "Die Vielfalt der Pflanzen"

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1 Seniorenakademie: Seminar "Die Vielfalt der Pflanzen" Freitags Uhr Botanischer Garten Beginn 15. April (8 Termine) Datum Thema Verantwortlicher Verwandtschaftsverhältnisse bei Pflanzen Prof. Dr. Stefan Porembski Die Pflanzenwelt Madagaskars Prof. Dr. Stefan Porembski Die Pflanzenwelt Westafrikas Prof. Dr. Stefan Porembski Pflanzen des Mittelmeerraumes Prof. Dr. Stefan Porembski Die Pflanzenwelt Australiens Prof. Dr. Stefan Porembski Gewürze und Küchenkräuter Prof. Dr. Stefan Porembski Medizinal- und Heilpflanzen Prof. Dr. Stefan Porembski Wichtige Obst- und Gemüselieferanten Prof. Dr. Stefan Porembski

2 Plants Researchers draft the first comprehensive tree of life

3 Anaximander c BC, Milet - Origin of the universe - Organisms developed out of mud/dirt

4 Evolution The pioneers: the mutability of species Aristoteles Comte de Buffon Jean-Baptiste de Lamarck 384 v.chr.-322 BC

5 Evolution The pioneers: the mutability of species John Ray, Monocotyledones Dicotyledones Botany 1696

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7 Das System der Natur (nach Gottes Plan)

8 Binäre Nomenklatur Carl von Linné (1753) Einführung lateinischer oder griechischer Artbezeichnungen - Artemisia vulgaris L. (Beifuß) - Taraxacum officinale Wiggers Löwenzahn Gattungsname Artname Autor

9 Nomenklatur der Rangstufen in Botanischen Systemen Rangstufe Endung Beispiel Abteilung -phyta Spermatophyta Klasse -opsida Magnoliopsida Unterkl. -idae Asteridae Ordnung -ales Asterales Familie -ceae Asteraceae (Korbblütler)

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11 Alfred Russel Wallace On the Tendency of Varieties to depart indefinitely from the Original Type London

12 Early ideas of the age of the Earth: Archbishop James Usher (Ireland), genealogy in Bible Earth was created 26. October 4004 BC, 9:00 am Earth was 6000 years old Lord Kelvin: Earth was originally molten, calculated speed of cooling, age of Earth = million/a - Radioactive elements used as geologic clocks, Age of Earth c Ma

13 Kohle Calamites Ilfeld/Harz Cardio Carpus (Cordaitsamen) Ilfeld/Harz

14 Kreidefelsen Rügen Kreideküste bei Dover Rügener Kreidelandschaft

15 Bernstein

16 Alter der Erde: ca. 4,6 Mrd. Jahre Zusammensetzung der Erdatmosphäre: re: Stickstoff 78% Sauerstoff 21% Argon 0,9% Kohlendioxid 0,03% Fläche der Erde: km 2 Meere: 71% Festland: 29%

17 Earliest forms of plant life The earliest environments: Ma Earth was formed Ma first continental crust - Atmosphere with high levels of CO2, CH4 from volcanoes greenhouse warming air temp C - Atmosphere with low level of O2, lack of ozone layer Ma oceans formed, C!

18 Accumulation of organic matter and formation of the first cell - Terrestrial accretion: Ursuppe (CH4, NH3, CO2, H2 O) + energy organic molecules (e.g. amino acids, sugars) - Meteoritic input: Meteorites contain 1-4% C, 1% organic molecules - Membranes containment of macromolecules

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20 Molecular phylogenetic split of the domains: the primary kingdoms Eubacteria (true bacteria) Purple bacteria Prokaryotes Green non-sulphur bacteria Gram-positive bacteria Thermophiles Archaebacteria (ancient bacteria) Eukaryotes Extreme halophiles Cyanobacteria Flavobacteria Thermotogales Methanogens Ciliates Animals Fungi Green plants Flagellates Microsporidia

21 - Prokaryoten ( Archaea,, >3,4 Mrd.) - Photosynthetisch aktive mikrobielle Matten in alten Ozeanen (3,146- Mrd.) Älteste Organismen

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24 Heterokontophyta: Kl. Phaeophyceae Brown algae Fucus spiralis

25 Rhodophyta Florideophyceae Corallina elongata Jania rubens (jeweils Sipan, Kroatien 9/2005)

26 Heterokontophyta, Bacillariophyceae, Centrales Stepanodiscus alpinus

27 Volvox aureus Chlorophyceae Chlorophyta Vorfahren der grünen Landpflanzen (u.a. Chloroplasten, Stärke, Cellulose)

28 Chlorobionta

29 Charophyta

30 Embryophyta

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32 Cooksonia spp. Silur Nackte Achsen (Blätter fehlend) mit endständigen Sporangien. Spaltöffnungen vorhanden. Dichtome Verzweigungen. Wenige cm hoch.

33 Gametophyt 1n dominiert! Sporophyt 2n

34 Organisationstyp Moose - primär an das Landleben angepaßte grüne Pflanzen - photoautotropher Gametophyt gegenüber dem Sporophyten gefördert - möglicherweise progressive Reduktion (u.a. funktionslose Stomata) - verbreitete Austrocknungstoleranz - Marchantiophytina (Lebermoose) - Bryophytina (Laubmoose) - Anthocerophytina (Hornmoose)??? - Ca Arten

35 keine echten Sproßachsen, Blätter Wurzeln keine Kormophyten! große Vielfalt der Wuchsformen

36 Farne Sporophyt dominant Osmunda cinnamonea Osmundaceae

37 Organisationstyp Tracheophyten (Gefäßpflanzen) - Farnpflanzen und Samenpflanzen - Innovationen: Cormusorganisation Sproßachse, Blätter, Wurzeln echte Leitbündel (Tracheiden, Tracheen) - Stelärtheorie: Leitbündelsytem; zentrale Säule, die in primäres Rindengewebe eingebettet ist

38 Organisationstyp Pteridophyten (Farngewächse) - Keine Ableitung von Moosen, Parallelentwicklung! - primär an das Landleben angepaßt - der Sporophyt dominiert - Evolutionsvorteil: höhere genetische Stabilität (Puffereffekt, erhöhte Rekombinationsrate) - der Gametophyt (Prothallium) ist als eigenständige Generation wahrnehmbar

39 Gewöhnlicher Tüpfelfarn (Polypodium vulgare)

40 Samenpflanzen (Spermatophyten( Spermatophyten) - Entstehung im Karbon (vor ca. 360 Mio. Jahren) - Sporophyt heterospor (Mikro- u. Megasporen) - Megaspore bleibt auf dem Sporophyten, zusammen mit Megasporangium = Samenanlage - Same: Samenschale, Nährgewebe, N Embryo

41 Samenpflanzen (Spermatophyten( Spermatophyten) Nacktsamer (Gymnospermen) - Cycadopsida (Palmfarne) - Coniferopsida (Nadelhölzer) lzer) - Ginkgopsida - Gnetopsida Bedecktsamer (Angiospermen( Angiospermen) ) = Magnoliopsida

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43 Cycas circinalis junger (zentral stehend) und alter (zur Seite hängend) männlicher Zapfen. Koralloide Wurzel von Cycas circinalis

44 ENDEMITEN ENDEMISCH PALÄO-ENDEMITEN isolierte, alte Taxa (Arten, Gattungen, Familien) oft Überbleibsel früher weiter verbreiteter Arten (z.b. SO-China: Ginkgo biloba)

45 Coniferopsida (Nadelbäume) - Vorläufer seit dem Perm - Bäum oder Sträucher mit monopodialem Stamm - Holz oft mit Harzkanälen - Holz mit Tracheiden, keine Tracheen! - Blüten eingeschlechtig (Monözie/Diözie) - Pollenkörner oft mit Luftsäcken - Keine Spermatozoide Pollenschlauch - weibliche Blüten meist zu Zapfen zusammengefaßt - Laubblätter band-, nadel- oder schuppenförmig

46 FLORA: artenarme boreale Nadelwälder! Bäume: dominierend 4 Gattungen Abies (Tanne), Larix (Lärche), Picea (Fichte), Pinus (Kiefer); dazu kleinblättrige Laubbäume Alnus (Erle), Betula (Birke), Populus (Pappel), Salix (Weide).

47 ANTHROPOGENE GESELLSCHAFTEN M-EUROPAS M (I) 1. Forste (Kulturwälder) Erste Aufforstung um 1370: Nürnberger Bürger (P. Waldstromer) säte Kiefern (Pinus) (=Föhren = Forchen) aus. Es entstanden Föhren = Forchen = Forsten als künstl. Kiefernwälder um Nürnberg. Fichte (Picea), erntefähig erst im Alter von Jahren!

48 Evolution und Radiation der Angiospermen Evolution und Radiation der Koniferen Steinkohle, erste Samenpflanzen erste Landpflanzen

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50 Magnoliopsida - jüngste Gruppe der Landpflanzen - Einschluß der Samenanlagen in Fruchtblätter mit Narbe - doppelte Befruchtung u. Bildung eines sek. Endosperms - Xylem meist mit Tracheen - große Vielfalt sek. Inhaltsstoffe (Schutzfunktion) - große Vielfalt von Wuchsformen (u.a. Kräuter) - Zwitterblüten - Ausgeprägte Interaktionen mit Tieren (Bestäubung, Ausbreitung)

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52 Narbe Perigonblätter Blütenbau Gynoeceum Androeceum Blüte -Sproßachse mit begrenztem Wachstum, an dem sich die Fortpflanzungsorgane befinden -Blütenhülle (Perianth): Kelch (Sepalen) Krone (Petalen) -Anordnung der Blütenblätter: spiralig (azyklisch) wirtelig (zyklisch) tri-, tetra- u. pentazykl.

53 Amborellales Nymphaeales Austrobaileyales Ceratophyllales Chloranthales Magnoliales Laurales Canellales Piperales Acorales Alismatales Petrosaviales Dioscoreales Pandanales Liliales Asparagales Arecales Poales Commelinales Zingiberales Ranunculales Sabiales Proteales Trochodendrales Buxales Gunnerales Berberidopsidales Dilleniales Caryophyllales Santalales Saxifragales Vitales Crossosomatales Geraniales Myrtales Zygophyllales Celastrales Malpighiales Oxalidales Fabales Rosales Cucurbitales Fagales Huerteales Brassicales Malvales Sapindales Cornales Ericales GarryaIes Gentianales Lamiales Solanales Aquifoliales Apiales Asterales Dipsacales Magnoliids Commeliniden Eurosiden I (Fabids) Eurosiden II (Malvids) Euasteriden I (Lamiids) Euasteriden II (Campanulids) Rosiden Asteriden basale Ordnungen Monokotyledonen Eudikotyledonen Kerneudikotyledonen

54 Pollenmorphologie A = triporat B = tricolpat C = monoporat D = monosulcat E = pantoporat F = permanente Tetrade

55 ANITA Grade basalste Gruppe der Angiospermen - Amborellaceae - Nymphaeceae - Illiciaceae - Trimeniaceae - Austrobaileyacae

56 Fritillaria imperialis Fritillaria c. 100 spp. Eur. E Asia Liliaceae Fritillaria meleagris Liliaceae

57 Asteraceae Korbblütler Zungenblüten Röhrenblüten

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59 butterfly Pollination syndromes generalist hummingbird hawkmoth bee