Botanisches Grundpraktikum

Transkript

1 Springer-Lehrbuch

2 Ulrich Kück Gabriele Wolff Botanisches Grundpraktikum 2., überarbeitete und aktualisierte Auflage Mit 103 Abbildungen und 11 Tabellen 1 3

3 Prof. Dr. Ulrich Kück Lehrstuhl für Allgemeine und Molekulare Botanik Fakultät für Biologie Universität Bochum Universitätsstr Bochum Dr. Gabriele Wolff Lehrstuhl für Allgemeine und Molekulare Botanik Fakultät für Biologie Ruhr-Universität Bochum Universitätsstraße Bochum ISBN e-isbn DOI / Springer Lehrbuch ISSN Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar. Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2002, 2009 Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. September 1965 in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Produkthaftung: Für Angaben über Dosierungsanweisungen und Applikationsformen kann vom Verlag keine Gewähr übernommen werden. Derartige Angaben müssen vom jeweiligen Anwender im Einzelfall anhand anderer Literaturstellen auf ihre Richtigkeit überprüft werden. Einbandgestaltung: WMX-Design GmbH, Heidelberg Zeichnungen von Hans-Jürgen Rathke, Gabriele Frenßen-Schenkel und Kai Wolff Einbandabbildung: Querschnitt durch Holz und Bast von Tilia cordata (Linde) im Bereich des Cambiums als Strichzeichnung und Foto (Abb. 2.16) Gedruckt auf säurefreiem Papier springer.de

4 Vorwort zur zweiten Auflage Der Text dieser zweiten Auflage wurde so überarbeitet, dass wir allen inhaltlichen Hinweisen zur Verbesserung nachgegangen sind. An dieser Stelle danken wir allen Kollegen und Kolleginnen, die uns ihr Interesse für das Botanische Grundpraktikum entgegen gebracht haben. Die zweite Auflage bildet vor allen Dingen für Bachelorstudenten neben einem theoretischen Hintergrund eine praktische Anleitung, um die Histologie von Pflanzen kennen zu lernen und aufzunehmen. Diese Grundlagen sind entscheidend für das Verständnis von komplexen pflanzlichen Entwicklungsprozessen, die durch unterschiedliche Zelltypen und Gewebe mit verschiedenen Aufgaben gekennzeichnet sind. Völlig neu sind in dieser Auflage die Farbigkeit der Abbildungen sowie Aufnahmen von mikroskopischen Präparaten. Während die farbigen Schemata den theoretischen Hintergrund didaktisch verstärken, werden weitgehend alle Zeichnungen der Objekte durch die entsprechenden farbigen mikroskopischen Bilder ergänzt. Wir haben dabei bewusst einfache Schnitttechniken gewählt, um praxisnahe Abbildungen zu erhalten. Die Gegenüberstellung der zeichnerischen Abbildung mit den mikroskopischen Präparaten ermöglicht es den Studierenden, die mikroskopischen Bilder abstrahierend in Zeichnungen umzusetzen. Auch diese Auflage des Buches wurde nur möglich, weil viele Menschen zum Gelingen beigetragen haben: Herr Hans-Jürgen Rathke, der die Grundlage für die Zeichnungen gelegt hat sowie Frau Gabriele Frenßen-Schenkel und Herr Kai Wolff, die wesentlich zur Illustration dieser zweiten Auflage beigetragen haben. Wir danken außerdem Frau Melanie Mees für die Bearbeitung des Textes und Dr. Ines Engh, Dr. Stephanie Glanz, Dr. Birgit Hoff, Dr. Danielle Janus und PD Dr. Minou Nowrousian für die Anfertigung der mikroskopischen Bilder. Dem Springer-Verlag danken wir für die Möglichkeit zur Herstellung einer zweiten Auflage und hier insbesondere Frau Stefanie Wolf und Herrn Dr. Dieter Czeschlik für die ständige Unterstützung. Bochum im Oktober 2008 Die Autoren v

5 Vorwort zur ersten Auflage Das Biologiestudium wird heute weitgehend modular angeboten, damit Studierende schrittweise zu einer umfassenden Ausbildung gelangen können, die der Fülle des vorhandenen Wissens gerecht wird. Besonders Studienanfänger haben oft Schwierigkeiten, anhand sehr umfangreicher Lehrbücher den Überblick zu wahren. Das Botanische Grundpraktikum ermöglicht Studierenden des ersten oder zweiten Semesters, die morphologischen und histologischen Grundlagen der Botanik durch eine Kombination von Lehrbuchtext und Praktikumsanleitung kennen zu lernen. Der Lehrtext enthält komprimierte Informationen, die für das Grundstudium der Botanik relevant sind. Die Anleitungen zu praktischen Übungen veranschaulichen und vertiefen den Lehrstoff. Das Buch wendet sich auch an Studierende, welche keinen Biologieunterricht in den Abschlussklassen der weiterführenden Schulen hatten. Weitere Zielgruppen sind Nebenfachstudenten (z. B. der Agrar- und Geowissenschaften), die aufgrund des Gesamtumfanges ihres Studiums das Fach Botanik nur zeitlich limitiert studieren können. Der Einsatz von durchdachten Lehrabbildungen und einfachen Strichzeichnungen unterstützt die Verknüpfung von Vorlesung und Praktikum. Die Beschriftungen der Abbildungen wurden so gewählt, dass sie ein Erlernen der Begriffe in Verbindung mit den praktischen Befunden erleichtern. Zur Vertiefung des Erlernten werden zusammenfassende Tabellen und Diagramme angeboten und in jedem Kapitel einfache Aufgaben gestellt; die entsprechenden Lösungen finden sich im Anschluss an den Text. Wichtige botanische Begriffe werden in einem Glossar definiert. Das Pflanzen- und das Sachverzeichnis ermöglichen einen schnellen Zugriff auf relevante Informationen. Das Buch erhebt nicht den Anspruch, Lehrbücher der Botanik zu ersetzen. Vielmehr soll es eine gute Grundlage zum Studium der pflanzlichen Entwicklungsbiologie, Genetik, Molekularbiologie und Physiologie legen. Wir danken allen, die zum Gelingen dieses Buches beigetragen haben: Hans- Jürgen Rathke, dessen hervorragende Zeichnungen wesentlich für die Gestaltung des Buches sind; Karl Esser, der Kontakte zum Springer-Verlag geknüpft hat; Kai Wolff, der entscheidend an der elektronischen Umsetzung von Text und Abbildungen beteiligt war; allen Studierenden, die bei der Erstellung des Pflanzen- und vii

6 viii Vorwort zur ersten Auflage Sachverzeichnisses geholfen haben; Florian, Katinka und Felix Wolff für ihre Geduld sowie den Mitarbeitern des Springer-Verlages für Ihr großes Interesse und Ihre Unterstützung, insbesondere Frau Iris Lasch-Petersmann, Frau Stefanie Wolf und Herrn Karl-Heinz Winter. Bochum im Januar 2002 Die Autoren

7 Inhaltsverzeichnis 1 Die Pflanzenzelle Grundlagen zum Aufbau der pflanzlichen Zelle Pflanzliche Organisationstypen Ausgewählte Organisationsformen bei Pilzen Epidermiszellen Intrazelluläre Bewegungen Plastiden Zellwand Wasserhaushalt und Plasmolyse Zellformen und Parenchyme Festigungsgewebe Haare und Emergenzen Drüsenzellen und Sekretionsgewebe Aufgaben Die Sprossachse Bildungsgewebe Anatomie der primären Sprossachse Leitbündel Anatomie der sekundären Sprossachse Holz und Bast der Nadelbäume Holz und Bast der Laubbäume Periderm und Borkenbildung Axilläre Verzweigung Metamorphosen der Sprossachse Aufgaben Das Blatt Anordnung und Abfolge an der Sprossachse Anatomie des typischen Laubblattes Aufbau von Spaltöffnungen Herkunft und Anordnung der Blattgewebe ix

8 x Inhaltsverzeichnis 3.5 Blattmetamorphosen Aufgaben Die Wurzel Primärer Bau Seitenwurzeln Endodermis Sekundäres Dickenwachstum Metamorphosen der Wurzel Aufgaben Fortpflanzung und Entwicklung Blüte Androeceum Gynoeceum Aufbau und Entwicklung des Samens Vergleich von Gymnospermen und Mono- bzw. Dikotylen Aufgaben Methoden Lösungen zu den Aufgaben Die Pflanzenzelle Die Sprossachse Das Blatt Die Wurzel Fortpflanzung und Entwicklung Glossar Literatur Pf lanzenverzeichnis Sachverzeichnis