Stoffflüsse an der LMU München

Karteikarten und Zusammenfassungen für Stoffflüsse an der LMU München

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Gradationen

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Herbivorenabwehr durch Pflanzen:
mechanische Abwehr

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Herbivorenabwehr durch Pflanzen:
sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe

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Sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe:
stickstoffhaltige Verbindungen

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Theorie der optimalen Abwehr (optimal defense theory)

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Optimal defense theory:
Unterschiede zwischen Arten

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Optimal defense theory:
Unterschiede zwischen Organen innerhalb einer Art

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Herbivorie kann erhebliche Ausmaße annehmen und landschaftsprägend sein

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Feindabwehr bei Tieren

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Charakterisierung von Pflanzen nach der Dauer der Anwesenheit in örtlicher Flora:

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Charakterisierung von Pflanzen nach der Einwanderungsweise:

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Charakterisierung von Pflanzen nach dem Einbürgerungsgrad:

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Stoffflüsse

Gradationen

= zeitlich begrenzte Massenvermehrungen einer Tierart.


Gradationen gibt es bei verschiedenen Insektenarten (z. B. Wanderheuschrecken), aber auch bei manchen Säugetierarten (z. B. Lemminge).


Entscheidende Faktoren:

1. Nahrungsangebot

2. Witterung


Stoffflüsse

Herbivorenabwehr durch Pflanzen:
mechanische Abwehr

  • Abwehr durch verholzte Gewebe;
  • Abwehr durch Einlagerung von Silikaten (Gräser, Palmen, Schachtelhalme).
  • Abwehr durch einzellige Haare (Trichome) ->  erschweren es kleinen Pflanzenfressern, an ihre Nahrung zu gelangen
  • Brennhaar der Brennnessel (Urtica dioica)  -> wirken eher gegen Säugetiere.

Stoffflüsse

Herbivorenabwehr durch Pflanzen:
sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe

= Keine unmittelbare Funktion für Wachstum und Entwicklung, sondern „ökologisch wirksame Pflanzenstoffe“.


3 große Stoffgruppen:
• Terpenoide,
• phenolische Verbindungen,
• stickstoffhaltige Verbindungen (u.a.: Alkaloide).

Stoffflüsse

Sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe:
stickstoffhaltige Verbindungen

  • Alkaloide: aus Aminosäuren synthetisiert,
    Beispiele: Atropin, Cocain, Coffein, Nicotin, Morphin, Strychnin ─ Abwehr v.a. von Säugetieren;
  •  cyanogene Glycoside (setzen bei Verletzung des Gewebes Blausäure frei). Cyanogene Glykoside (Blausäure [Cyanwasserstoff] freisetzende Glykoside) kommen z. B. bei manchen Kleearten vor. Blausäure hemmt die Atmungskette der Zellen und ist somit für nahezu alle Tierarten hoch giftig.

 

Stoffflüsse

Theorie der optimalen Abwehr (optimal defense theory)

Einteilung pflanzlicher Abwehrstoffe in zwei Gruppen:

  • quantitative Wirkstoffe = bei relativ hohen Konzentrationen am effektivsten
    (= konstitutive Wirkstoffe, da i.d.R. auch ohne Angriff durch Herbivore gebildet),
    z. B. Gerbstoffe in Eichenblättern;
  • toxische oder qualitative Wirkstoffe = auch in kleinen Mengen giftig,
    können relativ schnell gebildet werden → i.d.R. induzierbar: werden nur im Fall einer Beschädigung produziert → geringere fixe Kosten;

Bei Pflanzen können sich chemische Abwehrmechanismen von Art zu Art und innerhalb einer einzelnen Pflanze von einem Organ zum anderen (oder sogar innerhalb eines Organs) unterscheiden.

Stoffflüsse

Optimal defense theory:
Unterschiede zwischen Arten

  • Langlebige Arten mit vorhersehbarem Vorkommen (z.B. Waldbäume): Tendenz zu Investition in konstitutive Wirkstoffe (da über lange Zeiträume für eine große Zahl von Herbivoren deutlich erkennbar)
    → Mechanismus kostspielig, bietet aber umfassenden Schutz;


  • relativ kurzlebige (ephemere) Pflanzen:
    gewisser Schutz dadurch, dass Vorkommen in Raum und Zeit schlecht vorhersehbar
    → geringere Investition in Abwehrmechanismen nötig;
    wenn Abwehrstoffe erforderlich: Bildung induzierbarer Toxine.

Stoffflüsse

Optimal defense theory:
Unterschiede zwischen Organen innerhalb einer Art

(Radieschen)

Kronblätter: sehr wichtig für Fitness (insektenbestäubt!)

 →konstitutiver Schutz durch hohe Toxinkonzentration;
Laubblätter: weniger wichtig für Fitness

 →induzierbarer Schutz, bei starkem Fraß sehr hohe Toxinkonzentration.


Stoffflüsse

Herbivorie kann erhebliche Ausmaße annehmen und landschaftsprägend sein

extrem hoher Weidedruck verändert die Vegetation

Stoffflüsse

Feindabwehr bei Tieren

  • Chemische Abwehr (Beispiele: Sekretion von Abwehrstoffen, Aufnahme von Herzglykosiden durch Raupen des Monarchfalters);
  • Mimese: Nachahmen von unbeachtet bleibender Gegenstände der Umgebung; 
  • Krypsis (Umgebungstracht): Anpassung von Körperform und/oder Muster an Umgebung oder Hintergrund; 
  • Aposematismus (i.d.R. optische Signale, seltener andere [z.B. Summen der Bienen]): Signalisieren von Wehrhaftigkeit (z.B. Raupe des Monarchfalters, Wespe);
  • Mimikry: Vortäuschen von Wehrhaftigkeit durch Nachahmung (z.B. Wespenschwebfliege); Drohverhalten;
  • geschützte Körperoberfläche;
  • Totstellen;
  • Rückzug, Flucht.



Stoffflüsse

Charakterisierung von Pflanzen nach der Dauer der Anwesenheit in örtlicher Flora:

  • Indigenophyten:
    einheimische Pflanzen, Vorkommen an natürlichen und naturnahen Standorten, in der Region evolviert oder vor Eingreifen des Menschen eingewandert
    (z.B. Rotbuche [Fagus sylvatica], Große Brennnessel [Urtica dioica]);
  •  Archäophyten:
    vor dem Jahr 1492 im Gefolge des Menschen eingewandert (z.B. Klatschmohn [Papaver rhoeas]);
  • Neophyten:
    nach 1492 im Gefolge des Menschen eingewandert
    (z.B. Kanadische Goldrute [Solidago canadensis]).

Stoffflüsse

Charakterisierung von Pflanzen nach der Einwanderungsweise:

  • Ergasiophyten:
    absichtlich eingeführte und kultivierte Arten; nur in Kultur vorkommend (Kulturpflanzen, Zierpflanzen);  
  • Ergasiophygophyten, verwilderte Formen (z.B. Topinambur)
  • Xenophyten: unabsichtlich eingeschleppte Arten („Unkräuter“, Begleiter aus eingeführtem Saatgut oder Futter)

Stoffflüsse

Charakterisierung von Pflanzen nach dem Einbürgerungsgrad:

Idiochorophyten (= Autophyten):
einheimische Arten, die vor den anthropogenen Eingriffen bereits da waren (d.h. identisch mit den Indigenophyten);
• Agriophyten:
neu heimische Arten, die heute ohne Zutun des Menschen in natürlichen oder naturnahen Lebensräumen konkurrenzfähig sind (z.B. Esskastanie);
• Epökophyten:
kulturabhängige Arten anthropogener Standorte, die verschwinden, wenn die Kultur aufgegeben wird (bzw. nur in Ruderalgesellschaften und im Bereich landwirtschaftlicher Kulturen überleben) (z.B. Kornrade, Agrostemma githago);
• Ephemerophyten:
unbeständige Arten, die schnell wieder verschwinden (v.a. wegen fehlender Angepasstheit an das Klima am Einwanderungsort);
• Ergasiophyten:
nichteinheimische Arten, (nur) in Kultur vorkommend (z.B. Miscanthus × giganteus, steriler Hybrid des Chinaschilfs).

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