Tutorium Physische Geographie im SS 2008

1. Universität Augsburg Fakultät für Angewandte Informatik Institut für Physische Geographie und Quantitative Methoden Prof. Dr. Jucundus Jacobeit Tutorium Physische Geographieim SS 2008 10. Sitzung Tutorin: Claudia Weitnauer

2. Wiederholungsfragen • Warum gibt es auf der Südhemisphäre mehr Florenreiche als auf der Nordhemisphäre? Nenne 4 Reiche! • Was passiert bei der Mineralisierung? • Welche Arealformen kennen Sie? Wie können diese entstehen? • Von welchen Faktoren hängt der Artenreichtum eines Lebensraumes ab? • Nennen Sie ein Beispiel für Konvergenz im Pflanzenreich! • Nennen Sie drei Boden- Aggregat- Gefügeformen! • Erläutern Sie die pedologisch wichtigsten Unterschiede zwischen Zwei- und Dreischichttonmineralen!

3. Wiederholungsfragen Zu 1.: • Auf der NHK mehr Landmasse • 7 Florenreiche: Holarktis, Paläotropis, Neotropis, Australis, Capensis, Antarktis, Meeresflora

4. Wiederholungsfragen Zu 2.: • Drei Stufen der Verwesung/ Mineralisierung: • Biochemische Initialphase (Hydrolyse und Oxidation zerlegen hochpolymere Verbindungen des organ. Materials in deren Einzelbausteine, z.B. Stärke  Zucker) • Mechanische Zerteilungs- und Vermischungsphase (Fauna zerbeißt, frisst und vermischt Substanzen) • Mikrobielle Umbauphase (Bodenorganismen spalten enzymatisch organ. Verbindungen in deren Grundbausteine, die für den Bau- und Betriebsstoffwechsel benötigt werden, mikrobielle Oxidation der organ. Verbindungen unter Freisetzung von CO2, H2O und Energie = Mineralisierung)

5. Wiederholungsfragen Zu 3.: Arealformen: geschlossene und disjunkte Areale, Exklaven, Vorposten Entstehung: Arten erobern Areale durch wandern  Arten differnzieren sich weiter durch Mutation, Kreuzung, Selektion und Isolation, es gibt Areale die sich ausbreiten (progressive Areale) und welche die schrumpfen (regressive Areale)

6. Wiederholungsfragen Zu 4.: Einflussfaktoren auf Artenreichtum: • Größe des Lebensraumes • Höhenlage • Heterogenität der Umwelt • Ressourcenspannweite • Räuml. Produktivität • Störungen • Entwicklungsgeschichtliches Alter • Konkurrenz

7. Wiederholungsfragen Zu 5.: Beispiele für Konvergenz im Pflanzenreich: • Stammsukkulenz beim Säulenkaktus und der Säuleneuphorbie • Carnivore Pflanzen mit Kesselfallen bei der Schlauch- und Kesselfalle Zu 6.: Boden- Aggregat- Gefügeformen: Makrogroßgefüge > 5cm Makrofeingefüge < 5cm (Absonderung- und Aufbaugefüge) Gefügefragmente

8. Wiederholungsfragen Zu 7.: Bedeutung Tonminerale für den Boden: • Bestandteil der Tonfraktion • Große Oberfläche (H2O- Anlagerung) • Pufferung, Nährstoffreservoir • Kittsubstanz (Gefügebildner im Boden)

9. Wiederholungsfragen Zu 7.: Unterschied 2- und 3- Schicht- Tonminerale: • Grundstruktur (2 –Schicht- Tonminerale: 1 Oktaeder, 1 Tetraeder; 3- Schicht: 1 Oktaeder, 2 Tetraeder) • Abstand zwischen Schichten nur bei 3- Schicht- Tonmineralen variabel • Ionenabsorption nur an Außen-, Spalt- und Bruchflächen bei 2- Schicht – T.

10. Standortfaktor Wärme • Temperatur- Minimum, - Optimum und – Maximum für Pflanzen und Tiere • Grenzwerte (Max und Min) liegen fest, Optimum anpassbar • Kältestress: Frostschäden, Erkältungserscheinungen • Hitzestress: Hitzetod, Membranschädigung usw. • Wärme legt Vegetationsperiode fest (= Monate mit Mitteltemperatur von 5 Grad C); ab da ist Photosynthese möglich

11. Spezifischer Wärmebereich der Pflanzen

12. Standortfaktor Licht • Photoperiodismus = Einfluss der Tageslänge • Kurztagespflanze: Blüten bei Tageslängenabnahme • Langtagespflanzen: Blüten bei Helligkeitsdauerzunahme • Einfluss des Schatten: Lichtpflanzen: 100% Licht (Wüsten, Tundren, Wegrand) Wechselort: 100- 35% Licht Schattenpflanzen: nie 100%, meist < 35% • Heliophyten: lichtliebend (heliophil, photophil) • Skiophyten: Schattenpflanzen (skiophil, skotophil)

13. Einstrahlungsverhältnisse Verteilung der einfallenden Lichtmenge

14. Phänologie … hält zeitlich (Eintrittsdatum) die charakteristischen Lebensphasen/ -zyklus (Blüten, Fruchtreife usw.) der Pflanzen fest Pflanzliche Phänotypen: • Annuelle = einjährige • Bienne = zweijährige • Perennierende = mehrjährige • Sommergrüne • immergrüne

15. Standortfaktor Wasser • Lösungs- und Quellmittel • Sorgt für Transport von Stoffwechselprodukten • Bestandteil des Stoffwechsels selbst • Wieviel Wasser pflanzenverfügbar ist hängt von Bodenart, Feldkapazität und Welkepunkt ab • Wasserabgabe der Pflanze durch Transpiration (Cutticula, Stomata) oder aktives Ausscheiden (Guttation)

16. Verfügbarkeit des Wassers bei verschiedenen Bodenarten

17. Standortfaktor Wasser • Wechselfeuchte Pflanzen (poikilohydre): Hohes Feuchtigkeitsangebot  Aufquellen der Pflanzen Trockenheit  Austrocknung ohne Absterben • Eigenfeuchte Pflanzen (homoiohydre Pflanzen): Pflanzen, die ihren Wasserhaushalt selbständig und zu einem gewissen Grade unabhängig von den herrschenden Feuchteverhältnissen regeln können. Bei Austrocknung sterben sie ab, dazu zählen die meisten höheren Pflanzen (Blütenpflanzen und Farne)

18. Standortfaktor Wasser Wurzelsysteme: • Flachgründige Wurzelsysteme Horizontal weitverzweigt, aber nur flachgründig. Anpassung an flachgründige Böden und/oder geringe Niederschläge. Besonders sukkulente Pflanzen, Kakteen und z.B. die Fichte. Tiefe bis ca. 30 cm. • Dichte Wurzelfilze Befähigt auf kleinem Raum große Wassermengen aufzunehmen. Tiefe von bis ca. 1,5 m, Länge bis 100 km. Typisch für Gräser. • Tiefgründige Wurzelsysteme Besonders in den gemäßigten Breiten, aber auch in Halbwüsten auftretend, teilweise stockwerksartig gegliedert. Besonders Holzgewächse, aber auch Kräuter und Gräser. Tiefe bis 30 m, große Länge. z.B. Tamariske, Tanne. (Rekord: Welwitschia bei > 100 m)

19. Standortfaktor Chemische Faktoren • Nährstoffträger im Boden sind Tonminerale • Kalkreiche Böden haben größere Artenvielfalt wie kalkarme • Pflanzen spezieller Standorte: Halophyten, Dünen, Moore usw. • Pflanzen Indikatoren für Böden/ -eigenschaften

20. Standortfaktor Mechanische Faktoren • Wind (verdunstungsfördernd, Windschur) • Schnee (Schneebruch, wärmende Wirkung) • Bodenbewegung (hohe Solifluktion  verhindert Baumwuchs, Anpassung an langsame Bewegung  Dünenpflanzen) • Feuer (fördernd in Grasslandschaften, wenn es nicht zu oft brennt) • Biotik (Wechselwirkung zwischen Pflanzen und ihrer Umwelt)

21. Biotik • Allelopatische Wirkung: von Pflanze zu Pflanze • Wurzelkonkurrenz oder gegenseitige Beschattung • Wachstumsfördernde Beziehungen (Abhalten von Schädlingen) • Symbiose ist das fördernde Zusammenleben ungleicher Organismen (Wurzelmykorrhiza an Bäumen) • Parasitismus ist die einseitige Ausnutzung (Mistel) • Epiphytismus: Aufsitzerpflanzen ohne symbiotische oder parasitische Wirkung

22. Ökologische Anpassungen und Lebensstrategien • Adaption = Anpassung an Umweltbedingungen • Lebensstrategie = Komplex gemeinsam erworbener Anpassungsmerkmale (Adaptionen), wie u.a. Meiden und Tolerieren von Stress, Lebensdauer, Lebensform, ausbreitungs- und reproduktionsbiologischer Charakteristika, die Organismen kennzeichnen und sie zu Funktionstypen zusammenfassen lassen

23. Ökologische Anpassungen und Lebensstrategien Drei Primärstrategien: • Konkurrenzkraft • Reaktionsfähigkeit • Stresstoleranz • Grundprinzipien: Stress- Toleranz und Stress- Vermeidung

24. Ökologische Anpassungen und Lebensstrategien 3 ökologische Strategiesysteme: • Ruderal- Strategie: Arten mit kurzer Lebensdauer, raschem Wachstum, hoher Fortpflanzungsrate und geringer Konkurrenzkraft (R- oder r- Strategen). Sie ertragen Störungen und können neu entstandene Habitate schnell besiedeln (Pionierpflanzen).

25. Ökologische Anpassungen und Lebensstrategien • Konkurrenz-Strategen: konkurrenzfähige Arten, die sich über einen längeren Zeitraum entwickeln, das Angebot an Nährstoffen, Wasser und Raum gleichmäßig nutzen, sowie wenig Störungen und Stress am Habitat erfahren (K- oder C-Strategen)

26. Ökologische Anpassungen und Lebensstrategien • Stresstoleranz-Strategen: langlebige, kleinwüchsige Arten an Habitaten, an denen Stress (Nährstoffarmut, Trockenheit, Lichtmangel, etc.) vorherrscht. Begrenzte Produktivität und Reproduktionsrate (S-Strategen).

27. Ökologische Anpassungen und Lebensstrategien Hydrologische Existenztypen: • Mesomorphe Pflanzen (kein Wassermangel oder Überschuss, heimische Pflanzen) • Hygromorphe Pflanzen (immer ausreichend verfügbares Wasser, Feuchtstandortpflanzen, z.B. Waldbodenpflanzen)

28. Hydrologische Existenztypen: • Helophyten Pflanzen (Sumpfpflanzen, ständiger Wasserüberschuss, z.B. viele Grassartige) • Hydromorphe Pflanzen (Wasserpflanzen, mit bestimmten Anpassungesmerkmalen z.B. Schwimmorgane) • Xeromorphe Pflanzen (kommen mit geringen Wassermengen aus, können längere Trockenzeiten überstehen; Baumerkmale: Sukkulenz, Behaarung, Wachsschicht, mächtiges Wurzelsystem, Kleinwüchsigkeit, Transpirationsschutz, z.B. Kakteen, Affenbrotbaum)

29. Sukkulenten = waaserspeichernde Pflanzen (Blatt- und Stammsukkulenz)

30. Anpassung der Blätter • hygromorph Weichblatt (= malakophyll / weichblättrig) • mesomorph Krautblatt (= mesophyll / krautblättrig) • semiskleromorph Lorbeerblatt (= laurophyll / lorbeerblättrig) • skleromorph Hartblatt (sklerophyll und kleinblättrig) • semisukkulent (schwach fleischig) • sukkulent (stark fleischigblättrig) • aphyll (blattlos, z.B. mit Dornen zum Verdunstungsschutz)

31. Anpassung an Bodenverhältnisse = edaphisch- ökologische Existenztypen • Halophyten (faultative- obligate Anpassung an erhöhte Salzkonzentration) • Nitrophile Pflanzen (Nitratreiche Standorte wie gut gedüngte Wiesen/ Felder) • Chalkophyten/ Metallophyten (Schwermetallpflanzen, hohes standörtliches Schwermetallangebot)

32. Anpassung an die Umwelt • Pflanzen die eine bestimmte Bevorzugung oder Intoleranz gegenüber einem Standortfaktor zeigen werden mit den Suffixen -phil (liebend) bzw. -phob (meidend) bezeichnet. z.B. hydrophil - hydrophob, halophil - halophob, thermophil – kryophob • Stenök = standörtlich eng begrenzter Raum, enge ökologische Amplitude • Euryök = weit verbreitet, große ökologische Amplitude

33. Ökologische Nische • Umfasst physikalischen Raum und funktionale Rolle des Organismus • Es gibt räumliche Nische, trophische Nische, multidimensionale Nische • Produkt aus Ressourcenangebot und Störungsdynamik • Lebewesen, die die gleiche Nische belegen, stehen in direkter Konkurrenz

34. Biogeographische Formensysteme = Gestalttypen • Lebensformsystem nach Raunkiaer (1860- 1938) richtet sich nach der Lage und dem Schutz der Eerneuerungsknospen bzw. Überdauerungsorgane während der Kälte- oder Trockenzeit

35. Lebensformen nach Raunkiaer • Phanerophyten: Bäume, Sträucher > 50cm • Chamaephyten: Zwergsträucher < 50cm • Hemikryptophyten: manche Stauden und Gräser, überdauern nahe der Erdbodenoberfläche • Geophyten: Zwiebel-, Rhizomgewächse, überdauern unterirdisch • Therophyten: einjährige, überdauern als Samen oder Früchte

36. Lebensformen nach Raunkiaer

37. Lebensformen nach Raunkiaer