Botanik

• Pflanzen absorbieren von der Sonne emmittiertes Licht --> diese beinhaltet alle Farben des Wellenlängenspektrums welche für den Menschen sichtbar sind --> aus diesem werden alle Wellenlängen außer jener für die grüne Farbe absorbiert diese wird reflektiert
• Blumen mit anderen Farben z.B. Rot, Gelb, Weiß o.ä. haben verschiedene Pigmente die ebenfalls fotosynthetisch aktiv sind jedoch andere Wellenlängen absorbieren als Chlorophyll

• bezeichnet Klasse natürlicher Farbstoffe die von fotosynthetisch aktiv Organismen gebildet werden
• Pflanzen, Algen und Cyanobakterien besitzten verschiedene Chlorophylltypen, verschiedene fotosynthesetreibende Bakterie bestizten Typen von Baketriochlorophyll
• chemisch gesehen sind Chlorophylle organische Komplexe mit einem Mg²⁺-Ion als Zentralion
• die Häme besitzen eine ähnliche Struktur, sie sind Bestandteile des Blutfarbstoffes (hier ist Eisen statt Magnesium das Zentralatom)

• Überlebenstrategie der Pflanzen welche sich der Wasserspeicherung bedient
• Sukkulenten sind Pflanzen welche in ihren Gewebestrukturen zumindest temporär Wasser speichern können
• Je nach dem welches Organ zu Wasserspeicherung umgebildet wurde wird zwischen Blatt-, Stamm-, und Wurzelsukkulenten unterschieden
• kleinere Blätter zur Reduzierung der Verdunstung

• Fotosynthese beschreibt den fotochemischen Prozess bei dem die Energie des UV-Lichts der Sonne in chemische Energie welche der Organismus nutzen kann umgewandelt wird
• dies geschieht mittels Pigmenten sowie Carotinoiden aber primär mithilfe des Chlorophylls
• FS findet in allen grünen Pflanzenteilen statt
• Pflanzenzellen enthalten Chloroplasten welche Chlorophyll enthalten, in den Thylakoiden innerhalb der Chloroplasten findet die eigentliche FS statt

• Fast alle Plfanzen leben in einer engen Symbiose mit Bakterien
• hier leben die Bakterien an den Enden Pflanzenwurzel und versorgen die Pflanze mit Nitrat welche die Pflanze alleine nicht aufnehmen kann, als Gegenleistung versorgt die Pflanze die Bakterien mit Glucose (Produkt der FS)
• Pflanzen können den Stickstoff aus der Luft nicht selber aufnehmen, deshalb benötigen sie Bakterien welche diesen Stickstoff für sie in eine andere Verbindung umwandeln
• Bakterien konvertieren den Stickstoff aus der Luft in Nitrate (NO₃) welche dann von der Pflanze aufgenommen und verarbeitet werden können

Tierische Zelle:

• extrazelluläre Matrix verbindet Zellen und dient Stoffaustausch und Kommunikation
• Lysosomen und Peroxisomen zur zellulären Verdaaung

Pflanzliche Zelle:

• Zellwand aus Cellulose
• Vakuole
• Chlorplasten
• Plasmodesmen verbinden Pflanzenzellen miteinander und dienen Kommunikation

Einhäusig: Männliche und weibliche Blüten sind getrennt voneinander auf ein Pflanze vorhanden, Bsp. Haselnuss

Zweihäusig: Jede Pflanze einer Art hat entweder nur männliche oder nur weibliche Blüten, Bsp. Eibe

Dreihäusig: Es kommen sowohl zwittrige und eingeschlechtliche Pflanzen innerhalb einer Art vor.

Zwitter: Eingeschlechtliche Blütenpflanzen, männliche und weibliche Blütenorgane sitzen in einer Blüte

• FS
• Fleischfressende Pflanzen
• Grüne Halbschmarotzer - Mistel - Lebt auf Bäumen und bezieht Wasser aus dem Xylem des Wirtsbaumes, betreibt jedoch eigenständige FS
• Nichtgrüner Vollschmarotzer -  Lebt auf Bäumen und ernährt sich vollständig vom Wirt betreibt also selbst keine FS

Blatt:

• dient primär FS und Wasser/Stofftransport innerhalb der Pflanze welche Blatt durch Verdungstung steuern kann
• besonders gut geeignet da das hohe Verhältnis von Fläche zu Volumen der Aufnahme von Sonnenenergie dient sowie Verdunstung begünstigt
• Blattmetamorphosen: Blattranke, Dornen

Wurzel:

• dient Wasser- und Nährstoffaufnahme sowie der Befestigung
• häufig auch Reservespeicher wie z.B. bei Kartoffelpflanze
• durch hohen Grad an Verzweigungen erhöhen die Wurzeln die Oberfläche und können so optimal verschiedene Stoffe aufnehmen
• Wurzelmetamorphosen: Karotten (Speichergewebe), Haftwurzeln, Stelz- und Atemwurzeln (bei Sumpfpflanzen wie Mangroven)

Stängel (Sprossachse):

• verbindet die anderen beiden Grundorgane Wurzel und Blatt miteinander in beide Richtungen
• trägt Blätterdach und bewegt diese möglichst günstig zu dessen Umweltbedingungen
• hat sich im Zuge des Landgangs der Embryophyten entwickelt
• dient der Stabilisierung, Speicherung sowie dem Transport von Wasser und Assimilaten (Xylem und Phloem)
• Stängelmetamorphosen: Sprossknollen (Speicherung) z.B. Kartoffel, Kohlrabi; Wasserspeicherung z.B. Kakteen

• Das Wachstum der Wurzel erfolgt mittels Wurzelspitzenmeristem --> Meristem ist durch Kalyptra (Wurzelhaube) geschützt, deren Mittellamellen verschleimen und erleichtern so das Vordringen der Wurzel
• Zellen werden laufend abgestoßen und vom Vegetationspunkt her neu gebildet

• offensichtlichstes Merkmal: Wasserverbauch
• außerdem produzieren lebende Pflanzen in UV-Licht Sauerstoff welcher ebenfalls nachgewiesen werden kann

• alle Lebewesen haben Fähigkeit erlangt auf äußere Einflüsse zu reagieren
• Bei Pflanzen verseteht man unter Reizbarkeit ihr Fähigkeit verschiedene Stimuli aus ihrer Umgebung aufzunehmen und zu verwerten
• Pflanzen besitzen ein Vielzahl an Rezeptoren wie z.B. Licht-, Wärme-, Berührungs-, Schallsensoren usw. --> ermöglichen z.B. Ausrichtung der Blätter in Richtung Sonne um FS-Rate zu erhöhen

Plastiden sind Zellorganellen in Pflanzen und Algen, welche aus den endosymbiontischen Zellen hervogegangen sind

• Chlorplasten: enthalten die Pigmentstoffe Chlorophyll a und b und sind maßgeblich an FS beteiligt, innerhalb der Chloroplasten findet die eigentliche FS statt
• Chromoplasten: ähnlich wie Chloroplasten FS aktive Plastide welche aber Carotinoide und Xantophyll enthalten welche andere Lichtwellenlängen absorbieren wie Chlorophyll
• Gerontoplasten: sind für die Gelbfärbung des herbstlichen Laubes verantwortlich und entstehen aus der Zersetzung von Chloroplasten
• Amyloplasten: Farblose Plastide und somit keine FS betreiben, dienen jedoch der Speicherung von Amylose (Stärke)

• Pflanzen ohne Differenzierung zwischen Blatt, Stängel und Wurzel
• Pilze insbesondere die sichtbaren Fruchtkörper bestehen aus Geflechten von Pilz welche wiederum aus eukaryotischen Zellen bestehen
• vermehren sich geschlechtlich und ungeschlechtlich durch Sporen und vegetativ durch Ausbreitung
• Pilze sind heterotroph
• unterscheiden sich von Pflanzen hauptsächlich durch das fehlen von Chlorphyll (Pigmentstoffen für FS)

• Palmen sind einkeimblättrige Bedecktsamer welche die Fähigkeit haben sekundäres Dickenwachstum auszuüben noch nicht erlangt haben (im Gegensatz zu Zweikeimblättrigen Bedecktsamern)
• Phloem und Xylem der Monokotyledonen ist nicht durch Meristem getrennt, was eine Art von embryonal Gewebe ist welches sich theoretisch unendlich oft teilen kann und damit der Pflanze ihr sekundäres Dickenwachstum verleihen würde.
• Dickenwachstum z.B. bei den Laubbäumen ist Ursache für die Ringförmige Anordnung der Jahreskreise

• Als Keimung bezeichnet man den Vorgang der das Ende der Ruhephase von Samen, Sporen, Zwiebeln und Knollen kennzeichnet
• Samen entstehen wenn weibliche Eizelle einer Pflanze von einem Pollem befruchtet wird
• Aufnahme von Wasser ist Grundvoraussetzung für Keimung des Samens --> Vergrößerung der Zellen, Aktivierung von Wirkstoffen zum Umbau von Reservestoffen --> Samen quillt, Samenschale platzt auf und Wurzelspitze erscheint
• In diesem Stadium ist gleichmäßige, ausreichende Bodenfeuchte lebensnotwendig
• Zu viel Wasser kann schädlich sein, weil dadurch Sauerstoff verdrängt wird und Samen faulen kann
• meisten Samen sind lichtindifferent zu betrachten (Keimen bei Licht oder Dunkelheit gleich gut); es gibt jedoch auch Lichtkeimer, bei denen das Licht eine notwendige Keimvoraussetzung ist
• Jede Art weißt hinsichtlich der Keimtemperatur ein Minimum, Maxiumu und Optimum auf

• In Wurzeln werden Mineralstoffe und Wasser mittels Osmose aufgenommen (Fähigkeit versch. Stoffe über Membranen zu diffundieren hängt von Ihrer Größe und Polarität ab)
• Transport von Wasser sowie Mineralien in höher gelegene Teile wie z.B. Blätter geschieht über Wechselwirkungen des Wassers mit Innenwand des Xylem sowie durch Verdunstung
• stellt man sich Wassersäule im Xylem wie Kette vor kann man diesen Prozess auch so beschreiben: Ein Wassermolekül welches in einem Blatt verdunstet und durch die Stromata der Pflanze austritt zieht ein weiteres Wassermolekül mit sich welches jedoch noch nicht genügend Energie besitzt um ebenfalls zu Verdampfen. In dieser Wasserkette werden auch Nährstoffe mitgezogen und so wird die Pflanze versorgt.

Als Zellatmung, biologische Oxidation oder innere Atmung werden jene Stoffwechselprozesse bezeichnet, die dem Enrgiegewinn der Zelle dienen. Insbesondere versteht man hierunter die biochemischen Vorgänge der Atmungskette in der inneren Membran der Mitochondrien, an deren Ende ATP synthetisiert wird. Andere Formen der Atmung -  im Sinne des Gasaustausches von Organismen -  werden unter dem Begriff der äußeren Atmungs zusammengefasst.

• Bestäubung von Bedecktsamern/Blütenpflanzen durch Insekten, wobei die Insekten Nektar als Nahrung erhalten
• Flechten bestehen aus Algen und Pilzen, wobei die Algen durch FS KH produzieren, die von den Pilzen aufgenommen werden, während die Pilze den Algen Wasser und Nährsalze liefern
• Transport von Pflanzensamen durch Tiere, wobei tiere die Früchte fressen und die Samen an einem anderen Ort wieder ausscheiden

• Ausbreitung von sehr einfachen Pflanzen, z.B. Pilz der in seiner Umgebung weiter wächst
• Verteilung von Sporen auf anders wo gelegene weibliche Pflanzen durch Wind, Tiere oder andere Umweltfaktoren
• Hochentwickelte Pflanzen vermehren sich durch Verbreitung ihrer Samen welche Nährstoffe enthalten der der Jungpflanze am Anfang hilft zu keimen

• bei Monokotyledonen tritt nur ein Keimblatt aus der Erde nach der Keimung, bei Dikotyledonen sind es zwei
• Monokotyledonen:
  • parallele Blattadern
  • Blätter sind geradlinig und haben keinen Blattstiel
  • Blütenblätter meißt 3 zählig
  • Leitbündel (Xylem/Phloem) ist verstreut
  • kein sekundäres Dickenwachstum
  • dünne Wurzelbündel
• Dikotyledonen:
  • gezackte Blätter mit verzweigten Blattadern
  • Leitbündel organisiert inf ringförmige Adern mit dem Phloem welches Xylem von außen ummantelt
  • sekundäres Dickenwachstum
  • Pfahlwurzel

Dickenwachstum:

• primäres -- Sprossscheitel (Appikalmeristem) gibt nicht nur Zellen entgegengesetzt zur Wuchsrichtung ab, sondern auch senkrecht, wodurch Sprossachse ihre primäre horizontale Ausdehung erhält. Die meißten Zellen die vom Meristem abgegliedert werden differenzieren aus, d.h. sie verlieren ihre Teilungsfähigkeit. Bei vielen Pflanzen ist also die Breite der Sprossachse schon wenige millimeter nach der Sprossspitze festgelegt.
• sekundäres: nur bei Dikotyledonen, um Verstärkung zu erreichen und Stofftransport zu erleichtern behalten enige Zellen ihre Teilungsfähigkeit bei --> sekundäres Meristem: bildet Leitgewebe und sorgt für massive Verstärkung der Sprossachse durch Holzbildung und Durchmesserzuwachs, trennt außerdem Xylem und Phloem

Teilungswachstum:

• primär in Wurzeln an Vegetationspunkten oder Teilungspunkten, hier entstehen neue Zellen durch die Mitose von bereits bestehenden Zellen

Längenwachstum

• ebenfalls an den Wurzeln, welche sich durch Streckung der einzelnen Zellen strecken, zusätzlich auch bei den Zellen im Stamm von Bäumen, durch Produktion von zusätzlicher Cellulose kann die Zelle ihre Zellwand vergrößern, dieser Prozess ist primär verantwortlich für das Wachstum der Pflanzen

• Intensität der UV-Strahlung nimmt am Ende des Sommers bis zum Herbst ab --> kaum noch FS in den Blättern da Intensität nicht ausreicht
• Blätter sind daher im Winter nutzlos und stelen nur zusätzliche Belastung für Pflanze dar
• Pflanze versorgt Blätter deshalb nicht mehr weiter mit wertvollen Ressourcen --> Blätter sterben ab und fallen vom Baum
• Verfärbung der Blätter rührt vom Abbau/Zersetzung des Chlorophylls in andere Pigmentstoffe

Aktive Mechanismen:

• stoffwechselabhängige Prozesse sind beteiligt, z.B. Kontraktion fibrillärer Proteine (Bewegung durch Geißeln), einseitge Förderung bzw. Hemmung von Wachstum

Passive Mechanismen:

• Bewegungen laufen nach rein physikalischen Prinzipien ab, die ist möglich durch vorgeformte Strukturen; z.B. Bewegung mit Wind oder Wasser sowie Bewegung über Tiere

Selbstausbreitung: Vorgang der Ausbreitung bei dem Samen auf Boden fallen, geschleudert werden oder selbst kriechen können

Windausbreitung: Pflanze bedient sich der Luftbewegung, Pflanze wird bei stärkerem Wind "durchgeschüttelt" und gibt Samen ab die über Flugmechanismen weite Strecken mittels Wind zurücklegen können

Wasserausbreitung: Samen haben Schwimmvorrichtungen in Form von Luftsäckchen, es gibt auch Arten die ihre Samen bei Regen z.B. Wippbewegung beim Aufschlagen von Regentropfen abgeben und auf Wegschwemmen hoffen

Ausbreitung über Tiere: Säugetiere oder Vögel (aber auch Insekten) sind meißt Ausbreiter; Spezialfall der Zoocherie ist die Anthropochorie (Ausbreitung durch Menschen)

• Effektivität der Nährstoffaufnahme von Pflanzen ist primär durch Größe der Oberfläche der Pflanzenwurzeln bestimmt; bei gegebener Oberfläche erreicht Nährstoffaufnahme bei bestimmter Konzentration ein Maximum und verläuft hier nach gleichmäßig
• zusätzliche Düngung beschleunigt zunächst noch Nährstoffaufnahme durch die höhere Konzentration; jedoch wirkt danach zusätzliche Düngung eher schädigend da mit zunehmender Düngung der Boden immer mehr versalzt dies hat zur Folge dass die Pflanze ihres aufgenommenen Wassers beraubt wird und somit stirbt

• Transpiration: Verdunstung von Wasser über die Spaltöffnungen in Blättern der Pflanze
• C3 Pflanzen: produzieren als erstes stabiles Produkt der FS Phosphoglycerinsäure (ein 3 C-Atom Molkeül)
• C4 Pflanzen: produzieren als ersten stabiles Produkt der FS Oxalessigsäure (4 C-Atom Molekül)
• C4 Pflanzen nehmen CO₂ bereits bei niedrigen Konzentrationen auf um dieses dann an die Bündelscheidzellen zu guben in welchen das Enzym Rubisco arbeitet, dies erlaubt C4 Pflanzen auch bei nur gering geöffneten Poren intensiv FS zu betreiben --> C4 Arten besonders für aride Orte geeignet
• CAM Pflanzen: viele Sukkulenten, sind Pflanzen die in Anpassung an extremen Wassermangel Dicarbonsäure zur CO₂-Fixierung bilden, Nachts sind Blattporen geöffnet um CO₂ zu fixieren, tagsüber wird dieses CO₂ abgebaut und in FS verwertet

• Pilz welcher viele Getreidearten befällt insbesondere Weizen
• produziert giftige Alkaloide die zu der Krankheit Ergotismus führen können, mit Symptomen wie Darmkrämpfen, Absterben von Fingern und zehen aufgrund von Durchblutungsstörungen, Halluzinationen
• 5-10g frisches Mutterkorn können für Erwachsenen tödlich sein
• Name weist auf Beziehung zur Gebärmutter hin, denn die Inhaltsstoffe regen die Wehen an --> Pilz wurde auch für Abtreibungen verwendet
• medizinische Anwendung zur Bluttstillung nach Geburt, gegen orthostatische Hypotonie (niedriger Blutdruck und Schwindel nach aufstehen) oder gegen Migräne
• aus Pilz kann Lysergsäurealkaloide gewonnen werden --> LSD-Synthese

• Organismen gewinnen Energie aus externen chemischen Verbindungen
• Bsp.: Schwefelbakterien (Oxidation von H₂S Schwefelwasserstoff), Nitrifizierende Bakterien (Oxidation von Ammoniak NH₃ bzw. Oxidation von Nitrit NO₂^-), Anaerobe Methanbakterien (Oxidation von Wasserstoff H₂ mit Kohlenstoffdioxid CO₂ zu Wasser und Methan) z.B. in Biogasanlagen

• Stickstoff wird benötigt zur Produktion von Erbgut und für Proteine
• Stickstoff erhält die Pflanze von Bakterien welche in Symbiose mit der Pflanze in den Wurzeln Leben, die Bakterien wandeln Ammoniak in Nitrit um welches die Pflanze verwerten kann
• bei fleischfressenden Pflanzen kommt der Stickstoff aus der Verdauung von Insekten, desser Exoskelett aus Chitin besteht

• eine der ältesten Symbiosen der Welt
• Biene erhält Nektar von der männlichen Pflanze und nimmt dabei unbewusst die Pollen der Pflanze welche sich an die Haare der Biene gehaftet haben mit
• Biene trifft bei Nektarsuche irgendwann auf eine weibliche Pflanze und ein paar der verfangenen Pollen lösen sich und bestäuben somit die weibliche Pflanze

• Leben in Böden welche geringen Stickstoffgehalt aufweisen
• besitzt spezielle Organe welche mit Berührungsrezeptoren ausgestattet sind
• Organe -  in ihrer Form ähnlich einer hohlen Kugel - locken Insekten mit Duftstoffen an welche sich dann innerhalb der geöffneten Kugel befinden
• sobald Insekt Berührungsrezeptor stimuliert schließt Pflanze schlagartig die Kugel und das Insekt mit ein
• nun beginnt Pflanze mit Verdauung der Insekten

1.1 Moose

1.1.1 Alle Moose

• einfache Pflanzen die sich ans Landleben angepasst haben, diese sind zwischen "niederen" (Algen...) und "höheren" (Blütenplfanzen) Pflanzen anzusiedeln
• Generationswechsel: geschlechtliche mit Gametophyt und ungeschlechtliche Fortpflanzung mit Sporophyt wechseln sich ab
• Keine Blüten und Samen, Wasser notwendig für Fortbewegung der männlichen Keimzellen (Sporozit) zu den weiblichen (Archegonien), männliche Gameten müssen durch Wasser welches im Boden gespeichert ist zu den weiblichen Archegonien schwimmen

1.1.1.1 Lebermoose

• Einfach Thallusform (ähnlich wie Blätter) in mehrere Gewebe gegliedert
• durch Zellfäden am Boden verankert

1.1.1.2 Laubmoose

• Immer Stängel und Blättchen
• Zelldifferenzierung mit chlorphyllhaltigen Assmilationszelle, Oberhautzellen mit verdickten Wänden, Leitzellen zu Leitsträngen zusammengefasst, Festigungszellen

1.1.1.3 Hornmoose

• Horn- oder schotenförmige Sporphyten
• Gametophyt mit Spaltöffnungen (nur bei Hornmoosen)

1.2 Gefäßsporenfplanzen

• Generationswechsel
• Pflanzenorgane: erste echte Wurzeln
• ausgebildete Leitgefäße (Xylem, Phloem)
• männliche Gameten benötigen immer noch Wasser um schwimmend zu den weiblichen Archegonien zu gelangen
• Fossile Verwandet bildeten Steinkohlewälder, Schachtelhalme und Farne wurden damals bis zu 30m hoch und 1m Stammdurchmesser

1.2.1 Schachtelhalme

• charakteristisch: zusammengeschachtelte Halme
• enthalten bis zu 7% Kieselsäure --> Silizium anstelle von Lignin
• Zinnkraut --> die abrasiven Stoffe wurden zum Zinnputen verwendet oder auch in Zahnpasta

1.2.2 Echte Farne

• Generationswechsel mit meist zwittrigen Prothallium (=Vorkeim ca 1cm Durchmesser)

1.3 Blüten- Samenpflanzen

• Blüten entweder zwittrig oder eingeschlechtlich
• In Wurzel, Spross, Blätter und Blüte gegliedert

1.3.1 Nacktsamer

• Samen "nackt", nicht von Gewebe bedeckt
• Bsp. Tannen, Föhren, Fichte

1.3.2 Bedecktsamer

1.3.2.1 Einkeimblättrige (Monokotyledonen)

• kein sekundäres Dickenwachstum da Phloem und Xylem immer zusammen in einem Leitbündel, viele Leitbündel über Stängelquerschnitt verstreut
• isofaziale Blätter, parallelnerviger Blätter, meist glattrandig
• längliche Spaltöffnungen, auf Blattober- und unterseite
• Blüten 3 oder Vielfaches davon zählig
• Vegetationspunkt oben
• Büschelwurzel
• Bsp.: Orchideen, Gras, Bambus, Reis, Weizen, Tulpe

1.3.2.2 Zweikeimblättrige (Dikotyledonen)

• sekundäres Dickenwachstum: dicke Stämme, da außen Phloem dann nach innen sekundäres Meristem (produziert weitere Zellen nach Außen und Innen) weiter Innen Xylem
• Bifaziales Blatt, netznervig --> verzweigte Blattadern, oft gezackte Blattränder
• rundere Spaltöffnungen (Stomata) nur auf Blattunterseite
• echte Verzweigungen
• Pfahlwurzel
• Blüten oft 5 zählig
• Bsp. Apfelbaum, Kartoffel, Karotte, Tomate, Kamille