Pflanzenökologie und Mineralstoffwechsel:
Gespeichert in:
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| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Stuttgart
Verlag Eugen Ulmer
1982
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| Schriftenreihe: | Phytologie
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Inhaltsverzeichnis
1 Vorwort. 5
2 Einführung (H. Kinzel). . .". 13
2.1 Physiologische und ökologische Charakteristik von Pflanzen .¦¦•¦ 13
2.2 Die genotypische Feindifferenzierung und die Ausbildung von Öko-
typen. 23
2.3 Die Bedeutung der Konkurrenz. 24
2.4 Probleme und Ziele der ökophysiologischen Forschung . 27
Literatur . 29
3 Halophyten (R. Albert). 33
3.1 Einleitung . 33
3.2 Allgemeine Aspekte zur Ionenaufnahme - Aktive und passive Phäno-
mene . 35
3.3 Modifikationen der Ionenaufnahme bei halophilen Pflanzen. 40
3.4 Chemische Charakterisierung von Halophyten an natürlichen Stand-
orten . 45
3.4.1 Salzgehalt und Ionenbilanz. 46
3.4.1.1 Salzmarschpflanzen und Mangroven . 46
3.4.1.2 Pflanzen binnenländischer Salzstandorte. 49
3.4.1.3 Gipspflanzen. 62
3.4.1.4 Wüstenpflanzen. 65
3.4.2 Stickstoff, Phosphor und Spurenelemente. 68
3.4.3 Aminosäuren und Betaine. 71
3.5 Kulturversuche. 76
3.5.1 Kulturversuche mit Halophyten. 76
3.5.1.1 Wachstum und Entwicklung. 77
3.5.1.2 Osmotische Anpassung und Salzaufnahme. 85
3.5.1.3 lonenbilanz und organische Säuren. 97
3.5.2 Kulturversuche mit Glykophyten. 102
3.5.2.1 Wachstum und Ertrag . 102
3.5.2.2 Salzaufnahme und Salztoleranz - Zur allgemeinen Ernährungssitua-
tion . 104
3.5.2.3 Glykophyten an Salzstandorten . 112
3.6 Zur Frage unterschiedlicher Typen bei Salzpflanzen. 113
3.7 Salzregulation . 120
3.7.1 Salzregulation auf der Ebene des Gesamtorganismus. 121
3.7.1.1 Strategien zur Regulation der Salz- und lonenaufnahme. 121
Inhaltsverzeichnis 9
3.7.1.2 Strategien der Salzverdünnung durch Sukkulenz und Wachstum . 126
3.7.1.3 Salzdrüsen und Salzausscheidung.132
3.7.2 Salzregulation auf zellulärer Ebene — Zur Frage der Salzkomparti-
mentierung.143
3.8 Stoffwechselphysiologische Aspekte des Salzproblems .150
3.8.1 Einfluß von Salz auf Enzyme.150
3.8.2 Einfluß von Salz auf komplexe Stoffwechselbereiche.156
3.8.2.1 Photosynthese - CAM und C4-Metabolismus. 157
3.8.2.2 Atmung. 163
3.8.2.3 Kohlenhydratstoffwechsel . 164
3.8.2.4 Stickstoff-Stoffwechsel — Prolin-und Betainspeicherung. 165
3.8.2.5 Cytoplasmatische Osmotika und „compatible solutes". 171
3.8.2.6 Salzbelastung und Hormongleichgewicht. 173
3.8.2.7 Aspekte der protoplasmatischen Salzresistenz. 175
3.9 Obligate und fakultative Halophyten? . 176
3.9.1 Standortökologische Gesichtspunkte .176
3.9.2 Physiologische Gesichtspunkte — Zur Spurenelementfunktion der
Salzionen.181
3.10 Schlußbemerkung .183
Literatur .185
3.11 Anhang: Zur Bodenkunde der Salz-, Alkali- und Marschböden
(A. Hohenester).205
3.11.1 Allgemeines.205
3.11.2 Salz- und Alkaliböden der Trockengebiete .205
3.11.2.1 Entstehung und Verbreitung.205
3.11.2.2 Bodentypen.206
3.11.3 Salz-und Alkaliböden humider Gebiete .210
3.11.3.1 Böden der Meeresküsten.210
3.11.3.2 Salzböden des Binnenlands unter humidem Klima.212
Literatur .213
4 Die calcicolen und calcifugen, basiphilen und acidophilen Pflanzen
(H. Kinzel) .216
4.1 Allgemeiner Teil.216
4.1.1 Die historische Entwicklung der Fragestellung und ihrer Bearbeitung 216
4.1.2 Rahmenbedingungen der physiologischen Betrachtung.219
4.1.2.1 Die Klimazonen.219
4.1.2.2 Die räumliche Gliederung des Bodens.219
4.1.2.3 Grade der Intensität von Wirkungen.220
4.1.2.4 Der Einfluß des Entwicklungszustandes der Pflanzen .221
4.1.2.5 Die multiple Kausalität.222
4.2 Wasserstoffionen und allgemeiner Nährstoffgehalt.223
4.3 Calcium.226
4.3.1 Allgemeines zur ökophysiologischen Relevanz des Calciums.226
4.3.1.1 Grundbeobachtungen und Definitionen.226
4.3.1.2 Calcium-Aufnahme und Calcium-Stoffwechsel.228
4.3.2 Familien-Physiotypen des Calcium-Stoffwechsels.233
10 Inhaltsverzeichnis
4.3.2.1 Calciophobe Physiotypen (Oxalat-Typen) .233
4.3.2.2 Calciotrophe Physiotypen.240
4.3.2.3 Die Pflanzenfamilien mit grasartigem Habitus .245
4.3.3 Gattungs- und artphysiotypische Unterschiede im Calcium-Stoff-
wechsel .248
4.3.4 Enzymchemische Untersuchungen .254
4.3.5 Die Calcium-Bindung in Wurzeln und ihre Beziehung zu Membran-
Lipiden und Membran-Enzymen .257
4.3.6 Calcium-Aufnahme und ökologisches Verhalten.260
4.4 Kalium.264
4.4.1 Der Kaliumgehalt von Böden .264
4.4.2 Grundsätzliches zum Einfluß anderer Ionen auf die Kalium-Auf-
nahme .264
4.4.3 Vergleichend-physiologische Untersuchungen zur Wirkung von
Bodenfaktoren auf die Kalium-Aufnahme.269
4.4.4 Einzelbeobachtungen zur Kalium-Aufnahme auf calciumreichen Sub-
straten .274
4.5 Magnesium .276
4.6 Stickstoff.277
4.6.1 Allgemeines zur Physiologie der Stickstofformen.277
4.6.1.1 Der Oxidationszustand .277
4.6.1.2 Die Ionenladung.279
4.6.2 Der Stickstoffumsatz im Boden.280
4.6.3 Spezifische Reaktionen von Pflanzen auf verschiedene Stickstoffor-
men .286
4.6.4 Die Reaktion acidophiler und basiphiler Pflanzen auf verschiedene
Stickstofformen.288
4.6.4.1 Stickstofform und Acidität des Substrates.288
4.6.4.2 Die Rolle der Nitratreduktase.293
4.6.4.3 Der Einfluß von Mikroorganismen (besonders der Mycorrhiza) bei
Koniferen.296
4.6.5 Die Ansprüche der Ericaceen .296
4.7 Phosphat.300
4.7.1 Allgemeines.300
4.7.2 Quantitative Unterschiede im Phosphatanspruch bei verschiedenen
Pflanzen.304
4.7.3 Wechselwirkungen der Phosphat-Aufnahme mit anderen Faktoren . . 306
4.7.4 Qualitative Unterschiede von Pflanzen bezüglich der Ausnützung von
Bodenphosphat .309
4.8 Aluminium.311
4.8.1 Die physikalisch-chemischen Verhältnisse.311
4.8.2 Die Wirkung von Aluminium-Ionen auf das Wachstum von Pflanzen 312
4.8.3 Wechselwirkungen zwischen Aluminium und Phosphat an Wurzeln 313
4.8.4 Physiologische Wirkungen von Aluminium.316
4.8.5 Wie kommt Resistenz gegen Aluminium zustande?.318
4.9 Eisen, Mangan und weitere Mikronährstoffe .322
4.9.1 Allgemeines.322
4.9.2 Toxische Überschüsse.322
Inhaltsverzeichnis 11
4.9.3 Boden-pH in Beziehung zum Fe- und Mn-Gehalt von Pflanzen.325
4.9.4 Die Aufnahme des Eisens in Abhängigkeit von Eigenschaften des
Bodens und der Pflanze.326
4.9.5 Boden-pH und Versorgung mit Mikronährstoffen .330
4.10 Hydrogencarbonat.331
4.10.1 Die physikalisch-chemischen Verhältnisse.331
4.10.2 Die Rolle des Hydrogencarbonat-Ions im Stoffwechsel von Wurzeln . 333
4.10.3 Hydrogencarbonat und die Eisen-Ernährung .334
4.10.4 Hydrogencarbonat und die Aufnahme anderer Ionen.337
4.10.5 Beziehungen zum Atmungs- und Säurestoffwechsel.340
4.11. Die Kalkchlorose.342
4.11.1 Die auslösenden Faktoren.342
4.11.2 Innere Symptome chlorosekranker Pflanzen.346
4.11.3 Wechselwirkungen zwischen Eisen und Phosphat.349
4.11.4 Die Zusammenhänge des Chlorose-Syndroms.356
4.12 Ausblick.361
Literatur .361
5 Serpentin-Pflanzen (H. Kinzel und M. Weber). 381
5.1 Einleitung . 381
5.2 Der Gehalt an toxischen Schwermetallen . 382
5.3 Die Nährstoffarmut. 382
5.4 Die Toxizität des Magnesiums. 383
5.5 Calcium-Mangel . 386
5.6 Das Mg/Ca-Verhältnis. 388
5.7 Welche physiologischen Eigenschaften ermöglichen das Leben auf
Serpentin? . 392
5.7.1 Experimentelle Befunde.392
5.7.1.1 Produktivität. 392
5.7.1.2 Unterschiede in der Ionenaufnahme . 394
5.7.2 Befunde an freiwachsenden Pflanzen . 399
5.8 Abschließende Bemerkungen . 405
Literatur . 407
6 Hochmoorpflanzen (E. Kusel-Fetzmann) .411
6.1 Einleitung .411
6.2 Torfboden als Substrat.412
6.2.1 Mikrobiologie der Moore.412
6.2.2 Humussubstanzen .414
6.2.3 Mineralstoffe im Torfboden.417
6.2.4 Wasserstand im Torfboden.425
6.2.5 Kleinklima in Hochmooren .426
6.3 Die Rolle der Torfmoose .428
6.4 Die eigentliche Hochmoorflora und ihre charakteristischen Merk-
male .436
6.4.1 Xeromorphie.437
6.4.2 Wintergrüne Arten.439
12 Inhaltsverzeichnis
6.4.3 Mycorrhiza .440
6.4.4 Carnivorie.444
6.4.5 Anpassungen an die Staunässe im Moorboden .445
6.5 Mineralstoffe in Moorpflanzen.447
6.5.1 Mineralstoffanalysen von Moorpflanzen .447
6.5.2 Das Problem der Mangelelemente.450
6.5.2.1 Stickstoff.452
6.5.2.2 Phosphat.454
6.5.2.3 Kalium.455
6.5.2.4 Calcium und Magnesium.456
6.5.3 Toxische Metallionen.456
6.5.3.1 Mangan.457
6.5.3.2 Zink.457
6.5.3.3 Blei .457
6.5.3.4 Aluminium.457
6.6 Sukzessionen in der Moorvegetation.460
6.7 Zusammenfassung und Ausblick .462
Literatur .463
7 Schwermetallpflanzen (W. H. O. Ernst).472
7.1 Chemismus der Schwermetallböden.472
7.2 Ökophysiologie der Schwermetallpflanzen.478
7.2.1 Schwermetallgehalte von Pflanzen schwermetallreicher Böden .480
7.2.2 Schwermetallaufnahme über die Wurzel.484
7.2.3 Schwermetall-Translokation .486
7.2.4 Physiologie der Schwermetall-Toleranz .489
7.2.4.1 Spezifität der Schwermetall-Toleranz.490
7.2.4.2 Zinktoleranz .491
7.2.4.3 Nickeltoleranz.495
7.2.4.4 Kupfertoleranz.496
7.2.4.5 Cadmiumtoleranz .497
7.2.4.6 Toleranz(en) gegen andere Schwermetalle.497
7.3 Zusammenfassung.498
Literatur .499
8 Fluor- und Selenpflanzen (W. H. O. Ernst).507
8.1 Fluorpflanzen (Fluorophyten).507
8.1.1 Chemismus der Fluorböden.507
8.1.2 Ökophysiologie der Fluorpflanzen.508
8.2 Selenpflanzen (Selenophyten).511
8.2.1 Chemismus der Selenböden . 511
8.2.2 Ökophysiologie der Selenpflanzen . 511
8.3 Zusammenfassung. 516
Literatur . 517
Verzeichnis der erwähnten Pflanzennamen.520
Sachregister .527
12 Inhaltsverzeichnis
6.4.3 Mycorrhiza .440
6.4.4 Carnivorie.444
6.4.5 Anpassungen an die Staunässe im Moorboden .445
6.5 Mineralstoffe in Moorpflanzen.447
6.5.1 Mineralstoffanalysen von Moorpflanzen .447
6.5.2 Das Problem der Mangelelemente.450
6.5.2.1 Stickstoff.452
6.5.2.2 Phosphat.454
6.5.2.3 Kalium.455
6.5.2.4 Calcium und Magnesium.456
6.5.3 Toxische Metallionen.456
6.5.3.1 Mangan.457
6.5.3.2 Zink.457
6.5.3.3 Blei .457
6.5.3.4 Aluminium.457
6.6 Sukzessionen in der Moorvegetation.460
6.7 Zusammenfassung und Ausblick .462
Literatur .463
7 Schwermetallpflanzen (W. H. O. Ernst).472
7.1 Chemismus der Schwermetallböden.472
7.2 Ökophysiologie der Schwermetallpflanzen.478
7.2.1 Schwermetallgehalte von Pflanzen schwermetallreicher Böden .480
7.2.2 Schwermetallaufnahme über die Wurzel.484
7.2.3 Schwermetall-Translokation .486
7.2.4 Physiologie der Schwermetall-Toleranz .489
7.2.4.1 Spezifität der Schwermetall-Toleranz.490
7.2.4.2 Zinktoleranz .491
7.2.4.3 Nickeltoleranz.495
7.2.4.4 Kupfertoleranz.496
7.2.4.5 Cadmiumtoleranz .497
7.2.4.6 Toleranz(en) gegen andere Schwermetalle.497
7.3 Zusammenfassung.498
Literatur .499
8 Fluor- und Selenpflanzen (W. H. O. Ernst).507
8.1 Fluorpflanzen (Fluorophyten).507
8.1.1 Chemismus der Fluorböden.507
8.1.2 Ökophysiologie der Fluorpflanzen.508
8.2 Selenpflanzen (Selenophyten).511
8.2.1 Chemismus der Selenböden . 511
8.2.2 Ökophysiologie der Selenpflanzen . 511
8.3 Zusammenfassung. 516
Literatur . 517
Verzeichnis der erwähnten Pflanzennamen.520
Sachregister .527 |
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