Pflanzenökologie:
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin
Akad.-Verl.
1991
|
| Ausgabe: | 1. Aufl. |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Enth.: Teil 1. Wachstum, Entwicklung, Pflanzenverbreitung. Teil 2. Stoffproduktion und Ertragsbildung |
| Beschreibung: | 535 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 3055012887 |
Internformat
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| adam_text | Inhalt
1 Gil 1 Wachstum, Entwicklung, Pflanzenverbreitung
Abkürzungen ....................................................................... 15
Umrechnungen...................................................................... 17
1. Gegenstand und Ziele der Pflanzenökologie..................................... 20
. 1. Das Pflanzenleben im Naturganzen........................................... 21
.1.1. Ökosysteme............................................................... 21
.1.2. Stoff- und Energiefluß in Ökosystemen........................................ 23
.1.3. Dynamik der Ökosysteme................................................... 23
.1.4. Rolle des Menschen im Naturhaushalt........................................ 28
.2. Probleme und Methoden der Pflanzenökologie................................. 29
.2.1. Ökologische Pflanzenphysiologie............................................. 29
.2.2. Ökosystemforschung ....................................................... 30
.3. Einflußfaktoren für das Pflanzenleben......................................... 31
I. Temperatur................................................................ 33
Strahlung und Temperaturverhältnisse........................................ 33
.1. Einstrahlung.............................................................. 33
.2. Strahlungsumwandlung..................................................... 34
.3. Wärmeverlagerung......................................................... 39
.4. Verdunstung .............................................................. 41
.5. Ausstrahlung.............................................................. 41
.6. Strahlungsbilanz........................................................... 43
.7. Wärmeumsatz in der Vegetationsdecke........................................ 44
.8. Geländeform und Einstrahlung .............................................. 45
.9. Strahlungsrichtung und Pflanzenentwicklung................................... 47
2.2. Erwärmung und Pflanzenleben............................................... 48
2.2.1. Allgemeiner Temperatureffekt................................................ 48
2.2.2. Temperatur der Pflanzenteile ................................................ 49
2.2.3. Natürliche Hitzeschäden.................................................... 50
2.3. Hitzeresistenz.............................................................. 51
2.3.1. Allgemeines Verhalten gegenüber Streßwirkungen............................... 52
2.3.2. Vermeidung von Hitzestreß.................................................. 54
2.3.3. Verträglichkeit gegenüber Hitzestreß.......................................... 55
2.3.4. Veränderlichkeit der Hitzetoleranz............................................ 56
2.4. Abkühlung und Pflanzenleben............................................... 59
2.4.1. Verhalten der Pflanzen bei tiefer Temperatur................................... 59
2.4.2. Erkältung................................................................. 62
2.4.3. Frost- und Wintertrocknis................................................... 64
8 Inhall
2.4.4. Einfluß der Schneedecke auf die Vegetation.................................... 66
2.4.5. Allgemeine Winterschäden................................................... 68
2.4.6. Kältebehandlung und Pflanzenentwicklung .................................... 69
2.5. Frostresistenz.............................................................. 70
2.5.1. Vermeidung von Frostschäden............................................... 70
2.5.2. Frostharte ................................................................ 70
2.5.3. Veränderlichkeit der Frostresistenz ........................................... 76
2.5.4. Künstlicher Frostschutz..................................................... 77
2.6. Kälte und Wuchsformen .................................................... 78
2.7. Temperaturen und Pflanzenleben im Gebirge................................... 80
2.7.1. Jahreszeiten- und Tageszeitenklima........................................... 80
2.7.2. Höhenstufengliederung der Vegetation ........................................ 81
2.7.3. Tropische Hochgebirgsvegetation............................................. 83
3. Wasser................................................................... 88
3.1. Niederschläge und Klima.................................................... 88
3.1.1. Niederschlagsverteilung auf der Erde.......................................... 88
3.1.2. Geländeform und Wasserverteilung........................................... 93
3.1.3. Verdunstung .............................................................. 94
3.1.4. Klimadiagramme........................................................... 96
3.2. Tau und Nebel ............................................................ 96
3.2.1. Einfluß auf die oberirdische Wasserversorgung ................................. 96
3.2.2. Einfluß auf die Bodenfeuchte................................................. 97
3.2.3. Indirekter Einfluß auf den Wasserhaushalt..................................... 98
3.3. Wasseraufnahme........................................................... 98
3.3.1. Physikochemische Eigenschaften des Wassers .................................. 98
3.3.2. Hydratation............................................................... 99
3.3.3. Wasserpotential............................................................ 100
3.3.4. Bodenart und Wasserkapazität............................................... 102
3.3.5. Grundwasser.............................................................. 107
3.3.6. Bodenwasser und Pflanze ................................................... 109
3.3.7. Aktive und passive Wasseraufnahme.......................................... 111
3.3.8. Wurzelsysteme............................................................. 113
3.4. Wasserabgabe............................................................. 116
3.4.1. Allgemeines ............................................................... 116
3.4.2. Kutikuläre Transpiration.................................................... 116
3.4.3. Stomatäre Transpiration.................................................... 117
3.4.4. Transpirationsstrom........................................................ 123
3.4.5. Spaltöffnungsbau und Umweltfaktoren........................................ 125
3.4.6. Transpirationsverhalten und Umweltfaktoren .................................. 126
3.4.7. Wasserabgabe bewachsener Flächen .......................................... 126
3.5. Wasserleitung ............................................................. 129
3.5.1. Der Weg des Wassers durch die Pflanze....................................... 129
3.5.2. Effektivität der Gefäßleitung................................................. 130
3.6. Wasserbilanz.............................................................. 133
3.6.1. Wasserzustand und osmotisehes Potential ..................................... 133
3.6.2. Schwankungen des Wasserzustands........................................... 134
3.6.3. Organisationsform und Stabilität des Wasserhaushalts........................... 135
3.6.4. Anpassung an Wasserhaushaltsschwankungen.................................. 136
3.7. Wassermangel............................................................. 138
3.7.1. Allgemeine Auswirkungen................................................... 138
Inhalt 9
3.7.2. Pflanzen trockener Standorte................................................ 139
3.7.3. Austrocknungsvermeidung................................................... 140
3.7.4. Dürrehärte................................................................ 144
3.8. Überflutung............................................................... 146
3.8.1. Allgemeines ............................................................... 146
3.8.2. Auswirkungen im Boden.................................................... 147
3.8.3. Folgen für die Wurzeltätigkeit ............................................... 148
3.8.4. Auswirkungen auf die Sproßentwicklung ...................................... ! 50
3.8.5. Einfluß auf die Samenkeimung............................................... 151
3.8.6. Einfluß auf Knöllchenbildung und Mykorrhiza ................................ 151
3.8.7. Überfiutungstoleranz....................................................... 152
4. Licht..................................................................... 156
4.1. Die natürlichen Lichtverhältnisse............................................. 156
4.1.1. Lichtveränderungen im Tagesvcrlauf.......................................... 156
4.1.2. Unterlicht................................................................. 157
4.1.3. Beschattung durch Pflanzen ................................................. 157
4.1.4. Sonnenflecken............................................................. 157
4.1.5. Lichtverhältnisse in Gewässern............................................... 157
4.1.6. Infrarote Strahlung......................................................... 158
4.1.7. Mond- und Sternenlicht..................................................... 158
4.2. Signalwirkungen des Lichts.................................................. 158
4.2.1. Steuerungspigmente ........................................................ 158
4.2.2. Samenkeimung ............................................................ 159
4.2.3. Wuchshöhe und Formgestaltung............................................. 160
4.2.4. Tageslänge und Pflanzenverbreitung.......................................... 160
4.3. Sonnige und beschattete Standorte ........................................... 165
4.3.1. Sonnen- und Schattenpflanzcn ............................................... 165
4.3.2. Sonnen- und Schattenblätter................................................. 167
4.4. Lichtbedarf und Wuchsformen............................................... 168
4.4.1. Lianen.................................................................... 168
4.4.2. Epiphyten................................................................. 170
4.4.3. Hemi-Epiphytcn ........................................................... 174
4.5. Ultraviolette Strahlung...................................................... 176
4.5.1. Atmosphärische UV-Strahlung............................................... 176
4.5.2. Auswirkungen auf das Pflanzenleben.......................................... 176
4.6. Ionisierende Strahlung...................................................... 179
4.6.1. Strahlungsquellen.......................................................... 179
4.6.2. Auswirkungen auf das Pflanzenleben.......................................... 179
5. Chemische Faktoren........................................................ 181
5.1. Gewässer als Lebensraum................................................... 181
5.1.1. Gewässertypen und -Zusammensetzung........................................ 181
5.1.2. Kohlensäure und Carbonate................................................. 1S4
5.1.3. Sauerstoff................................................................. 186
5.1.4. Stickstoffverbindungen...................................................... 188
5.1.5. Phosphorverbindungen ..................................................... 190
5.1.6. Schwefelverbindungen ...................................................... 192
5.1.7. Schwermetalle............................................................. 193
5.1.8. Organische Verunreinigungen................................................ 193
5.1.9. Vegetationsfolge in Binnengewässern.......................................... 194
10 Inhalt
5.2. Bodenbildung ............................................................. 194
5.2.1. Struktur und Zusammensetzung der Mineralien ................................ 195
5.2.2. Physikalische Verwitterung.................................................. 196
5.2.3. Chemische Verwitterung .................................................... 197
5.2.4. Biologische Verwitterung.................................................... 198
5.2.5. Tonaufbau................................................................ 198
5.2.6. Tonabbau................................................................. 202
5.3. Humus................................................................... 202
5.3.1. Humusbildung............................................................. 202
5.3.2. Humusstoffe............................................................... 203
5.3.3. Humusformen............................................................. 203
5.4. Bodenarten................................................................ 206
5.4.1. Verwitterungsböden........................................................ 206
5.4.2. Sedimentböden ............................................................ 206
5.5. Bodentypen............................................................... 207
5.5.1. Bodenprofile............................................................... 207
5.5.2. Landböden................................................................ 208
5.5.3. Semiterrestrische Böden..................................................... 218
5.5.4. Unterwasserböden.......................................................... 220
5.5.5. Kulturböden .............................................................. 220
5.6. Mineralstoffaufnahme....................................................... 221
5.6.1. Ionenadsorption ........................................................... 221
5.6.2. Ionenaustausch............................................................ 221
5.6.3. lonenfixierung............................................................. 223
5.6.4. Bodenreaktion und Pflanzenverbreitung....................................... 224
5.7. Besondere Bodenstandorte .................................................. 228
5.7.1. Salzstandorte.............................................................. 228
5.7.2. Mangrove................................................................. 233
5.7.3. Dünen.................................................................... 238
5.7.4. Moore.................................................................... 239
5.7.5. Felsen und Schutthalden.................................................... 243
6. Mechanische Faktoren...................................................... 246
6.1. Wind..................................................................... 246
6.1.1. Einfluß auf Wärme- und Wasserhaushalt...................................... 246
6.1.2. Wachstumsveränderungen................................................... 247
6.1.3. Transport von Pflanzenteilen ................................................ 247
6.1.4. Mechanische Schäden....................................................... 248
6.1.5. Wind und Landschaftsgestaltung............................................. 249
6.2. Schnee.................................................................... 251
6.2.1. Schneebruch............................................................... 251
6.2.2. Schneefegen............................................................... 251
6.2.3. Schneelawinen............................................................. 252
6.3. Feuer..................................................................... 252
6.3.1. Allgemeine Auswirkungen................................................... 252
6.3.2. Feuer-stimulierte Pflanzenentwicklung ........................................ 254
6.3.3. Einfluß auf Nadelwald-Ökosysteme........................................... 255
6.3.4. Einfluß auf tropische Waldökosysteme........................................ 255
6.3.5. Einfluß auf Grasland-Ökosysteme............................................ 256
6.3.6. Einfluß auf Mediterrane Buschwald-Ökosysteme................................ 257
6.4. Mahd .................................................................... 258
Inhalt 1 1
6.5. Weidegang und Viehverbiß.................................................. 258
6.5.1. Beweidung................................................................ 25S
6.5.2. Wildverbiß................................................................ 259
6.5.3. Allgemeinauswirkungen der Herbivorie........................................ 260
7. Literatur.................................................................. 261
I Cll 11 Stoffproduktion und Ertragsbildung
Grundlagen................................................................ 271
.1. Die pflanzliche Stoffproduktion im Naturganzen ............................... 271
.1.1. Organisation.............................................................. 271
.1.2. Grundbegriffe.............................................................. 272
.2. Strukturen des Photosyntheseapparates ....................................... 275
.2.1. Struktur der photosynthetisch tätigen Blattgcwebe.............................. 276
.2.2. Verteilung der Chloroplasten ................................................ 278
.2.3. Entwicklung und Feinbau der Chloroplasten................................... 278
.2.4. Gesamtleistung der Chloroplasten............................................ 280
.3. Energiegewinnung.......................................................... 2X1
.3.1. Umwandlung von Lichtenergie............................................... 281
.3.2. Lichtunabhängige Energiebeschaffung......................................... 2X5
.4. Grundprozesse der Kohlenstoffassimilation .................................... 2X7
.4.1. C3-Weg (CALVIN-Zyklus).................................................. 2X7
.4.2. C4-Weg (HATCH-SLACK-KORTSCHAK-Zyklus)............................. 240
.4.3. CAM . ................................................................... 293
.4.4. Bicarbonat-Anreieherung in Wasserpflanzen ................................... 294
.4.5. Chemosynthesc............................................................ 295
.5. Grundprozesse der Stickstoffassimilation ...................................... 296
.5.1. Nitratassimilation.......................................................... 296
.5.2. Bindung von molekularem Stickstoff.......................................... 297
.6. Altersentwicklung und Photosynthese......................................... 298
.6.1. Blattentwicklung und Stoffumsatz............................................ 298
.6.2. Heterogenität der Photosynthese............................................. 3CX)
.6.3. Artbedingtes Photosynthesevermögen......................................... 303
2. Einfluß äußerer Faktoren.................................................... 306
Licht .............................
1. Photosynthetisch wirksame Strahlung .
2. Licht- und Schattenwirkung.........
3. Tagesgang der Nettophotosynthese
1.4. Lichtverteilung in Pflanzenbeständen..........
Beleuchtungsstärke und Stolfproduktion.......
2.2. Temperatur...............................
2.2.1. Temperaturgrenzen für die Photosynthese.....
2.2.2. Grundsätzlicher Temperatureinfluß...........
2.2.3. Tcmperaturanpassungen ....................
2.2.4. Temperaturnachvvirkung....................
23. Kohlendioxid..............................
.06
06
306
14
:o
26
28
30
|2 In Mal i
2.3.1. Der Weg des Kohlendioxids in der Pflanze .................................... 330
2.3.2. Der CO2-Gehalt in der Atmosphäre.......................................... 334
2.3.3. CO2-Angebot und Photosynthese ............................................ 334
2.4. Wasser................................................................... 336
2.4.1. Wassermangel bei Höheren Pflanzen.......................................... 336
2.4.2. Wassermangel bei Niederen Pflanzen ......................................... 339
2.4.3. Überflutung............................................................... 339
2.4.4. Anpassung an Wassermangel im Boden ....................................... 340
2.4.5. Wasserverbrauch und Stoffproduktion ........................................ 342
2.4.6. Wasserhaushalt und Produktivität bei CAM-Pflanzen........................... 348
2.5. Mineralische Nährstoffe..................................................... 351
2.5.1. Allgemeines ............................................................... 351
2.5.2. Vorkommen und Verteilung in der Pflanze .................................... 353
2.5.3. Einfluß auf die Photosynthese................................................ 355
2.5.4. Einfluß auf Entwicklung und Stoffproduktion.................................. 355
2.6. Salz...................................................................... 364
2.6.1. Allgemeine lonenwirkungen ................................................. 364
2.6.2. Einfluß auf Photosynthese und Stoffproduktion ................................ 365
2.6.3. Salzresistenz............................................................... 367
2.6.4. Bodenversalzung und Landwirtschaft ......................................... 369
2.7. Schadstoffe................................................................ 372
2.7.1. Schwefeldioxid............................................................. 373
2.7.2. Halogenwasserstoffe........................................................ 376
2.7.3. Stickstoffoxide............................................................. 379
2.7.4. Photochemische Oxidantien ................................................. 379
2.7.5. Luftschadstoffgemische...................................................... 384
2.7.6. Staubablagerungen......................................................... 388
2.7.7. Schwermetalle und Metalloide ............................................... 389
2.7.8. Pflanzenschutzmittel........................................................ 392
2.7.9. Andere organische Schadstoffe............................................... 393
3. Einfluß innerer Faktoren..................................................... 395
3.1. Assimilatverteilung......................................................... 395
3.1.1. Vegetatives Wachstum...................................................... 396
3.1.2. Frucht- und Samenbildung.................................................. 399
3.2. Wuchsformen und Stoffproduktionsvcrhalten................................... 400
3.2.1. Einjährige Kräuter......................................................... 401
3.2.2. Ausdauernde Kräuter....................................................... 401
3.2.3. Holzpflanzen.............................................................. 404
4. Produktivität von Pflanzenbeständen........................................... 407
4.1. Einzelpflanze und Pflanzenbestand............................................ 407
4.2. Produktivitätsanalyse....................................................... 408
4.2.1. Blattflächenindex (LAD ..................................................... 408
4.2.2. Nettoassimilationsrate (NAR)................................................ 410
4.2.3. Relative Zuwachsrate (RGR)................................................. 411
4.3. Produktionsbilanzen........................................................ 411
4.3.1. Bilanzgrößen.............................................................. 411
4.3.2. Jahresbilanzen............................................................. 413
4.3.3. Langfristige Produktionsbilanzen............................................. 413
4.4. Produktivität und Stoffproduktionsdauer...................................... 416
Inhalt ]3
5. Stoffproduktionsökologie ausgewählter Vegetationstypen.......................... 417
5.1. Arktische Tundra .......................................................... 417
5.1.1. Klima und Boden.......................................................... 417
5.1.2. Photosynthèse und Stoffproduktion........................................... 419
5.1.3. Andere ökologische Besonderheiten..........................,................ 423
5.2. Borealer Nadelwald - Taiga ................................................ 425
5.2.1. Klima, Boden und vorherrschende Gehölze.................................... 425
5.2.2. Photosynthese............................................................. 426
5.2.3. Stoffproduktion............................................................ 427
5.2.4. Andere ökologische Besonderheiten........................................... 429
5.3. Sommergrüne Laubwälder................................................... 430
5.3.1. Klima, Boden und vorherrschende Baumarten.................................. 430
5.3.2. Laubfall als klimatische Anpassung........................................... 431
5.3.3. Lichtverhältnisse........................................................... 432
5.3.4. Photosynthese und Stoffproduktion........................................... 433
5.3.5. Andere ökologische Besonderheiten........................................... 438
5.4. Immergrüne tropische Regenvvälder........................................... 443
5.4.1. Klima und Boden.......................................................... 443
5.4.2. Photosynthese und Stoffproduktion........................................... 444
5.4.3. Andere ökologische Besonderheiten........................................... 448
5.5. Mediterrane Hartlaubgehölze................................................ 450
5.5.1. Klima, Boden und vorherrschende Pflanzengruppen............................. 450
5.5.2. Sklerophyllie als klimatische Anpassung....................................... 452
5.5.3. Photosynthese und Stoffproduktion........................................... 454
5.5.4. Andere ökologische Besonderheiten........................................... 455
5.6. Grasland.................................................................. 456
5.6.1. Klima und Boden.......................................................... 456
5.6.2. Photosynthèse............................................................. 460
5.6.3. Stoffproduktion............................................................ 460
5.6.4. Andere ökologische Besonderheiten........................................... 464
5.7. Wüstenpfianzen............................................................ 465
5.7.1. Klima, Boden und Wasserhaushalt ........................................... 465
5.7.2. Photosynthese und Stoffproduktion........................................... 467
5.7.3. Andere ökologische Besonderheiten........................................... 470
5.8. Wasserpflanzen............................................................ 471
5.8.1. Plankton.................................................................. 471
5.8.2. Großalgen ................................................................ 473
5.8.3. Andere Wasserpflanzengesellschaften.......................................... 475
6. Zur Ökologie einiger pflanzlicher Symbiosen.................................... 477
6.1. Flechten.................................................................. 477
6.1.1. Vorkommen und allgemeine Lebensweise...................................... 477
6.1.2. Photosynthese............................................................. 479
6.1.3. Wachstum und Stoffproduktion.............................................. 4SI
6.1.4. Bioindikationseigenschaften.................................................. 481
6.2. Stickstoffbindende Mikroorganismen.......................................... 482
6.2.1. Allgemeines ............................................................... 482
6.2.2. Knöllchenbakterien......................................................... 482
6.2.3. Knöllchenbildende Actinomyceten............................................ 485
6.2.4. Lebensgemeinschaften mit Blaualgen.......................................... 486
6.2.5. Andere Wurzelraum-Lebensgemeinschaften .................................... 489
14 Inhalt
6.3. Mykorrhiza ............................................................... 490
6.3.1. Allgemeines ............................................................... 490
6.3.2. Auswirkungen auf die Wirtspflanzen.......................................... 490
6.3.3. Einfluß äußerer Faktoren ................................................... 491
6.3.4. Mykorrhiza in Land- und Forstwirtschaft ..................................... 491
7. Globaler Stoffumsatz ....................................................... 493
7.1. Allgemeines ............................................................... 493
7.2. Kreislauf des Kohlenstoffs................................................... 495
7.2.1. Natürliche Kreislaufprozesse................................................. 495
7.2.2. Eingriffe des Menschen ..................................................... 497
7.3. Kreislauf des Stickstoffs..................................................... 498
7.3.1. Natürlicher Stickstoffkreislauf................................................ 498
7.3.2. Eingriffe des Menschen ..................................................... 501
7.4. Kreislauf des Wassers....................................................... 502
7.4.1. Globaler Wasserumsatz..................................................... 502
7.4.2. Eingriffe des Menschen ..................................................... 504
8. Pflanzenproduktion und Welternährung........................................ 507
8.1. Die Produktivität der Pflanzendecke.......................................... 507
8.2. Ökologische Wege und Ziele moderner Ertragssteigerung........................ 507
8.3. Nahrungsproduktion ....................................................... 514
9. Literatur.................................................................. 518
10. Sachregister............................................................... 527
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