Holdings: Physiological ecology of tropical plants

Physiological ecology of tropical plants:

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Bibliographic Details
Main Author:	Lüttge, Ulrich 1936- (Author)
Format:	Book
Language:	English
Published:	Berlin [u.a.] Springer Berlin 2008
Edition:	2. ed.
Subjects:	Plantes - Écophysiologie - Régions tropicales Plantes tropicales - Écophysiologie Plant ecophysiology > Tropics Tropical plants > Ecophysiology Autökologie Pflanzenökologie Vegetation Tropische Pflanzen Pflanzen Pflanzenphysiologie Tropen
Online Access:	Inhaltsverzeichnis
Item Description:	Hier auch später erschienene, unveränderte Nachdrucke
Physical Description:	XV, 458 S. zahlr. Ill. und graph. Darst., Kt. 235 mm x 155 mm
ISBN:	9783642439643 9783540717928 3540717927

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adam_text	CONTENTS 1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1 HISTORICAL BACKGROUND OF ECOPHYSIOLOGY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 THE TROPICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 ECOLOGICAL AND SCIENTIFIC IMPORTANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.4 THE DESTRUCTION OF TROPICAL FOREST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 TO THE TROPICAL ENVIRONMENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.1 APPROACHES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.2 CLIMATIC RELATIONS AND VEGETATION MODELING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.2.1 THE KLIMADIAGRAMM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.2.2 VEGETATION MODELING BASED ON IRRADIANCE AND WATER BUDGETS. . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.3 REMOTE SENSING USING RADIATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.3.2 FLUORESCENCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.4 GAS ANALYSIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.5 STABLE ISOTOPE ANALYSIS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 2.6 MATHEMATICAL TOOLS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 3 TROPICAL FORESTS. I. PHYSIOGNOMY AND FUNCTIONAL STRUCTURE . . . . . . . . . 51 3.1 SEPARATION OF DIFFERENT TYPES OF TROPICAL FORESTS . . . . . . . . . . . . . . . . 51 . . . . . . . . . . . 55 3.2.1 TROPICAL RAIN FORESTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 3.2.2 TROPICAL CLOUD AND ELFIN FORESTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 3.2.3 FLOODPLAIN FORESTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 3.2.4 THORN SCRUB AND CACTUS FORESTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 3.2.5 MANGROVES AND GALLERY FORESTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 XII CONTENTS 3.3 HORIZONTAL STRUCTURE AND DIVERSITY OF TROPICAL FORESTS . . . . . . . . . . . . 67 3.3.1 DIVERSITY AND THE SPATIAL STRUCTURE OF THE ENVIRONMENT . . . . . 67 3.3.2 DIVERSITY AND PLASTICITY AND THE BIOLOGICAL STRESS CONCEPT . . 69 3.3.3 DIVERSITY AND THE CHAOS OF OSCILLATING MOSAICS . . . . . . . . . . . 73 3.3.4 DIVERSITY AND LIFE FORMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 3.4 VERTICAL STRUCTURE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 3.4.1 IRRADIANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 3.4.2 TEMPERATURE AND AIR HUMIDITY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 3.4.3 CARBON DIOXIDE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 3.4.4 MINERAL NUTRIENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 4 TROPICAL FORESTS. II. ECOPHYSIOLOGICAL RESPONSES TO LIGHT . . . . . . . . . . . 103 4.1 LIGHT RESPONSES OF PHOTOSYNTHESIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 4.1.1 LIGHT-RESPONSE CHARACTERISTICS OF SUN AND SHADE PLANTS . . . 103 4.1.2 THE PHOTOSYNTHETIC APPARATUS: PIGMENTS, ENZYMES AND NITROGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 4.1.3 THE ORIGIN OF HIGH-IRRADIANCE STRESS AND GENERAL PLANT RESPONSES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 4.1.4 DISSIPATION OF EXCITATION ENERGY IN THE FORM OF HEAT: THE ROLE OF XANTHOPHYLLS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 4.1.5 DAMAGE AND REPAIR OF REACTION CENTRES OF PHOTOSYSTEM II: THE D1-PROTEIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 4.1.6 CONCLUSION: SUMMARIZING MECHANISMS OF DISSIPATION OF PHOTOSYNTHETIC EXCITATION ENERGY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 4.1.7 DISSIPATION OF EXCITATION ENERGY IN THE FORM OF FLUORESCENCE: A TOOL IN PLANT ECOPHYSIOLOGY . . . . . . . . . . 126 4.2 VARYING IRRADIANCE ON THE FOREST FLOOR AND IN GAP DYNAMICS . . . . . . 131 4.2.1 THE RESPONSE TO LIGHT FLECKS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 4.2.2 LIGHT QUALITY: SIGNALLING FUNCTIONS OF LIGHT . . . . . . . . . . . . . 136 4.3 SEEDLINGS: GERMINATION, ESTABLISHMENT AND GROWTH . . . . . . . . . . . . . . 138 4.3.1 REGULATION OF SEED DORMANCY AND GERMINATION . . . . . . . . . . . 138 4.3.2 GROWTH OF SEEDLINGS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 5 TROPICAL FORESTS. III. ECOPHYSIOLOGICAL RESPONSES TO DROUGHT . . . . . . . . 149 5.1 DROUGHT IN MOIST TROPICAL FORESTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 5.2 DROUGHT IN DRY TROPICAL FORESTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 5.2.1 LEAF SHEDDING AND HYDRAULIC ARCHITECTURE . . . . . . . . . . . . . . . 151 5.2.2 ECOPHYSIOLOGICAL RESPONSES OF PLANTS WITH C3-PHOTOSYNTHESIS AND CRASSULACEAN ACID METABOLISM (CAM) . . . . . . . . . . . . . . 153 REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 CONTENTS XIII 6 TROPICAL FORESTS. IV. LIANAS, HEMI-EPIPHYTES, EPIPHYTES AND MISTLETOES . . . . . . . . . . . . . . 165 6.1 THE CONQUEST OF SPACE: CRYPTOGAMS AND A DIVERSITY OF LIFE FORMS OF VASCULAR PLANTS . . . . . . 165 6.2 CRYPTOGAMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 6.2.1 BACTERIA AND CYANOBACTERIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 6.2.2 BRYOPHYTES AND LICHENS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 6.3 LIANAS, CLIMBERS, VINES AND HEMI-EPIPHYTES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 6.4 EPIPHYTES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 6.5 MISTLETOES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 6.6 STRESSORS DRIVING ECOPHYSIOLOGICAL ADAPTATION OF EPIPHYTES AND HEMI-EPIPHYTES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 6.6.1 LIGHT AND THE EVOLUTION OF PLANTS TO EPIPHYTISM . . . . . . . . . . 191 6.6.2 WATER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 6.6.3 MINERAL NUTRIENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219 7 TROPICAL FORESTS. V. MANGROVES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227 7.1 PHYTOGEOGRAPHY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227 7.2 SITE CHARACTERISTICS AND CONTRASTS IN SALINITY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232 7.3 MORPHOLOGICAL CHARACTERISTICS OF THE MANGROVE TREE LIFE FORM . . . . 233 7.3.1 HYPOXIA IN INUNDATED SWAMPY SOILS, ROOT MORPHOLOGY AND AERATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 7.3.2 HYDRAULIC ARCHITECTURE AND XYLEM SAP FLOW . . . . . . . . . . . . . 236 7.3.3 VIVIPARY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237 7.4 EXCLUSION, INCLUSION AND EXCRETION OF SALT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237 7.5 PHOTOSYNTHESIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246 7.5.1 CO2-EXCHANGE AND STOMATAL CONDUCTANCE . . . . . . . . . . . . . . . 246 7.5.2 WATER USE EFFICIENCY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 7.5.3 HIGH IRRADIANCE, PHOTOINHIBITION AND OXIDATIVE STRESS . . . . . 253 7.5.4 INTERACTING FACTORS: SALINITY, IRRADIANCE, ELEVATED CO2 . . . . . 256 7.6 NUTRITION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257 7.7 AQUATIC COMMUNITIES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 7.7.1 MACROALGAE IN MANGROVES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 7.7.2 MICROBIAL MATS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259 7.8 MANGROVES AS ENDANGERED ECOSYSTEMS WITH NUMEROUS BENEFITS FOR MAN AND THE NEED FOR THEIR CONSERVATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259 REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260 8 ECOSYSTEMS OF COASTAL SAND PLAINS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265 8.1 RESTINGAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265 8.1.1 GEOLOGICAL HISTORY AND VEGETATION PHYSIOGNOMY . . . . . . . . . . 265 8.1.2 THE NURSE PLANT SYNDROME AND DYNAMICS OF VEGETATION ISLANDS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266 8.1.3 ECOPHYSIOLOGY OF PHOTOSYNTHESIS OF RESTINGA PLANTS . . . . . . . 268 XIV CONTENTS 8.2 SALINAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269 8.2.1 FORMATION OF COASTAL SALT MARSHES AND VEGETATION PHYSIOGNOMY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269 8.2.2 DYNAMICS OF VEGETATION ISLANDS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275 8.2.3 STRATEGIES OF ADAPTATION OF PLANTS IN THE DIFFERENT VEGETATION UNITS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277 REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290 9 SAVANNAS. I. PHYSIOGNOMY, TERMINOLOGY AND ECOTONES: WHY DO SAVANNAS EXIST? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293 9.1 PHYSIOGNOMY AND TERMINOLOGY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293 9.2 SEASONALITY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304 9.3 THE SAVANNA PROBLEM: WHY DO SAVANNAS EXIST? . . . . . . . . . . . . . . . . 305 9.4 ECOTONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306 9.4.1 SAVANNA-FOREST ECOTONE DYNAMICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306 9.4.2 SAVANNA-DESERT ECOTONE DYNAMICS: THE SAHEL PROBLEM AS A CASE STORY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308 9.5 PRODUCTIVITY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310 REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311 10 SAVANNAS. II. THE ENVIRONMENTAL FACTORS WATER, MINERAL NUTRIENTS AND FIRE . . . . . . 313 10.1 THE WATER FACTOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313 10.1.1 GRASSES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315 10.1.2 TREES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323 10.2 THE NUTRIENT FACTOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335 10.2.1 NITROGEN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339 10.2.2 PHOSPHORUS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344 10.2.3 BIOTIC INTERACTIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345 10.2.4 THE ALUMINIUM PROBLEM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356 10.3 THE FIRE FACTOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361 10.3.1 THE CAUSES OF FIRE: ANTHROPOGENIC AND NATURAL . . . . . . . . . . . 361 10.3.2 PYROPHYTES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364 10.3.3 BURNING BY MAN: LOSSES AND GAINS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365 REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372 11 INSELBERGS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379 11.1 PHYSIOGNOMY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379 11.2 CRYPTOGAMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382 11.2.1 CYANOBACTERIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382 11.2.2 LICHENS AND MOSSES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400 11.3 VASCULAR PLANTS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401 11.3.1 DIVERSITY AND LIFE FORMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401 11.3.2 PHYSIOLOGICAL ECOLOGY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401 11.4 DESICCATION TOLERANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404 CONTENTS XV 11.4.1 CYANOBACTERIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404 11.4.2 LICHENS AND BRYOPHYTES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404 11.4.3 VASCULAR PLANTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407 REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413 12 PARAMOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419 12.1 SUMMER EVERY DAY, WINTER EVERY NIGHT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419 12.2 THE STRESS FACTOR FROST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422 12.3 LIFE FORMS OF PARAMO PLANTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423 12.3.1 GIANT-ROSETTE PLANTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423 12.3.2 OTHER LIFE FORMS: TUSSOCKS, CUSHIONS, ACAULESCENT ROSETTES, SCLEROPHYLLS . . . . 429 12.3.3 CACTI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433 12.4 FROST RESISTANCE IN GIANT-ROSETTE PLANTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433 12.4.1 AFRO-ALPINE PLANTS: FREEZING TOLERANCE. . . . . . . . . . . . . . . . . . 433 12.4.2 ANDEAN PLANTS: FREEZING AVOIDANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435 12.4.3 COMPARISON OF THE STRATEGIES OF FREEZING TOLERANCE AND AVOIDANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435 12.5 OTHER STRESS FACTORS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 438 12.5.1 WATER AVAILABILITY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 438 12.5.2 MINERAL NUTRITION AND CARBON . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 438 12.5.3 IRRADIANCE AND HEAT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439 REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439 SCIENTIFIC NAME INDEX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443 SUBJECT INDEX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 449
adam_txt	CONTENTS 1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1 HISTORICAL BACKGROUND OF ECOPHYSIOLOGY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 THE TROPICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 ECOLOGICAL AND SCIENTIFIC IMPORTANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.4 THE DESTRUCTION OF TROPICAL FOREST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 TO THE TROPICAL ENVIRONMENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.1 APPROACHES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.2 CLIMATIC RELATIONS AND VEGETATION MODELING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.2.1 THE KLIMADIAGRAMM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.2.2 VEGETATION MODELING BASED ON IRRADIANCE AND WATER BUDGETS. . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.3 REMOTE SENSING USING RADIATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.3.2 FLUORESCENCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.4 GAS ANALYSIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.5 STABLE ISOTOPE ANALYSIS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 2.6 MATHEMATICAL TOOLS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 3 TROPICAL FORESTS. I. PHYSIOGNOMY AND FUNCTIONAL STRUCTURE . . . . . . . . . 51 3.1 SEPARATION OF DIFFERENT TYPES OF TROPICAL FORESTS . . . . . . . . . . . . . . . . 51 . . . . . . . . . . . 55 3.2.1 TROPICAL RAIN FORESTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 3.2.2 TROPICAL CLOUD AND ELFIN FORESTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 3.2.3 FLOODPLAIN FORESTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 3.2.4 THORN SCRUB AND CACTUS FORESTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 3.2.5 MANGROVES AND GALLERY FORESTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 XII CONTENTS 3.3 HORIZONTAL STRUCTURE AND DIVERSITY OF TROPICAL FORESTS . . . . . . . . . . . . 67 3.3.1 DIVERSITY AND THE SPATIAL STRUCTURE OF THE ENVIRONMENT . . . . . 67 3.3.2 DIVERSITY AND PLASTICITY AND THE BIOLOGICAL STRESS CONCEPT . . 69 3.3.3 DIVERSITY AND THE CHAOS OF OSCILLATING MOSAICS . . . . . . . . . . . 73 3.3.4 DIVERSITY AND LIFE FORMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 3.4 VERTICAL STRUCTURE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 3.4.1 IRRADIANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 3.4.2 TEMPERATURE AND AIR HUMIDITY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 3.4.3 CARBON DIOXIDE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 3.4.4 MINERAL NUTRIENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 4 TROPICAL FORESTS. II. ECOPHYSIOLOGICAL RESPONSES TO LIGHT . . . . . . . . . . . 103 4.1 LIGHT RESPONSES OF PHOTOSYNTHESIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 4.1.1 LIGHT-RESPONSE CHARACTERISTICS OF SUN AND SHADE PLANTS . . . 103 4.1.2 THE PHOTOSYNTHETIC APPARATUS: PIGMENTS, ENZYMES AND NITROGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 4.1.3 THE ORIGIN OF HIGH-IRRADIANCE STRESS AND GENERAL PLANT RESPONSES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 4.1.4 DISSIPATION OF EXCITATION ENERGY IN THE FORM OF HEAT: THE ROLE OF XANTHOPHYLLS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 4.1.5 DAMAGE AND REPAIR OF REACTION CENTRES OF PHOTOSYSTEM II: THE D1-PROTEIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 4.1.6 CONCLUSION: SUMMARIZING MECHANISMS OF DISSIPATION OF PHOTOSYNTHETIC EXCITATION ENERGY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 4.1.7 DISSIPATION OF EXCITATION ENERGY IN THE FORM OF FLUORESCENCE: A TOOL IN PLANT ECOPHYSIOLOGY . . . . . . . . . . 126 4.2 VARYING IRRADIANCE ON THE FOREST FLOOR AND IN GAP DYNAMICS . . . . . . 131 4.2.1 THE RESPONSE TO LIGHT FLECKS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 4.2.2 LIGHT QUALITY: SIGNALLING FUNCTIONS OF LIGHT . . . . . . . . . . . . . 136 4.3 SEEDLINGS: GERMINATION, ESTABLISHMENT AND GROWTH . . . . . . . . . . . . . . 138 4.3.1 REGULATION OF SEED DORMANCY AND GERMINATION . . . . . . . . . . . 138 4.3.2 GROWTH OF SEEDLINGS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 5 TROPICAL FORESTS. III. ECOPHYSIOLOGICAL RESPONSES TO DROUGHT . . . . . . . . 149 5.1 DROUGHT IN MOIST TROPICAL FORESTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 5.2 DROUGHT IN DRY TROPICAL FORESTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 5.2.1 LEAF SHEDDING AND HYDRAULIC ARCHITECTURE . . . . . . . . . . . . . . . 151 5.2.2 ECOPHYSIOLOGICAL RESPONSES OF PLANTS WITH C3-PHOTOSYNTHESIS AND CRASSULACEAN ACID METABOLISM (CAM) . . . . . . . . . . . . . . 153 REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 CONTENTS XIII 6 TROPICAL FORESTS. IV. LIANAS, HEMI-EPIPHYTES, EPIPHYTES AND MISTLETOES . . . . . . . . . . . . . . 165 6.1 THE CONQUEST OF SPACE: CRYPTOGAMS AND A DIVERSITY OF LIFE FORMS OF VASCULAR PLANTS . . . . . . 165 6.2 CRYPTOGAMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 6.2.1 BACTERIA AND CYANOBACTERIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 6.2.2 BRYOPHYTES AND LICHENS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 6.3 LIANAS, CLIMBERS, VINES AND HEMI-EPIPHYTES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 6.4 EPIPHYTES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 6.5 MISTLETOES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 6.6 STRESSORS DRIVING ECOPHYSIOLOGICAL ADAPTATION OF EPIPHYTES AND HEMI-EPIPHYTES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 6.6.1 LIGHT AND THE EVOLUTION OF PLANTS TO EPIPHYTISM . . . . . . . . . . 191 6.6.2 WATER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 6.6.3 MINERAL NUTRIENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219 7 TROPICAL FORESTS. V. MANGROVES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227 7.1 PHYTOGEOGRAPHY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227 7.2 SITE CHARACTERISTICS AND CONTRASTS IN SALINITY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232 7.3 MORPHOLOGICAL CHARACTERISTICS OF THE MANGROVE TREE LIFE FORM . . . . 233 7.3.1 HYPOXIA IN INUNDATED SWAMPY SOILS, ROOT MORPHOLOGY AND AERATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 7.3.2 HYDRAULIC ARCHITECTURE AND XYLEM SAP FLOW . . . . . . . . . . . . . 236 7.3.3 VIVIPARY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237 7.4 EXCLUSION, INCLUSION AND EXCRETION OF SALT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237 7.5 PHOTOSYNTHESIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246 7.5.1 CO2-EXCHANGE AND STOMATAL CONDUCTANCE . . . . . . . . . . . . . . . 246 7.5.2 WATER USE EFFICIENCY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 7.5.3 HIGH IRRADIANCE, PHOTOINHIBITION AND OXIDATIVE STRESS . . . . . 253 7.5.4 INTERACTING FACTORS: SALINITY, IRRADIANCE, ELEVATED CO2 . . . . . 256 7.6 NUTRITION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257 7.7 AQUATIC COMMUNITIES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 7.7.1 MACROALGAE IN MANGROVES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 7.7.2 MICROBIAL MATS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259 7.8 MANGROVES AS ENDANGERED ECOSYSTEMS WITH NUMEROUS BENEFITS FOR MAN AND THE NEED FOR THEIR CONSERVATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259 REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260 8 ECOSYSTEMS OF COASTAL SAND PLAINS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265 8.1 RESTINGAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265 8.1.1 GEOLOGICAL HISTORY AND VEGETATION PHYSIOGNOMY . . . . . . . . . . 265 8.1.2 THE NURSE PLANT SYNDROME AND DYNAMICS OF VEGETATION ISLANDS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266 8.1.3 ECOPHYSIOLOGY OF PHOTOSYNTHESIS OF RESTINGA PLANTS . . . . . . . 268 XIV CONTENTS 8.2 SALINAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269 8.2.1 FORMATION OF COASTAL SALT MARSHES AND VEGETATION PHYSIOGNOMY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269 8.2.2 DYNAMICS OF VEGETATION ISLANDS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275 8.2.3 STRATEGIES OF ADAPTATION OF PLANTS IN THE DIFFERENT VEGETATION UNITS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277 REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290 9 SAVANNAS. I. PHYSIOGNOMY, TERMINOLOGY AND ECOTONES: WHY DO SAVANNAS EXIST? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293 9.1 PHYSIOGNOMY AND TERMINOLOGY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293 9.2 SEASONALITY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304 9.3 THE SAVANNA PROBLEM: WHY DO SAVANNAS EXIST? . . . . . . . . . . . . . . . . 305 9.4 ECOTONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306 9.4.1 SAVANNA-FOREST ECOTONE DYNAMICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306 9.4.2 SAVANNA-DESERT ECOTONE DYNAMICS: THE SAHEL PROBLEM AS A CASE STORY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308 9.5 PRODUCTIVITY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310 REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311 10 SAVANNAS. II. THE ENVIRONMENTAL FACTORS WATER, MINERAL NUTRIENTS AND FIRE . . . . . . 313 10.1 THE WATER FACTOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313 10.1.1 GRASSES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315 10.1.2 TREES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323 10.2 THE NUTRIENT FACTOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335 10.2.1 NITROGEN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339 10.2.2 PHOSPHORUS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344 10.2.3 BIOTIC INTERACTIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345 10.2.4 THE ALUMINIUM PROBLEM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356 10.3 THE FIRE FACTOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361 10.3.1 THE CAUSES OF FIRE: ANTHROPOGENIC AND NATURAL . . . . . . . . . . . 361 10.3.2 PYROPHYTES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364 10.3.3 BURNING BY MAN: LOSSES AND GAINS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365 REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372 11 INSELBERGS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379 11.1 PHYSIOGNOMY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379 11.2 CRYPTOGAMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382 11.2.1 CYANOBACTERIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382 11.2.2 LICHENS AND MOSSES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400 11.3 VASCULAR PLANTS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401 11.3.1 DIVERSITY AND LIFE FORMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401 11.3.2 PHYSIOLOGICAL ECOLOGY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401 11.4 DESICCATION TOLERANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404 CONTENTS XV 11.4.1 CYANOBACTERIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404 11.4.2 LICHENS AND BRYOPHYTES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404 11.4.3 VASCULAR PLANTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407 REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413 12 PARAMOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419 12.1 SUMMER EVERY DAY, WINTER EVERY NIGHT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419 12.2 THE STRESS FACTOR FROST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422 12.3 LIFE FORMS OF PARAMO PLANTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423 12.3.1 GIANT-ROSETTE PLANTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423 12.3.2 OTHER LIFE FORMS: TUSSOCKS, CUSHIONS, ACAULESCENT ROSETTES, SCLEROPHYLLS . . . . 429 12.3.3 CACTI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433 12.4 FROST RESISTANCE IN GIANT-ROSETTE PLANTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433 12.4.1 AFRO-ALPINE PLANTS: FREEZING TOLERANCE. . . . . . . . . . . . . . . . . . 433 12.4.2 ANDEAN PLANTS: FREEZING AVOIDANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435 12.4.3 COMPARISON OF THE STRATEGIES OF FREEZING TOLERANCE AND AVOIDANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435 12.5 OTHER STRESS FACTORS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 438 12.5.1 WATER AVAILABILITY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 438 12.5.2 MINERAL NUTRITION AND CARBON . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 438 12.5.3 IRRADIANCE AND HEAT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439 REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439 SCIENTIFIC NAME INDEX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443 SUBJECT INDEX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 449
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spelling	Lüttge, Ulrich 1936- Verfasser (DE-588)140945156 aut Physiological ecology of tropical plants Ulrich Lüttge 2. ed. Berlin [u.a.] Springer Berlin 2008 XV, 458 S. zahlr. Ill. und graph. Darst., Kt. 235 mm x 155 mm txt rdacontent n rdamedia nc rdacarrier Hier auch später erschienene, unveränderte Nachdrucke Plantes - Écophysiologie - Régions tropicales Plantes tropicales - Écophysiologie Plant ecophysiology Tropics Tropical plants Ecophysiology Autökologie (DE-588)4143684-2 gnd rswk-swf Pflanzenökologie (DE-588)4045575-0 gnd rswk-swf Vegetation (DE-588)4187458-4 gnd rswk-swf Tropische Pflanzen (DE-588)4332622-5 gnd rswk-swf Pflanzen (DE-588)4045539-7 gnd rswk-swf Pflanzenphysiologie (DE-588)4045580-4 gnd rswk-swf Tropen (DE-588)4060997-2 gnd rswk-swf Tropische Pflanzen (DE-588)4332622-5 s Autökologie (DE-588)4143684-2 s DE-604 Tropen (DE-588)4060997-2 g Pflanzen (DE-588)4045539-7 s 1\p DE-604 Pflanzenökologie (DE-588)4045575-0 s 2\p DE-604 Pflanzenphysiologie (DE-588)4045580-4 s 3\p DE-604 Vegetation (DE-588)4187458-4 s 4\p DE-604 SWB Datenaustausch application/pdf http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=016324303&sequence=000001&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA Inhaltsverzeichnis 1\p cgwrk 20201028 DE-101 https://d-nb.info/provenance/plan#cgwrk 2\p cgwrk 20201028 DE-101 https://d-nb.info/provenance/plan#cgwrk 3\p cgwrk 20201028 DE-101 https://d-nb.info/provenance/plan#cgwrk 4\p cgwrk 20201028 DE-101 https://d-nb.info/provenance/plan#cgwrk
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