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botanische Bestimmungsübungen (Subject) / Grundlagen der Systematik – Überblick über die Angiospermen (Lesson)

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  • Ex-situ Schutz von Pflanzenarten in Botanischen Gärten • Über 2 000 Botanische Gärten weltweit kultivieren etwa 100 000 Arten.• 95 botanische Gärten in Deutschland kultivieren etwa 50 000 Arten.• Botanische Gärten in Bonn kultivieren 11 000 Arten auf ca. 13 ha Fläche.• Bonn hat Erhaltungssammlungen von Pflanzen aus NRW, und dem Rest der Welt
  • Geschichte der botanischen Systematik Griechen und Römer• Systematik begann als Ähnlichkeitsforschung• Erste wissenschaftlichen Betrachtung der Pflanzendurch griechischen Philosophen Aristoteles (384-322 v. Chr.)• Theophrastos (371-287 v. Chr., Schüler von Aristoteles, gilt als „ Vater der Botanik“)ordnete die Pflanzen in seiner Historia plantarum nach ihrerWuchsform in Bäume, Sträucher, Stauden und Kräuter.• Dioskurides (ca. 60 n. Chr.) teilte die Flora nach ihrem Nutzen ein, beschrieb ca.800Heilpflanzen. „De Materia Medica“ bis in das 16. Jhd. ein Standardwerk• Plinius der Ältere: Naturalis Historia in 37 Bänden (77 n. Chr.) davon Bd. 12-27 PflanzenFrühe Neuzeit / Renaissance• Kräuterbücher z.B. von Otto Brunfels (1488-1534), Hieronymus Bock (1489-1554) &Leonard Fuchs (1501-1566): Hauptkriterien zur Erkennung von Arten: makroskopische BlütenundFruchtmerkmale
  • Beginn der Systematik • Andrea Cesalpino (1519-1603): entwickelte einheitliches Pflanzensystem nach Kriterien,die auf aristotelischen Einteilung basierten• Gaspard Bauhin (1560-1624) beschrieb 6.000 Pflanzenarten, vereinheitlichteNomenklatur. Großgruppen nach Merkmalen von Theophrastos eingeteilt(Früchte, Verwendung, Spross)• Joseph Pitton de Tournefort (1656-1708) zog Blütenhülle zur Einteilung heran, wobeiVerwachsungen und die Stellung des Fruchtknotens eine zentrale Rolle spielten.• John Ray (1628-1705) Klassifikation auf Blütenmerkmalen. Definierte die Art alsFortpflanzungsgemeinschaft, sah klare Trennung zwischen Monokotyledonen undDikotyledonen. Definierte Grundprinzipien der Systematik.
  • Grundprinzipien der Systematik aufgestellt von John Ray (1628-1705)• Namen sollten nicht verändert werden -> Stabilität• Merkmale müssen distinkt und exakt definiert sein-> Exaktheit• Merkmale sollen für jedermann leicht feststellbarsein -> Einfachheit• Verwandte Pflanzen sollen nicht getrennt,unnatürliche und einander fremde nicht vereinigtwerden -> Natürlichkeit• Gruppen, die von fast allen Botanikern anerkanntwerden, sollen beibehalten werden -> Stabilität• Merkmale dürfen nicht ohne Notwendigkeitvermehrt, sondern es dürfen nur so viele aufgeführtwerden, als zur sicheren Kennzeichnungerforderlich sind -> Stabilität, Einfachheit
  • Carl von Linné (1707-1778)• Beschrieb alle ihm damals bekannten7.300 Pflanzenarten erstmalig mitbinärer Nomenklatur• Species plantarum 1753 ist Grundstein derheute gültigen botanischen Nomenklatur(10. Aufl. der Systema Naturae 1758entsprechend für Zoologie)• Versuchte ein natürliches System derPflanzen zu schaffen
  • Antoine Laurent de Jussieu (1748-1836)• entwickelte erste „natürliche“ Klassifikation mit15 Klassen und 100 Ordnungen nach Merkmalenvon Blüten, Früchten und vegetativen Organen.
  • DNA Barcoding soll alle Arten mit einfachen molekularen Markern eindeutig identifizierbar machen
  • Biologisches Artkonzept (Ernst Mayr 1942) – Eine Gruppe von Populationen, zwischen denen• (potentiell) Genaustausch stattfindet• die in Bezug auf Reproduktion von anderen solchen Gruppen getrennt sind
  • Morphologisches Artkonzept (z.B. Cronquist 1978) – Arten sind die kleinsten Gruppen, die konsequent und andauerndunterschiedlich sind, und auf Grund normaler Mittel unterschieden werden können• Mangels anderer Daten (Herbarexemplare!) das meistbenutzte Artkonzeptbei Botanikern
  • Genetisches Artkonzept – Genetische Verschiedenheit von Organismen als Kriterium. Problem: Abwelcher Verschiedenheit wird welche systematische Ebene angewendet?Mikrobiologie: u.a. ab 70% Übereinstimmung der genomischen DNA bzw.97% der 16S-rRNA die gleiche Art. [dazu Ernst Mayr: "Bakterien haben keine Arten."]
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  • Phylogenie „Stammesgeschichte der Organismen“ Die phylogenetische Systematik versucht anhand der Analyse der Merkmale von Organismen natürliche Gruppen zu bilden und ihre Abstammung zu rekonstruieren.
  • Basale Angiospermen • Altertümlichste Großgruppe• meist mit freien Blütenblättern• Blütenorgane oft spiralig angeordnet• Anzahl meist nicht festgelegt• Staubblätter teilw. blattartig• Fruchtblätter teilw. offen• Vertreter:– Holzpflanzen• Magnoliac. 2/227– Wasserpflanzen• Nymphaeac. 6/58– Lianen• Aristolochiac. 6/480
  • Basale Eudikotyle • tricolpater Pollen• noch nicht streng festgelegte Anzahl der Blütenorgane• Wichtige Familien:– Proteaceae 77/1.600– Ranunculaceae 62/2.525– Nelumbonaceae 1/1
  • Basale Kern-Eudikotyle Paeoniaceae 1/33Saxifragaceae 29/630Crassulaceae 34/1370
  • Isolierte Rosiden • Geraniaceae7/805• Onagraceae24/650
  • Caryophyllales • Isolierte Gruppe, u.a. Caryophyllaceae,Cactaceae• einige karnivore Familien(Nepenthaceae, Droseraceae)• bei vielen Familien Betalainfarbstoffe statt Anthocyanen
  • Isolierte Asteriden • Ericac. 126/3.995• Primulac. 9/900• Karnivore(z.B. Sarracenia)
  • Euasteriden I • Typische verwachsenkronblättrige Dikotyle• Solanac. 102/2.460• Boraginac. 130/2.635• Lamiac. 236/7.173• Scrophulariac. 65/1.700• Plantaginac. 90/1.700• Karnivore (Lentibulariaceae)
  • Euasteriden II • Hochentwickelte, verwachsenkronblättrige Dikotyle• Aquifoliac. 1/405• Apiac. 434/3.780• Campanulac. 79/2.300• Asterac. 1.528/22.750

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