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Waldwirtschaft und Umwelt (Fach) / FoBio_alle (Lektion)

Diese Lektion wurde von antonkohler erstellt.

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• Die RUBISCO, das Eingangsenzym im Calvinzyklus, bildet sowohl CO als auch Sauerstoff an Ribulose-1,5-bisphosphat. Von welchen Faktoren hängt ab, ob bevorzugt CO oder O umgesetzt wird? Nennen Sie jeweils einen Umweltfaktor, der zur erhöhten Umsetzung von CO und zur erhöhten Umsetzung von Sauerstoff führt. Wenn sich Co2 an Rubisco anlagert findet Photosynthese statt.Wenn sich O2 anlagert Photorespiration (Lichtatmung). Bei hoher Lichtintensität kann es zu einer Photooxidation kommen, welche die Chloroplastenenzyme gefährdet.-> Bindung von O2 verhindert dies. Die Bindung von Co2 ist begünstigt durch alkalische Umgebung und mäßige Lichteinwirkung, hohe Co2-Werte begünstigen die Bindung von Co2, da es sich selbst katalysiert. Grundsätzlich ist das Verhältnis jedoch 50-50.
• Geben Sie einen Überblick vom Abbau von Fetten bishin zu ATP. Berücksichtigen Sie die Kompatimentierung. Der Abbau von Fetten findet in der Atmungskette statt. Gekoppelt an deren Elektronenfluss findet die ATP-Synthese statt. Dabei werden die Elektronen abgegeben an die Synthese von Wasser aus den frei werdenden H+Atomen mit zugeführten O2. Die Energie der exergonischen Reaktion wird so umgeleitet, dass sie zur Bildung ATP genutzt werden kann. ADP -> ATP
• Beschreiben sie den Xylemtransport: Das Xylem ist das Leitgewebe des Splintholzes und ist hauptsächlich für den Transport von Wasser und Nährsalzen von der Wurzel in den Spross zuständig. Es wirken Kapilarkräfte auf der Grundlage von Adhäsion und Kohäsion. Diese können Wasser allerdings nur 60 Zentimeter nach oben bewegen. Besser wirkt die Verdunstung von Wasser durch die Stomata. Dadurch entfaltet sich eine Saugspannung. Je höher die Verdunstung, desto höher die Saugspannung. VPD vapor pressure deficit (Dampfdruckdefizit zwischen Blattinnerem und Außenluft) In Nadelholz geschieht die Wasserleitung durch Tracheiden, im Laubholz durch Gefäße.
• Beschreiben Sie im Detail den Weg den Nitrat nimmt bis es ins Xylem gelangt. Welche Rolle spielt die Endodermis. Befindet sich das Nitrat gelöst in Wasser so pressen Durchlasszellen der Endodermis das Wasser in den Zentralzylinder. Wurzeldruck entsteht. Sollte das Nitrat von einem symbiontischen Mechanismus fixiert worden sein, stellt es dieses den Wurzelzellen direckt bereit.Die Wurzeln sind widerum durch ein Leitungssystem mit der Sprossachse und den Blättern verbunden. Dieses Leitungssystem besteht aus Leitbündeln, die die gesamte Pflanze durchziehen. Hier wird Nitrat weiter getragen. Das Xylem ist das Leitgewebe des Splintholzes und ist hauptsächlich für den Transport von Wasser und Nährsalzen von der Wurzel in den Spross zuständig. Wirken Kapilarkräfte auf der Grundlage von Adhäsion und Kohäsion kann Wasser nur 60 Zentimeter nach oben bewegt werden. Wirkt die Verdunstung von Wasser durch die Stomata entfaltet sich dadurch eine Saugspannung. Je höher die Verdunstung, desto höher die Saugspannung.--> Dampfdruckdefizit zwischen Blattinnerem und Außenluft In Nadelholz geschieht die Wasserleitung durch Tracheiden, im Laubholz durch Gefäße.
• Die Nettophotosynthese der Blätter und Nadeln hängt von vielen Umweltfaktoren ab. Listen Sie die wichtigsten auf. - Temperatur - Lichtintensität - Bestrahlungsdauer (wichtig um Unterstand) - Co2 Konzentration - Wasser
• Welche Faktoren/Kräfte beeinflussen den Wassertransport im Xylem. Geben Sie an ob der Faktor/Kraft diesen positiv oder negativ beeinflusst. Wasserpotentialgefälle zwischen Boden und Luft ist die treibende Kraft. - größte Differenz zwischen Blatt und Außenluft - Wasserpotential beschreibt den Unterschied der Wassersättigung eines Systems beschreibt - Kapilarkräfte sorgen für extreme Reisfestigkeit des Wasserfadens (300 Bar bei 20 C°) Kapilarkräfte können Wasser 0,6 m steigen lassen (für Bäume nicht relevant, aber Transportfördernd) - Regulierung durch Stomata Öffnung/Verschluss. 3 Einflussgrößen: - Wasserabgabe (Stomatäre Regulation, Morphologische Anpassung) - Wasserleitung(Hydraulische Leitfähigkeit) - Wasseraufnahme (Ausdehnung, Struktur der Wurzeln, Wasserverfügbarkeit des Bodens)
• Die essentiellen Nährelemente werden in Mikro- und Makronährstoffe unterteilt. Nennen sie die sechs mineralischen Makronährelemente. Magnesium, Kalium, Stickstoff, Phosphor, Calcium, Schwefel
• Nennen und beschreiben sie in wenigen Worten drei Strategien die es Pflanzen ermöglichen mit Stress XY umzugehen. Vermeidung:- tiefes Wurzelsystems um Dürre zu umgehen- Toleranz durch funktionelle und physiologische Anpassung, z.B. Blattstellung ändern, um vor übermäßiger Sonneneinstrahlung schützen Ausweichen:z.B. durch Überdauerung von Samen über Vegetationsperioden hinwegAm Beispiel Kältestress: Rückzug in Überwinterungsorgane, Abwerfen von emfpindlichen Organen Polsterung/ Isolation von empfindlichen Organen oder Knospen Gefrierpunktdepression: Gelöste Stoffe verringern den Gefrierpunkt von Wasser Zellen sind bis zu einem bestimmten Punkt unterkühlbar, Im Holz bis -50 C°, in Blättern bis -12C°. - (Kämpfen oder Fliehen) -Stressvermeidung-> Stress ausweichen z.B. Überdauern als Samen, Blattabwurf-> Stress vermeiden z.B. Vergrößerung des Wurzelsystems - Stresstoleranz durch funktionelle und physiologische Anpassung - Stress ertragen: Sukkulenz
• Durch Blattgaswechselmessungen kann die Abhängigkeit der Photosynthese von verschiedenen Faktoren in Form von Abhängigkeitskurven bestimmt werden. Nennen Sie drei Faktoren, welche die Photosyntheserate beeinflussen und ob es sich bei der jeweiligen Abhängigkeitskurve um eine Sättigungs- oder eine Optimumskurve handelt. - Lichtintensität; Sättigungkurve - Lufttemperatur, Optimumskurve - CO2 Konzentration; Sättigungskurve - Nährstoffversorgung; Linear - Wasserversorgung; Optimumskurve
• Der Transport von Ionen oder Molekülen durch Biomembranen ist essentiell. Welchen Wert hat das Wasserpotential im Falle einer turgeszenten Zelle, warum? In einer wassergesättigten Zelle ist der Wanddruck gleich groß, wie der osmotische Druck (=Potential), sodass die Saugspannung S = 0 (Turgor). Bei voller Turgeszenz erreicht das Wasserpotential der Zelle oder des Gewebes den Wert 0, bei dem kein Wasser mehr aufgenommen werden kann. Dieser Zustand wird jedoch selten erreicht, da der Transpirationssog in der Pflanze das Wasserpotential im Apoplasten verringert. Der Turgor in Pflanzenzellen liegt bei 0,07 bis zu 4 Megapascal
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• Auf der Ebene der ganzen Pflanzen, bzw. des ganzen Baumes, kann ein Stickstofkreislauf mit zirkulierenden Stickstoffverbindungen beschrieben werden. a) Über welche Mechanismen und über welche Organe werden Stickstoffverbindungen von Pflanzen (Baum) aufgenommen? Über Die Wurzeln unteranderem auch durch Symbiose mit Mykorrhiza oder Atmosphärisch durch Symbiose mit Knöllchenbakterien. Stickstoff Quelle:athmosphischer Stickstoff und organische Stickstoffverbindungen (Fekalien, Harnstoff, Blätter, Totholz etc.) Die chlorophyllhaltigen Pflanzen nehmen den Stickstoff, den sie zu ihrer Entwickelung brauchen, in Form von Nitraten oder Ammoniaksalzen aus dem Boden auf. Der freie Stickstoff der Atmosphäre wird nur von Stickstoff fixierenden Bakterien oder Mykhorrizapilzen in Nitrate umgesetzt. Über Symbiosen kann die Planze so an diese Nitrate gelangen.
• Auf der Ebene der ganzen Pflanzen, bzw. Des ganzen Baumes, kann ein Stickstofkreislauf mit zirkulierenden Stickstoffverbindungen beschrieben werden. b) Auf welchem Weg und über welche Mechanismen kann die Stickstoffaufnahme reguliert und kontrolliert werden? -> Atmosphärisch kann die Aufnahme nicht reguliert werden -> die Wurzelaufnahme kann hingegen durch ein Hormon namens Cytocinin reguliert werden
• Kohlenhydrate in Form von Saccharose werden während der Vegetationsperiode aus den Blättern in die Wurzeln und andere Organe, die Kohlenhydrate benötigen, über das Phloem transportiert. Beschreiben Sie das Prinzip, den Mechanismus und die Vorraussetzung für den Phloemtransport. Prinzip: DruckstromprinzipDer Reibungswiderstand im Phloem ist höher als die Gravitationskraft!Durch hohe Konzentration an osmotisch aktiver Saccherose erfolgt Diffusion.Um diese aufrecht zu erhalten wird Sacherose in den Intermediärzellen zu größeren Zuckern aufgebaut, die durch ihre Größe nicht mehr zurück in die Bündelzellen können, aber in die Siebzellen. Durch ihre Akkumulation bildet sich ein Membranpotential, Wasser aus den umliegenden Bereichen wird aufgesogen. Es entsteht ein Druck der sich in Richtung des Gradienten abbaut (source sink). Sie können nur in die Siebzellen. Am Ort der Bestimmung erfolgt der Vorgang ähnlich.Als Endprodukt bleibt nicht osmotisch aktive Stärke. Dadurch bleibt konstant ein Gradient erhalten. Der Stofftransport verläuft über Siebfelder und bei den Angiospermen auch über Siebplatten Die Geleitzellen steuern den Stoffwechsel der Siebröhren über sink und source
• Während der Wintermonate werden Kohlenhydrate und Fette als Reservestoffe in Bäumen, die für das Austreiben der jungen Triebe und Blätter benötigt werden, gespeichert. Beschreiben Die die Unterscheide in Ort und Zeit für die Stärkespeicherung in Laub und Nadelbäume NadelbäumeSpeichern Kohlenhydrate und Fette in den Nadeln und in der Wurzel im Spätsommer. LaubbäumeSpeichern Reservestoffe im Stamm und Wurzel im Herbst und in der Wurzel im Winter Mediterranen Bäume speichern Kohlenhydrate und Fette vor allem im Winter in den Blättern und in der Wurzel.
• Einige Baumarten sind in der Lage kurzzeitige Überflutungsereignisse zu überstehen. Beschreiben Sie die Anpassungsstrategien. Vergleichen sie die Energieausbeute. Wurzelmorphologie: Luftwurzeln und Atemwurzel (Bsp: Mangroven) kurzzeitige Überflutung: - Ulme wechselt Wurzelsystem von Pfahlwurzel zu Herzwurzel, um viel Boden oberhalb des Grundwasserspiegels zu durchwurzeln.
• Fette werden sowohl im Samen als auch im Stamm von Bäumen als Reservestoffe in sogenannten Oleosomen gespeichert. Das Auftreten von Fetten unterliegt ebenso wie das Auftreten von Stärke jahreszeitlichen Schwankungen. Unter welchen Bedingungen werden Fette aufgebaut? Was ist das Ziel des Fettsäureabbaus? Welche primären Verbindungen entstehen bei der ß-Oxidation von Fettsäuren und in welchem Zyklus wird diese Verbindung eingeschleust? Fette/Stärke werden zum Beispiel bei der Blattentwicklung im Neujahr, für die Blütenproduktion, wenn diese nicht erst während der Vegetationsperiode stattfindet, benötigt. Bei der Keimung werden die Reservestoffe abgebaut und für das Wachstum verbraucht. Sonst werden die Reservestoffe nur in Extremsituationen genutzt.Als Energielieferant für eine besonders starke Fruktifikation, als Energielieferant nach Fraß, Spätfrost etc. Ziel des Fettsäureabbaus ist die Freisetzung von Energie! Bei der ß-Oxidation entstehen FADH2 und NADH + H+, diese Verbindungen werden zur Energiegewinnung in die Oxydative Phosphorylierung gesteckt. β-Oxidation gesättigter geradzahliger Fettsäuren. Eine gesättigte Fettsäure mit einer geraden Anzahl an C-Atomen wird in vier enzymkatalysierten Reaktionen vollständig zu Acetyl-CoA abgebaut, wobei die Reduktionsäquivalente FADH2 und NADH entstehen. Zunächst wird das Acyl-CoA von der Acyl-CoA-Dehydrogenase dehydriert.

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