Kryptogamen
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Fragenkatalog der Systematischen Biologie I, Teil Kryptogamen von C. Gessler 2001 Kryptogamen Bei den Nummern die Fehlen, sind keine Zeichnungen enthalten: 8, 19, 20 1. Begriff heterophasischer isomorpher Lebenszyklus mit physiologischer Diözie bedeutet: Heterophasischer, isomorpher Generationswechsel: Bei diesem Organismus gibt es einen Generationswechsel, wobei die eine Generation diploid (Sporophyt) und die andere Generation haploid (Gametophyt) ist. Diese unterscheiden sich nach dem Aussehen hin nicht, sind also isomorph. Physiologische Diözie: Die Alge besitzt zwar einen männlichen als auch einen weiblichen Gametophyten (diözisch = getrenntgeschlechtlich), aber sie unterscheiden sich äusserlich (morphologisch) nicht. (Das Gegenteil wäre die morphologische Diözie, zum Bsp: Mensch) Bsp: Dictyota dichotoma (Braunalge), Skript S. 32 /Abb. 5.2 siehe auch Aufgaben 21, 31 und 69 2. Auf welche Merkmale wird bei der Unterscheidung zwischen Ascomycenten und Basidiomyceten geachtet? Beschreiben und zeichen sie die Unterschiede zwischen diesen Abteilungen. Ascomyceten: Basidiomyceten: Karyogamie, Reduktionsteilung und Karyogamie und Reduktionsteilung findet Plasmogamie findet im Ascus statt. nicht im Innern, sondern in Auswüchsen (Sterigmen) statt. lange Haplophase kurze Haplophase Abb. S. 84 Abb. S. 95 3. a) Welche Funktionen können Hut-Pilze im Wald haben? -Saptrophytisch: Abbau von Pflanzenresten (Bsp: Steinpilz oder Kulturchampignon) Leben in Symbiose mit Waldbäumen, Lebensgemeinschaft mit den Wurzeln (Mykorrhiza) Pilz liefert dem Baum Wasser & Nährstoffe (Aufnahme durch Myzel), erhält dafür organische Verbindungen Leben z.T. parasitisch an Nadel- und Laubhölzern (Armillaria mellea (Hallimarsch) b) Systematische Stellung der Hutpilze: Klasse Basidiomycetes, Ordnung Agaricales (Bsp: Agaricus bisporus (Kulturchampignon), Boletus edulis (Steinpilz)) c) Faktoren, die die Häufigkeit ihres Auftretens verändern: schlechter Zustand des Waldes (Waldsterben) positiver Einfluss Trockenheit und Dürre negativer Einfluss Mensch negativer Einfluss siehe auch Aufgaben 23 und 32 Seite 1 Fragenkatalog der Systematischen Biologie I, Teil Kryptogamen von C. Gessler 2001 4. Lebenszyklus der Rostpilze (Uredinales): Befruchtungsmodus wird Gameto-Gametangiogamie genannt, Erklärung am Beispiel des Schwarzrost des Getreides (Puccinia graminis) (haplo-dikaryontischer Generationswechsel mit vegetativer Fortpflanzung in der Dikaryophase und einem Wirtswechsel) (Abb. 13.6, S. 99): (1) (Im frühen Frühling) Basidiosporen werden durch Winde verbreitet und keimen falls sie in einen Wassertropfen gelangen, auf obligatem Zwischenwirt (Berberis vulgaris = Berberitze) aus. (2) Die Keimhyphen dringen durch die Epidermis in die Blätter ein und wachsen zu interzellulärem Myzel aus. Unterhalb der Epidermis (Blattoberseite) entstehen dann Spermogonien (männlich), oft Pyknidien genannt. In den Spermogonien bilden sich nun Spermatien (Pyknosporen), die nach aussen gelangen. Gleichzeitig entstehen im unteren Teil de Blattes die Äcidienanlagen (weiblich). Daraus wachsen Empfängnishypen bis an die Oberfläche der Blattoberseite. Danach folgt die Fusion einer Pyknospore mit der Empfängnishyphe (3) Nach der Plasmogamie wandert der Spermatien-Kern in die Äcidienanlage, die nun dikaryontisch wird. Aus der Anlage entwickelt sich nun das Äcidium. In diesem werden auf Stielchen (Sterigmen) die Äcidiosporen in Ketten abgeschnürt und durch den Wind verbreitet. Gelangen sie auf den Weizen und ist tropfbares Wasser vorhanden, keimen sie aus. Die Infektion erfolgt meist über die Spaltöffnungen. (4) Das dikaryontische Myzel wächst im Hauptwirt. Ständig werden asexuelle dikaryontische Uredosporen (= Sommersporen) gebildet, was zur Massenvermehrung auf dem Hauptwirt führt. (5) Teleutolager entstehen, wenn die Vegetationszeit zu Ende ist. (Also anstelle von Uredosporen!) Darin entstehen zweizellige, schwarze, dickwandige Teleutosporen (= Dauersporen, die der Überwinterung dienen). (6) In ihnen findet im Spätwinter die Karyogamie statt, die dann nach der Reduktionsteilung zur quergeteilten Basidie auskeimen. Sie bilden an den Sterigmen vier haploide Basidiosporen aus, die dann den Zwischenwirt infizieren können. Rostpilze leben obligat biotroph (= sind auf lebendes Wirtsgewebe angewiesen), Die Rostpilze machen also einen Wirtswechsel vom Haplonten- zum Dikaryontenwirt durch. So sind sie zwei verschiedene, hochspezialisierte Lebewesen. Aus einer Karyogamie keimen die Teleutosporen zu Basidiosporen. Diese haploiden Sporen befallen nun den Zwischen- oder Haplontenwirt. Im Dikaryonten- oder Hauptwirt (Weizen) wächst das dikaryontische Myzel aus, das Sporen für die Massenvermehrung bildet. Gegen Ende der Vegetationszeit werden Teleutosporen gebildet, die der Überwinterung dienen. Häufig benutzen die Uredinales für die Haplophase und die Dikaryophase zwei verschiedene Wirtspflanzen. Die dikaryonten Uredosporen, welche im Hauptwirt gebildet werden, überleben nur im Sommer. Darauf entstehen Teleutosporen für die Überwinterung. Aus ihnen entstehen dann die haploiden Basidiosporen, welche den Zwischenwirt infizieren. Da die Uredinales einen Entwicklungsgang haben, der mehrere Sporenformen umfasst, können sie verschiedene Wirtsgattungen befallen. 2. Beispiel: Birkenrost (Melampsoridium betulinum)→Wirtswechsel zwischen Brike & Lärche siehe auch Aufgaben 44, 58 und 66 5. Pflanzenkrankheiten werden mit der Fruchtfolge bekämpft. a) Auf welche Prinzipien stützt sich diese Form der Bekämpfung? Die Prinzipien beruhen auf der Wirtsspezifität. b) Praktisches Beispiel: Kartoffelkrebs: Auf allen Grundstücken die dem Saatkartoffelbau dienen, muss eine Fruchtfolge eingehalten werden, auf dem sich Wirtpflanzen nicht häufiger als alle 3 Jahre folgen. Weiter Wirtspflanzen: Tomaten, Auberginen. Die einzelnen Kartoffelsorten sind sehr unterschiedlich anfällig, Desirée & Nicola gelten als resistent. Seite 2 Fragenkatalog der Systematischen Biologie I, Teil Kryptogamen von C. Gessler 2001 6. Ein kleiner See ohne Zufluss ist seit Jahren mit Algen verschmutzt und man beobachtete jährlich ein Fischsterben. Trotz Sanierung der lokalen Abwässern (Bau einer Klimaanlage) und Verhindern des Einflusses von Dünger aus der Landwirtschaft tritt keine Besserung ein. a) Versuchen Sie diesen Zustand zu erklären. Da dieser See keinen Zufluss hat, dauert es sehr lange, bis sich die Wasserqualität verbessert. Vor Jahren sind viele Abwässer und Dünger aus der Landwirtschaft in diesen See geflossen. Das waren ideale Bedingungen für Algen, worauf grosse Populationen entstanden sind. Diese Algen können lange noch mit den Reststoffen des verschmutzten Wassers leben. Zudem haben Algen die Fähigkeit, Dauerstadien zu bilden, die auf den Boden absinken und dort mehrere Jahre keimungsfähig bleiben und bei optimalen Umweltbedingungen wieder auskeimen und schnell eine Population bilden, was bedeutet, dass es sehr schwierig ist, Algen zu entfernen, wenn sie mal da sind! Die Fische sterben aufgrund von Toxinbildung, was zur Vergiftung der Fische führt. Zudem: Durch Massenvermehrung der Algen sterben diese ab und sinken auf den Grund. Dort braucht es viel O2. Es entsteht ein Mangel an O2 am Grund. An der Wasseroberfläche entstehen neue Algen, welche O2 produzieren, was zu einem Überschuss führt. Diese Unausgeglichenheit von der O2-Konzentration führt zu einer Steresssituation (vor allem für die Fische, aber auch für die Pflanzen!). b) Schlagen Sie eine Lösung mit Begründung vor! Die Verbesserung der Wasserqualität durch Aufbereitung der Kläranlage und Stoppen der Düngemittelzuflüsse ist sehr wichtig. Dies alleine genügt nicht, weil es noch längere Zeit Restbestände von Düngemittel und Abwässern im Wasser gibt und so die Algen weiterhin gute Lebensbedingungen haben. Deshalb ist es zusätzlich noch notwendig, O2 in untere Schichten der Gewässer zu bringen (Hört man allerdings damit auf, könnte sich die Ursprungssituation wieder einbringen!) und die Nährstoffe zu entfernen, wenn möglich Algen entfernen (Algen, die absterben, setzen Nährstoffe frei!). siehe auch Aufgabe 60 7. Warum finden wir in den Pärken städtischer Zentren nur sehr wenige bis keine Flechten? Algen sind hingegen häufig, und auch Pilze sind zu finden. Flechten (Symbiose zwischen Alge und Pilz) sind sehr empfindlich gegen Schwefeldioxid. Die Symbiose zwischen Alge und Pilz kann nicht entstehen, wenn die Luft einen zu hohen Gehalt an Schwefeldioxid aufweist, was in der Stadt auf Grund der Abgase häufig der Fall ist. So erfolgt keine Symbiose. Allerdings können sehr wohl Algen und Pilze für sich alleine in städtischen Zentren siedeln, da sie nicht auf die Luftverschmutzung reagieren. siehe auch Aufgaben 28 und 36 9. Erstellen und zeichnen Sie einen morphologischen Einteilungs-Schlüssel, um die Grünalgen einer bestimmten Klasse in Ordnungen aufzuteilen. Die Grünalgen werden in drei Klassen aufgeteilt: Chlorophyceae (echte Grünalgen) Conjugatophyceae (Jochalgen) Charophyceae (Armleuchtergewächse) Klasse Chlorophyceae: Die Chlorophyceae sind die typischen Grünalgen. Die meisten Chlorophyceae sind vermutlich Haplonten. Sie haben immer nur einen Zellkern pro Zelle. Nur wenige, morphologisch hoch entwickelte Grünalgen haben einen isomorphen Generationswechsel. Chlorophyceae sind vorwiegend Algen des Süsswassers. Seite 3 Fragenkatalog der Systematischen Biologie I, Teil Kryptogamen von C. Gessler 2001 Aufteilung in Ordnungen auf Grund der morphologischen Entwicklungsreihe: monadoid (Volvocales) monadoid-kokkal (Tetrasporales) kokkal (Chlorococcales) trichal bis thallös (Ulotrichales) siphonal (Bryopsidales) siphonokladal (Siphonocladales) Abb. 4.1 S. 19 (damit wäre die Frage beantwortet!) Klasse Conjugatophyceae: Die Klasse der Conjugatophyceae kann von den Chlorophyceae und Charophyceae klar abgetrennt werden dank ihrer eigenartigen sexuellen Vermehrung, der sogenannten Konjugation (Gametangiogamie). Eine vegetative Zelle wandelt sich ohne äusserliche Veränderungen in ein Gametangium um, dessen ganzer Inhalt sich mit dem Inhalt eines zweiten Gametangium vereinigt. Es gibt Isogametangiogamie (2 Kopulationspapillen von jedem Gametangium wachsen aufeinander zu, in der Mitte entsteht die Zygote) und die Anisogametangiogamie (eine Zygote kommt in das eine oder andere Gametangium) Klasse Charophyceae: Die Charophyceae sind die höchst entwickeltsten Algen. Man könnte sie ohne weiteres als eigene Abteilung aufführen, da sie ausser den Pigmenten und dem Assimilationsprodukt (Stärke) nichts gemeinsam haben mit den anderen zwei Klassen. Die Fortpflanzung erfolgt nur auf sexuelle Art, eine Art Oogamie. (siehe auch Aufgabe 37) 10. Erstellen Sie einen dichotomen Entscheidungsschlüssel für parasitische Ascomyceten und Deuteromyceten mit Beispielen, wie die wichtigsten Gruppierungen unterteilt werden. Abteilung Ascomycota: Lediglich die Klasse der Ascomycetes ist ausschlaggebend, da die Endomycetes nicht parasitisch leben! Ascomycetes haben eine Karyogamie zwischen 2 konträrgeschlechtlichen Kernen im Ascus Sie werden in folgende Unterklassen aufgeteilt: Taphrinomycetidae: Bilden die Asci freistehend auf der Epidermis ihres Wirtes Laboulbeniomycetdiae: Ektoparasiten von Arthropoden (vorwiegend Insekten) Ascomycetidae: nach der Plasmogamie nicht sofort Karyogamie; Zellen teilen sich mitotisch simultan weiter und werden immer paarweise auf neue Zellen verteilt. System von zweikernigen Zellen (Dikaryon) Abteilung Deuteromycota: 3 Formordnungen auf Grund der Bildung und der Farbe/Form der Konidien: Moniliales: Konidienträger werden überall auf dem Myzel gebildet Melanconiales: Konidienträger und Konidien in offenen unbegrenzten Lagern Sphaeropsidales: Konidien werden im Innern von Fruchtkörpern gebildet, die kugelförmig sind und eine Öffnung haben Bemerkenswert: Es werden immer wieder neue Zusammenhänge zwischen Deuteromyceten und bestimmten Hauptfruchtformen aus der Klasse der Ascomyceten aufgedeckt! Seite 4 Fragenkatalog der Systematischen Biologie I, Teil Kryptogamen von C. Gessler 2001 11. Erklären Sie die Begriffe ‚Eukaryota‘ und ‚Prokaryota‘ und geben Sie je ein Beispiel einer solchen „Alge“: Prokaryonten Eukaryonten Bakterien & Blaualgen alle übrigen Lebewesen (Algen, Moose, Flechten, Pilze, höhere Pflanzen& Tiere) *keinen echten, von einer Hülle umgebenen Zellkern *Zellkern mit Kernhülle *keine Organellen→ keine klare Arbeitsteilung *Kern, Mitochondrien, Plastiden, GolgiApparat & endoplasm. Reticulum→ Arbeitsteilung *Assimilationsprodukt(Glykogen) in losen Thylakoidstapeln der äußeren Plasmaschicht (Chromatoplasma) *Assimilationsprodukt(Stärke) in Chromatophoren *Protoplast ist aufgeteilt in äußeres Chromatoplasma & inneres, farbloses Chromatoplasma mit Kernsubstanz *Protoplast ist aufgeteilt in Zellkern & Zytoplasma *asexuelle Vermehrung( Zellteilung, Sporen, Hormogonien) *sexuelle & asexuelle Vermehrung Bsp Prokaryonten: Archaebacteria und Eubacteria (zu letzteren zählen die Cyanophyta oder Cyanobacteria (Blaualgen)) Spirulina maxima Bsp Eukaryonten: alle höher entwickelten Organismen, also auch alle Algen ausser den Cyanophyta. Dictyota dochotoma siehe auch Aufgaben 38 und 49 12. Welches sind die Merkmale der Oomycetes, welche sie von den anderen „Pilzen“ unterscheiden? Beschreiben und zeichnen Sie die wichtigsten Strukturen. Hauptmerkmal: In der sexuellen Phase werden Oosporen als Dauersporen ausgebildet. Es sind ruhende, stark resistente Teile, die den Winter oder Kargheit überleben können! Sekundäre Merkmale: Vegetativer, diploider Thallus, keine regelmässig angeordneten Trennwände (Septierung), Zellulose und Glukan als Gerüstsubtanz der Zellwand. Sexuelle Fortpflanzung: (Trychogyn) Spezielle Befruchtung durch sogenannte Befruchtungsschläuche Weibl. Gametangium: Oogon Männl. Gametangium: Antheridium Zoosporen, Direktkeimung der „Sporangien“ (Organ wird dann Asexuelle Fortpflanzung: Konidie genannt) Abb. 10.1 S. 68, siehe auch Aufgabe 55 Seite 5 Fragenkatalog der Systematischen Biologie I, Teil Kryptogamen von C. Gessler 2001 13. Was bezeichnet man als Mykorrhiza und welche Funktionen haben sie? Symbiose zwischen Pflanzenwurzeln höherer Pflanzen und Pilzen. Sie erleichtern der Pflanze die Wasser- und Nährstoffaufnahme, beziehen organisches Material (Zucker, ...) von der Pflanze. 14. In natürlichen Ökosystemen sind grosse Epidemien von pilzlichen Krankheiten und Pflanzen eher eine Seltenheit. Warum beobachten wir hingegen in unseren Agroökosystemen jährlich bedeutende Epidemien, die wir meistens nur durch Einsatz von Pestiziden verhindern können? Epidemien entstehen in Agroökosystemen auf Grund von „Eintönigkeit“. In der Natur kommt nie flächenweise dieselbe Pflanze vor. Aber gerade dies erleichtert es einem Pilz, ein ganzes Feld zu infizieren, weil er sich leicht verbreiten kann, da er nebenan gleich wieder eine Wirtspflanze findet! 15. Phytophthora infestans hat seit Mitte des letzten Jahrhunderts bedeutende Epidemien verursacht. Warum trat sie so plötzlich mit so grossen Schäden auf? Phytophthora infestans ist der Erreger des falschen Mehltaus der Kartoffel (Knollenfäule). Erst durch den Import/Export entstand die weltweite Verbreitung (1842 von den Anden in die Flandern, 1845 in Irland). Der Pilz richtete grosse Schäden an, da nach Infektion des Wirtsgewebes innerhalb kurzer Zeit (ca. 7 Tage) viele Konidien und Sporangienträger gebildet werden, welche abgeschnürt werden und bei feuchtem Wetter rasch neue Infektionen verursachen. In Irland verursachte dies Grosse Hungersnöte, weil man die Krankheit nicht kannte und man stark von der Kartoffel abhängig war und in Irland optimales Klima zur Verbreitung vorherrschte. Mitgrund für Massenauswanderungen im 19. Jahrhundert. siehe auch Aufgabe 34 16. Warum nicht immer die gleiche Kultur Jahr für Jahr auf dem gleichen Feld? Gründe dafür und zwei Beispiele von Kulturen, die nicht auf sich selbst folgen dürfen. Begründung. Fruchtfolge. Eine Fruchtfolge ist die aufeinanderfolgende verschiedener Feldfrüchte nach bestimmten Grundsätzen, sie ist unter anderem nötig, um der Bodenermüdung und Schädlingen so wie Krankheiten vorzubeugen. Der Pilz stirbt nach einer gewissen Zeit ab (man rechnet mit mind. 3 Jahren), wenn er nicht mit dem spezifischen Wirt in Kontakt kommen kann. Nach Kohl darf nicht Raps gepflanzt werden (Kreuzblütler auf Kreuzblütler!) und Kartoffeln dürfen auch nicht auf sich folgen (Verhindern der Kraut- und Knollenfäule der Kartoffeln)! siehe auch Aufgaben 5, 26, 35, 61 17. Die Meeresverschmutzung ist heute weltweit ein Problem. Erklären Sie die Abfolge und kausalen Zusammenhänge. Der Laie oder die Sensationspresse verstehen unter Meeresverschmutzung oft das Auftreten riesiger Algenteppichen, sogenannten Algen- oder Wasserblüten. Besondere klimatische Verhältnisse und Überdüngung des Meeres (Stickstoff und Phosphor!) können zu solchen Algenblüten führen. Die abgestorbenen Algen sinken ab und verbrauchen bei der Zersetzung den Sauerstoff der unteren Wasserschichten. Durch diese Zersetzung wird Material für weitere Massenvermehrung frei. Je nach Alge werden Toxine gebildet. Zu viel Gift wirkt sich tödlich auf die Fische aus, was zur Liquidation der Fischzucht und zu Ablagerungen in Weichtieren (Muscheln,...) führt. Mit der Einnahme solcher Weichtiere wird auch der Mensch gefährdet und kann Vergiftungen erleiden! siehe auch Aufgaben 27 und 47 Seite 6 Fragenkatalog der Systematischen Biologie I, Teil Kryptogamen von C. Gessler 2001 18. Erklären Sie, warum einerseits die Flechten Pionierpflanzen sind und demzufolge an extremen Standorten wachsen können, wo andere Pflanzen sich nie adaptieren konnten, und andererseits eine extrem langsame (in Bezug auf andere Pflanzen) Evolution aufweisen. Flechten sind Erstbesiedler extremer Standorte. Sie spielen eine Rolle in der Verwitterung der Gesteine, da die Hyphen in feine Risse eindringen können, während Flechtensäuren den Stein direkt angreifen. Es entsteht somit langsam ein humusreiches Substrat (abgestorbene Flechten), auf der sich höhere Pflanzen ansiedeln könne. Unter klimatisch extremen Bedingungen sind sie allen anderen Pflanzen überlegen. Gewisse Arten überleben lange Trockenperioden mit enormen Temperaturschwankungen (Lecanora esculenta, dient in Wüstengebieten noch heute als Viehfutter), oder bewohnen die Tundren der Arktis, dort, wo wegen der zu kurzen Vegetationszeit keine Konkurrenz mehr vorhanden ist (Cetraria islandica, Cladonia rangiferina,... bilden die Hauptnahrung der Rentiere). Effiziente Lebensgemeinschaft: Algen übernehmen Photosynthese, Pilzgeflecht für Wasser- und Reservestoffspeicherung & für UV-Schutz zuständig & für Nährsalzaufnahme. Somit sind sie relativ Anspruchslos, sind zusätzlich gegen äussere Einflüsse relativ resistent. Flechten evoluieren langsam, da sie auch selbst sehr langsam wachsen, denn haben sie sich durch den Wind verbreitet dauert es meistens sehr lange, bis Leben überhaupt möglich ist, das heisst, bis überhaupt Nährstoffe angezapft werden können. Denn als Pionierpflanzen besiedeln sie karge & extreme Standorte. Erst durch sie entsteht durch zersetzen von Gestein (Flechtensäure) humusreiches Substrat und ermöglichen somit anderen Pflanzen eine Lebensgrundlage. Da sie bereits extreme Standorte besiedeln, und somit keine Konkurrenz haben, brauchen sie nicht zu evoluieren, denn sie überleben so oder so. Einziges Problem bietet die Stadt, resp. die Zivilisation mit ihren Abgasen. Weil Flechten eine so langsame Evolution haben, können sie sich auch nicht an Schwefeldioxid anpassen und sterben in Stadtparks aus. Zudem: Algen und Pilze bilden in Symbiose eine Flechte, d.h. sowohl Alge als auch Pilz müssen sich evoluieren, was sie kaum gleichzeitig und effizient machen werden und als Folge dessen kann auch die Flechte nicht schnell evoluieren! Weiter: Flechten als Ganzes pflanzen sich nur asexuell fort, die sexuelle Vermehrung ist auf die Pilzkomponente beschränkt. Es gibt also auch kaum eine Chance, Mutationen durchzuführen. Evolution läuft hauptsächlich über die sexuelle Rekombination ab! siehe auch Aufgabe 54 21. Erklären Sie den Begriff heteromorpher digenetischer Entwicklungszyklus (Generationswechsel) und geben Sie ein Beispiel einer solchen Alge. Digenetisch bedeutet, dass diese Würmer in verschiedener Gestalt einen oder mehrere Zwischenwirte benötigen. Heteromorpher Generationswechsel: Bei diesem Organismus gibt es einen Generationswechsel, wobei sich die beiden Generation (Sporophyt (2n) & Gametophyt (1n)) in ihrer äusseren Gestalt unterscheiden. Digenetisch:Digenetisch bedeutet, dass diese Algen in verschiedener Gestalt einen oder mehrere Zwischenwirte benötigen. Die Alge besitzt zwar einen männlichen als auch einen weiblichen Gametophyten (diözisch = getrenntgeschlechtlich). Bsp: Laminaria digitata (Braunalge), Skript S. 32 /Abb. 5.2 siehe auch Aufgaben 1, 31 und 69 Seite 7 Fragenkatalog der Systematischen Biologie I, Teil Kryptogamen von C. Gessler 2001 22. Auf welche Merkmale wird bei der Unterscheidung zwischen pflanzenpathogenen Taphrinomycetidae und Ascomycetidae geachtet? Beschreiben und zeichnen Sie die Unterschiede zwischen diesen Unterklassen. Taphrinomycetidae Asci freistehend auf der Epidermis des Wirtes (keine Fruchtkörper) Dikaryon (= Kerne noch nicht miteinander verschmolzen) ernährungsphysiologisch Unabhängige Dikaryophase selbstständig Ascomycetidae Asci in von Myzel gebildeten Höhlungen (Fruchtkörper) Dikaryon ist in der Regel ernährungsphysiologisch nicht selbstständig und auf das haploide Myzel angewiesen Dikaryophase abhängig von Haplophase Abb. S. 85 Abb. S. 88 23. Welche ökologische Rolle haben Pilze in unserer Umwelt? Beispiele! Als Saprophyt, von toter organischer Substanz, dabei wird die organische Substanz abgebaut, zum Teil auch Speisepilze (Kulturchampignon aus Ordnung: Agaricales) Oft Lagerschädlinge (Fäulnis von Früchten) Hutpilze Als Parasit, lebenden pflanzlichen oder tierischen Organismen, welche somit geschädigt oder getötet werden. Können sogar Ernährung des Menschen in Frage stellen ( P. infestsans, Kraut und Knollenfäule führte zu Hungersnöten in Irland im 19. Jh.) Nekrotroph: Töten den Wirt ab Biotroph: Leben vom lebendigen Wirt Pathogene schädigen Feld und Garten (Apfelschorf, Rebmehltau,...) Bekämpfung durch Fungizide In Symbiose, als Flechte gemeinsam mit einer Alge: Cladonia stellaris Als Mykorrhiza, in Symbiose mit höheren Pflanzen, in Höheren Lagen haben die Pflanzen ohne Mykorrhiza keine Chance: Glomus Beide spielen eine wichtige Rolle im Abbau von organischem Material Wichtige Vertreter der Reduzenten, ohne sie wäre der Kreislauf (Produzenten, Konsumenten, Reduzenten) nicht möglich Zusätzlich (wichtig für den Menschen): Hutpilze können verspeist werden (Steinpilz,...), PenicillinArten sind Antibiotikaproduzenten! 24. Warum wird empfohlen, die Kräuselkrankheit des Pfirsichs (Taphrina deformans) mit ein bis zwei Fungizidapplikationen im Winter zu bekämpfen? (Lebenszyklus des Erregers!) Lebenszyklus (Abb. S. 85): Taphrina deformans befällt junge Blätter im Frühjahr, worauf die befallenen Blätter deformieren und sich verfärben. Auf der Blattoberseite entstehen freistehende Asci mit Ascosporen. Die Ascosporen können sich im Innern des Ascus schon durch Sprossung vermehren. Bei reife reisst der Ascus auf, die Ascosporen oder die daraus gebildeten Sprosszellen (hefenartig) gelangen in Rindenspalten, wo die Ruhepause eintritt, die bis zum nächstens Austrieb dauert. Der Pfirsichbaum wird nun im Winter mit Fungizid behandelt, damit die Sprosszellen im Frühling nicht kopulieren und ein dikaryontisches Myzel bilden können. Fungizidapplikationen verhindern die Vermehrung des Parasiten. siehe auch Aufgaben 68 und 73 Seite 8 Fragenkatalog der Systematischen Biologie I, Teil Kryptogamen von C. Gessler 2001 25. Warum ist die durchschnittliche Grösse der Kieselalgen im Zürichsee im Frühjahr grösser als im Herbst? Kieselalgen befinden sich fast ständig im Stadium der Kieselzyste, d.h. sie bestehen aus Einzelzellen oder Cynobien mit kokkaler Organisationsstufe. Die aus Kieselsäure bestehenden Wände umschliessen den Protoplasten in Form von zwei Schalen: Der grössere Schalenteil ist die Epitheka (Deckel), der kleiner die Hypotheka (Boden). Zellteilung erfolgt, indem Epitheka und Hypotheka auseinanderweichen. Der Protoplast teilt sich und für jeden Tochterprotoplast wird eine neue Hypotheka gebildet. (Der Deckel bekommt einen neuen Boden; der Boden wird zum Deckel und bekommt einen neuen Boden.) Als Folge davon werden die Zellen immer kleiner. Wenn eine Minimalgrösse erreicht wird, gelangen die Kieselalgen mit sexueller Reproduktion wieder zu ihrer Normalgrösse. Da die Kieselalgen im Zürichsee im Frühjahr anscheinend grösser sind als im Herbst, ist anzunehmen, dass sich diese Alge im Frühjahr asexuell zu Teilen beginnt und im Herbst ihre Minimalgrösse erreicht und sich danach sexuell vermehrt. s. S. 29/30 siehe auch Aufgabe 43 26. Es wird in der Praxis davon abgeraten, auf dem gleichen Feld zwei oder mehr Jahre hintereinander Weizen anzubauen. Auch Raps soll nicht auf Raps folgen. Warum? Es geht darum, die Kulturen vor Pilzbefall zu Schützen und die Ausbreitung von Krankheiten zu vermeiden, darum sollte man die Fruchtfolge beachten. Viele Pilze sind Wirtsspezifisch und sterben nach einer gewissen Zeit ab (man rechnet mit mind. 3 Jahren), wenn sie nicht mit dem spezifischen Wirt in Kontakt kommen können. Nach Raps darf nicht Raps gepflanzt werden (Kreuzblütler auf Kreuzblütler!) und Weizen dürfen auch nicht aufeinander Folgen, zum Beispiel wegen des Mehltau des Getreides, welches als Winterwirt auf dem Wintergetreide überwintern würde. siehe auch Aufgaben 5, 16, 35 und 61 27. Die Meeresverschmutzung ist heute weltweit ein Problem. Was verstehen der Laie und die Sensationspresse unter diesem Begriff? Was sind die wirklichen Probleme und Zusammenhänge? Der Laie oder die Sensationspresse verstehen unter Meeresverschmutzung oft das Auftreten riesiger Algenteppichen, sogenannten Algen- oder Wasserblüten. Besondere klimatische Verhältnisse und Überdüngung des Meeres (Stickstoff und Phosphor!) können zu solchen Algenblüten führen. Die abgestorbenen Algen sinken ab und verbrauchen bei der Zersetzung den Sauerstoff der unteren Wasserschichten. Durch diese Zersetzung wird Material für weitere Massenvermehrung frei. In den unteren Schichten entsteht ein Sauerstoffmangel, in den oberen ein Überfluss. Das führt zu einer Stresssituation für die Tiere. Zusätzlich werden je nach Alge Toxine gebildet. Zu viel Gift wirkt sich tödlich auf die Fische aus, was zur Liquidation der Fischzucht führt. Zudem gibt es toxische Ablagerungen in Weichtieren (Muscheln,...). Mit der Einnahme solcher Weichtiere wird auch der Mensch gefährdet und kann Vergiftungen erleiden! siehe auch Aufgaben 17 und 47 28. Warum gibt es an den Bäumen am Zürichberg fast keine Flechten, hingegen sehr viele in den meisten Alpentälern? Flechten (Symbiose zwischen Alge und Pilz) sind sehr empfindlich gegen Schwefeldioxid. Die Symbiose zwischen Alge und Pilz kann nicht entstehen, wenn die Luft einen zu hohen Gehalt an Schwefeldioxid aufweist, was aber in der Stadt (Zürichberg) auf Grund der Abgase der Fall ist. So erfolgt keine Symbiose. In den Alpentälern ist der Stickstoffgehalt geringer, was den Flechten das Leben ermöglicht! siehe auch Aufgaben 7 und 36 Seite 9 Fragenkatalog der Systematischen Biologie I, Teil Kryptogamen von C. Gessler 2001 29. a) Anhand welcher Kriterien werden Deuteromyceten klassifiziert? Die Deuteromycota ist eine künstliche Gruppe, in die Pilze eingereiht werden, deren Hauptfruchtform (sexuelle Reproduktion) unbekannt ist, oder die keine Hauptfruchtform haben. Sie werden anhand von Ort und Art der Konidienbildung und von Form und Farbe der Sporen klassifiziert. b) Geben Sie die Gruppen mit den entsprechenden Kriterien an. Moniliales: Konidienträger werden überall auf dem Myzel gebildet. Konidien werden frei über den ganzen Thallus gebildet. Melanconiales: Konidienträger und Konidien liegen in offenen umgrenzten Lagern. Konidien werden in offenen Fruchtkörpern gebildet. Sphaeropsidiales: Konidien werden im Innern von Fruchtkörpern (= Pyknidien) gebildet. Pyknidien sind kugelförmig und haben eine Öffnung. 30. Zeichnen Sie für je einen Vertreter der verschiedenen Gruppen der Deuteromyceten die morphologisch typischen Strukturen. 31. Erklären Sie den begriff physiologische Diözie und geben Sie ein Beispiel einer solchen Alge. diözisch = getrenntgeschlechtlich. Die Alge besitzt einen männlichen und einen weiblichen Gametophyten. Unter physiologischer Diözie versteht man nun, dass die beiden Gametophyten sich äusserlich nicht unterscheiden, sie sehen also gleich aus. Bsp: Dictyota dichotoma (Braunalge), Skript S. 32 /Abb. 5.2 Unterscheiden sich der männliche und weibliche Gametophyt vom Aussehen her, so spricht man von morphologischer Diözie. siehe auch Aufgaben 1, 21 und 69 32. Funktionen der Pilze im Wald und Agroökosystem? Beispiele! Als Saprophyt, von toter organischer Substanz, dabei wird die organische Substanz abgebaut, zum Teil auch Speisepilze (Kulturchampignon aus Ordnung: Agaricales) Oft Lagerschädlinge (Fäulnis von Früchten) Hutpilze Als Parasit, lebenden pflanzlichen oder tierischen Organismen, welche somit geschädigt oder getötet werden, Können sogar Ernährung des Menschen in Frage stellen ( P. infestsans, Kraut und Knollenfäule führte zu Hungersnöten in Irland im 19. Jh.) Nekrotroph: Töten den Wirt ab Biotroph: Leben vom lebendigen Wirt Pathogene schädigen Feld und Garten (Apfelschorf, Rebmehltau,...) Bekämpfung durch Fungizide In Symbiose, als Flechte gemeinsam mit einer Alge: Cladonia stellaris Als Mykorrhiza, in Symbiose mit höheren Pflanzen, in Höheren Lagen haben die Pflanzen ohne Mykorrhiza keine Chance: Glomus Beide spielen eine wichtige Rolle im Abbau von organischem Material Seite 10 Fragenkatalog der Systematischen Biologie I, Teil Kryptogamen von C. Gessler 2001 Wichtige Vertreter der Reduzenten, ohne sie wäre der Kreislauf (Produzenten, Konsumenten, Reduzenten) nicht möglich Zusätzlich (wichtig für den Menschen): Hutpilze können verspeist werden (Steinpilz,...), PenicillinArten sind Antibiotikaproduzenten! siehe auch Aufgaben 3 und 23 33. Im Handbuch zum Biologischen Pflanzenschutz im Garten steht: Apfelschorf: Abwehr – Auf den Boden gefallenes Laub entfernen und gut kompostieren. Warum diese Empfehlung und was nutzt dieses Vorgehen? Der Pilz befällt die Blätter. Er lebt zwischen der kutikulären Membran und den Epidermiszellen. Im Herbst besiedelt der Pilz die toten Blätter ganz und bildet darin im Frühjahr Pseudothecien mit Asci und Ascosporen, die bei Regen aktiv ausgeschleudert werden. Ausschliesslich diese bilden das Anfangsinokulum. Folglich kann der Pilz nicht überleben, wenn keine toten Blätter vorhanden sind. Werden diese gut kompostiert, so kann das helfen, den Pilz auszurotten. S. 91 siehe auch Aufgabe 56 34. Zur Bekämpfung der Phytophthora infestans steht: Nur gesundes, vorgekeimtes Saatgut verwenden. Warum? Phytophthora infestans ist der Erreger des falschen Mehltaus der Kartoffel (Kraut- und Knollenfäule). Bei der Infektion des Wirtsgewebes dringen die Hyphen in die Blätter ein. Erste Symptome sind braune Flecken auf der Oberseite des Blattes. Bei einer Spätinfektion können auch de Knollen befallen werden. Der Pilz überwintert als Myzel in den befallenen Kartoffelknollen. Verwendet man nur gesundes, vorgekeimtes Saatgut, so ist man sicher, den Pilz nicht einzuschleppen. Unter Umständen würde sonst verpilztes Saatgut wieder gepflanzt, womit mit gesundem, vorgekeimtem Saatgut abgeholfen werden kann. S. 69 siehe auch Aufgabe 15 35. Was ist eine Fruchtfolge? Was bewirkt sie in phytopathologischer Hinsicht? Geben Sie ein schlechtes und ein gutes Beispiel, gültig für eine 3-jährige Periode. Eine Fruchtfolge ist die aufeinanderfolgende verschiedener Feldfrüchte nach bestimmten Grundsätzen, sie ist unter anderem nötig, um der Bodenermüdung und Schädlingen so wie Krankheiten vorzubeugen. Die Dreifelderwirtschaft ist ein solches Fruchtfolge-System. Dabei wird im 3-Jahresrhythmus Wintergetreide, Sommergetreide sowie Brache nacheinander angepflanzt. Heute werden anstelle der Brache häufig Hackfrüchte oder Futterpflanzen angepflanzt. Der Pilz stirbt nach einer gewissen Zeit ab (man rechnet mit mind. 3 Jahren), wenn er nicht mit dem spezifischen Wirt in Kontakt kommen kann. Nach Kohl darf nicht Raps gepflanzt werden (Kreuzblütler auf Kreuzblütler!) und Kartoffeln dürfen auch nicht auf sich folgen (Verhindern der Kraut- und Knollenfäule der Kartoffeln)! siehe auch Aufgaben 5, 16, 26 und 61 36. Was versteht man unter einer verschmutzungs-verursachten Flechtenwüste? Welche Schadstoffe bewirken den grössten Schaden? Warum gibt es keine Algenwüste an diesen Orten? Da Flechten sehr empfindlich auf Schwefeldioxid reagieren, sind sie gute Indikatoren für Luftverunreinigungen. Anhand einer Vegetationskarte der Flechtenarten eines Gebietes ist es möglich, frühzeitig genaue Prognosen über das Fortschreiten dieser Art von Verschmutzung zu machen (S. 111). Es gibt keine Algenwüsten, da Algen nicht auf Luftverschmutzung reagieren! siehe auch Aufgaben 7 und 28 Seite 11 Fragenkatalog der Systematischen Biologie I, Teil Kryptogamen von C. Gessler 2001 37. Erstellen und zeichnen Sie einen logischen Einteilungs-Schlüssel um die Grünalgen in Klassen aufzuteilen. Klasse Chlorophyceae: typische Grünalgen, die meisten sind Haplonten in der Regel nur einen Zellkern pro Zelle vorwiegend Süßwasseralgen 6 Ordnungen nach der morphologischen Entwicklungsreihe Nur wenige, morphologisch hoch entwickelte Grünalgen haben einen isomorphen Generationswechsel. Chlorophyceae sind vorwiegend Algen des Süsswassers. Klasse Conjugatophyceae: Klare Abtrennung von den beiden anderen Klassen wegen ihrer eigenartigen sexuellen Vermehrung: Konjugation (Gametangiogamie) Umwandlungen einer vegetativen Zelle ohne äußerliche Veränderung in ein Gametangium, Inhalte zweier Gametangien vereinigen sich zur Zygote Isogametangiogamie: 2 Kopulationspaillen wachsen aufeinander zu, in der Mitte entsteht Zygote Anisogametangiogamie: Zygote kommt in das eine oder andere Gametangium Zweite Art der Fortpflanzung: Heraustreten der Protoplasten aus den beiden Gametangien und Verschmelzung zu einer Kopulationsblase, wird durch Kernverschmelzung zur Zygote Also keine durch Geißeln bewegliche Fortpflanzungszellen Alle sind Haplonten, nur Zygote ist diploid Viele sind Ein- oder Zweizeller Keine monadoiden Typen Alle in Süßwasser Beispiel: Spirogyra Klasse Charophyceae: Die Charophyceae sind die höchst entwickeltsten Algen. Man könnte sie ohne weiteres als eigene Abteilung aufführen, da sie ausser den Pigmenten und dem Assimilationsprodukt (Stärke) nichts gemeinsam haben mit den anderen zwei Klassen. Die Fortpflanzung erfolgt nur auf sexuelle Art, eine Art Oogamie (Eiknospung). Nach der Befruchtung treten sie in eine Ruhephase ein (diploid). Nach der Keimung sind sie haploid. (siehe auch Aufgabe 9) 38. Wichtigste Unterschiede zwischen Organismen der Eukaryota und Prokaryota. Beispiele! Siehe Tabelle Aufgabe 11 Bsp Prokaryonten: Archaebacteria und Eubacteria (zu letzteren zählen die Cyanophyta oder Cyanobacteria (Blaualgen)) Spirulina maxima Bsp Eukaryonten: alle höher entwickelten Organismen, also auch alle Algen ausser den Cyanophyta. Dictyota dochotoma siehe auch Aufgaben 38 und 49 Seite 12 Fragenkatalog der Systematischen Biologie I, Teil Kryptogamen von C. Gessler 2001 39. Welches sind die Merkmale der Ascomyceten, die sie von den anderen Pilzen unterscheiden? Beschreiben und zeichnen Sie die wichtigsten Strukturen. Als wichtigstes Merkmal für die systematische Stellung der Ascomyceten gilt der Ascus (Schlauch). Im Ascus (Sporangium der sexuellen Frutifikation (Hauptfruchtform)) findet – mit wenigen Ausnahmen – die Karyogamie zwischen zwei Kernen statt. Er ist als einziges Organ für kurze Zeit diploid. In ihm findet auch die Reduktionsteilung statt, so dass im Ascus meist 8 Kerne vorhanden sind. Anschliessend differenzieren sich im Ascus die Ascosporen mit je einem haploiden Kern. Die Ascosporen sind artcharakteristisch, können einkernig bleiben, oder ihr haploider Kern teilt sich ein- oder mehrmals. Es können auch mehrzellige Ascosporen entstehen. Nach ihrer Freisetzung keimen sie aus. Dabei teilen sie die haploiden Kerne mitotisch. Zu einem späteren Zeitpunkt finden dann auch Zellteilungen statt. Das so entstandene Myzel ist oft aus vielkernigen Zellen aufgebaut. Nach einer gewissen Wachstumszeit oder bestimmten Umweltbedingungen können sich diese Pilze meist auch asexuell fortpflanzen durch unbewegliche Sporen (Konidien). Die Asci entwickeln sich bei fast allen Ascomycetidae in von Myzel gebildeten Höhlungen. Diese Fruchtkörper können vor oder gleichzeitig mit der Gametangienbildung entstehen. Die Peridie (Fruchtkörperwand) besteht aus haploiden Hyphen und kann artcharakteristische Haare oder Anhängsel besitzen. Form und Ausstattung der Fruchtkörper sind für die feinere systematische Einteilung wichtig. Die Fruchtkörper können in 3 Grundtypen aufgeteilt werden. Cleistothecium Perithecium Apothecium Geschlossene Hohlkugel, die bei Reife zerfällt Kugel-bis birnenförmig mit einer Öffnung, durch die die Ascosporen ausgepresst oder ausgeschleudert werden Becher- oder tellerförmig, kann gestielt sein. Die Asci sind auf dem Apothcium frei sitzend z.B Erypsiphales, die echten Mehltaupilze z.B Venturia-Arten, Schorf von Obstbäumen z.B. Monilinia-Arten, Verursacher u.a. von Fruchtfäulen Im Innern oder auf diesen Fruchtkörpern werden Asci und Ascosporen gebildet, die dann bei Reife auf verschiedene Arten freigesetzt werden. Die Sporenentleerung aus dem Ascus kann durch zwei Arten geschen: 1) Der Ascus hat eine einfache Wand, die bei oder schon vor der Sporenreife zerfällt oder sich auflöst (Prototunicatae) 2a) Der Ascus hat ebenfalls eine einfache Wand, die jedoch derber ist als bei den Prototunicatae. Er hat eine Einrichtung zum aktiven Ausschleudern der Sporen (EutunicataeUnitunicat) 2b) Die Wand besteht aus 2 Schichten, einer äusseren, nicht elastischen, die bei der Reife reisst und einer zweiten, mit einem Porus, durch den die reifen Ascosporen ausgstossen werden (Eutunicatae-Bitunicat) Die verschiedenen Ascus-Arten und ihre Öffnungsart sind von grosser Bedeutung in der Klassifikation der Ascomyceten. Seite 13 Fragenkatalog der Systematischen Biologie I, Teil Kryptogamen von C. Gessler 2001 40. Brot, Bier und Wein können nur dank gewisser Organismen hergestellt werden. Welche sind es und was ist ihre systematische Stellung? Die sogenannten Hefepilze der Ordnung Endomycetales gehören zur Klasse der Endomycetes und diese zur Abteilung der Ascomycota. Brot: ausgewählte Stämme von Saccaromyces cerevisiae Bier: S. cervisiae und S. carlsbergiensis Wein: S. ellipsoides siehe auch Aufgaben 57 und 71 41. Wie entsteht ein Hexenring (kreisförmige Anordnung von Pilzfruchtkörpern)? Warum sind nur bei Basidiomyceten Hexenringe bekannt? Im Zentrum steht ein Hutpilz mit Basidiosporen. Die Hutpilze leben als Saprophyten. Von diesem Hutpilz aus wächst sein Myzel in alle Richtungen radiär weg. Das Myzel durchwächst den Boden bis die Bedingungen für die Fruktifikation gut sind. Darauf keimen die Fruchtköper und durchstossen den Boden. Jahr für Jahr wächst das Myzel weiter und treibt Fruchtkörper an der noch lebenden Peripherie des Myzels. Stösst es an ein Hindernis (Baum,...), wird die kreisförmige Anordnung durchbrochen. Die Fruchtkörperbildung der Basidiomycota ist von der Somatogamie losgelöst. D.h. einmal entstandenes dikaryontisches Myzel bildet immer wieder Fruchtkörper. Was ein wesentlicher Unterschied zu den Ascomyceten ist, diploides Myzel muss immer neu gebildet werden, da der grösste Teil des Ascomycetenmyzel haploid ist. Def. aus Internet: Eine kreisförmige Ansammlung von Pilzen. Sie entsteht dadurch, dass das Mycel eines Pilzes in alle Richtungen gleich schnell wächst. Am Ende der Mycelfäden bilden sich die sichtbaren Fruchtkörper. Da bei mit der Zeit die Nährstoffe im inneren des Hexenringes zuneige gehen, stirbt das Mycell dort ab. Oft ist ein Hexenring ein einziger Organismus. Bei günstigen Bedingungen kann das Myzell sehr schnell Fruchtkörper bilden, somit können solche Hexenringe buchstäblich über Nacht entstehen. Auf Rasen verursachen die Pilze dabei unschöne Verfärbungen, weswegen Hexenringe auch zu den Rasenkrankheiten zählen. Bei mehr als 60 der bekannten Arten von Pilzen können solche Ringstrukturen vorkommen. Im allgemeinen haben Hexenringe einen Durchmesser von 20 cm bis zu einigen Metern. Der größte bislang entdeckte Ring maß 150 Meter im Durchmesser. siehe auch Aufgabe 59 Seite 14 Fragenkatalog der Systematischen Biologie I, Teil Kryptogamen von C. Gessler 2001 42. Flechten werden für die Allgemeinheit auf eine andere Art klassifiziert als für den Spezialisten (Flechtensystematiker). Warum dieser Unterschied? Flechtensystematiker: Der Pilz ist der dominierende Teil der Flechte, da nur er sich sexuell fortpflanzen kann. Darum ist die systematische Einteilung der Alge für die Klassifizierung der Flechte von untergeordneter Bedeutung. Die Systematik versucht daher, die Flechten in das System der Pilze einzuordnen um die echte Verwandtschaft der Gruppen untereinander deutlich zu machen. Allgemeinheit: In Bestimmungsbüchern wird jedoch meistens ein Wuchsformschlüssel verwendet, bei dem die Aufteilung nach der Wuchsform des Thallus erfolgt. 43. Die Durchschnittsgrösse einer Kieselalge von einer Population reduziert sich unter optimalen Wachstumsbedingungen kontinuierlich. Warum? Unter optimalen Wachstumsbedingungen vermehrt sich die Kieselalge asexuell durch Zellteilung. Bei den Kieselalgen wird der Protoplast von zwei schalenförmigen Wänden umschlossen, die wie bei einer Schuhschachtel ineinander greifen. Der grössere Schalenteil heisst Epitheka, der kleinere Hypotheka. Bei der Zellteilung erhält jede Tochterzelle einen der beiden Schalenteile und bildet eine neue Hypotheka. Dadurch werden die Zellen immer kleiner. siehe auch Aufgabe 25 44. „Der Geruch der Berberitze macht den Weizen krank“ schrieb Goethe in seinen naturwissenschaftlichen Betrachtungen. Was hat er beobachtet? Die Berberitze ist der obligate Zwischenwirt für den Schwarzrost des Getreides (Puccina graminis), der zu den Rostpilzen (Uredinales) gehört. Goethe hat beobachtet, wenn Berberitzen in der Nähe eines Weizenfeldes wachsen, der Weizen von diesem Pilz befallen worden ist. Der Geruch in seinen Beobachtungen entspricht in der Realität den diploiden Sporen, mit denen der Pilz auf den Weizen gelangt. siehe auch Aufgaben 4, 58 und 66 oder Skript S. 98 45. In Reisfeldern können verschiedene Algen wachsen. Welche sind es und warum sind diese erwünscht? Wie kann man sie gegenüber den eher unerwünschten Algen fördern? Es wachsen Blaualgen (Cyanobacteria), die teilweise den Stickstoff fixieren können in Heterocysten. Verwendet werden: experimentell: Tolypotrix. Steigert den Reisertrag um bis zu 130%. angebaut: Farn Azolla, in dessen Gewebehöhlen Anabella azollae lebt. Diese Algen sind erwünscht, da sie den Boden düngen. Man kann sie fördern, indem kein Nitrat oder Ammonium , aber genügend Phosphat gedüngt wird. S. 10 siehe auch Aufgabe 77 46. Um die Jahrhundertwende war der Schorfpilz des Apfels unter dem Namen Spilocea pomi bekannt. Der Name ist heute noch gültig, wird aber nicht mehr verwendet, da er nur einen Teil des Pilzes beschreibt. Wie heisst der Pilz heute und warum verwenden wir nur noch diesen Namen? Der Pilz heisst Verturia inaequalis. Früher war nur die Nebenfruchtform bekannt. Diese wurde bei den Deuteromyceten (Pilzen ohne Hauptfruchtform) eingereiht. Da die Hauptfruchtform dieses Pilzes heute bekannt ist, wird er auch nach dieser benannt. S. 89 und 91 Seite 15 Fragenkatalog der Systematischen Biologie I, Teil Kryptogamen von C. Gessler 2001 47. Algenblüten führen in den betroffenen Gewässern oft zum Absterben der gesamten Fauna oder wenigstens bestimmter Teile davon. Welche Faktoren können für dieses Phänomen verantwortlich sein? (mind. 2 Szenarien angeben!) Zu hohe Stickstoff- und Phosphorwerte begünstigen Algenblüten. Die abgestorbenen Algen sinken ab und verbrauchen bei der Zersetzung den Sauerstoff der unteren Wasserschichten. Durch die Zersetzung wird Material für weitere Massenvermehrung frei. In den oberen Wasserschichten kommt es zu Sauerstoffzunahme, in den unteren zur Abnahme. Es entsteht eine Stresssituation für die anderen Lebewesen. Zusätzlich produzieren Algen Toxine, Fische sterben und Schalentiere kumulieren diese, was für den Menschen tödlich enden kann, falls er solche verzehrt. Massnahmen: Sauerstoff in untere Schichten bringen oder Nährstoffe entfernen. siehe auch Aufgaben 17 und 27 48. Erklären Sie den Begriff haploider Organismus. Welche Abteilungen der Kryptogamen umfassen hauptsächlich haploide Organismen? Organismus mit einfachem Chromosomensatz. Alle Gameten und oft auch der vegetative Teil sind haploid. Chromophyta(?), Rhodophyta (?), Chlorophyta, z.T. Ascomycota (Ascomycetes) siehe auch Aufgabe 72 49. Warum nimmt man an, dass Prokaryonten ältere Organismen sind als Eukaryonten? Prokaryonten haben keinen echten, von einer Hülle umgebenen Zellkern. Die Zellen enthalten keine Organellen (Kern, Mitochondrien, Plastiden, Golgi-Apparat, endoplasmatisches Retikulum). Die Assimilationspigmente sind nicht in Chromatophoren, sondern in losen Thylakoidstapeln der äusseren Plasmaschicht angelagert. Der Protoplast ist in ein äusseres Chromatoplasma und ein inneres Zentroplasma aufgeteilt. Das Plasma hat keine Strömung. Vermehrung nur asexuell. Eukaryotische Zellen haben hingegen einen typischen Zellkern, der von einer Kernhülle umgeben ist. Sie bilden eine Kernspindel und Chromosomen. Die Pigmente sind in Plastiden angelegt, sogenannten Chromatophoren. Zwischen den verschiedenen Organellen besteht Arbeitsteilung. Die Organellen(Chloroplasten (aus Blaualgenzellen), Mitochondrien( aus Bakterien) in eukaryontischen Zellen sind aus unabhängigen , frei lebenden Prokaryonten hervorgegangen. Zuerst lebten diese als Symbionten in der Wirtszelle & haben sich schliesslich langsam & kontinuierlich zu den heutigen Organellen umgewandelt. Man kann einige Stufen der Evolution an folgenden Beispielen erklären: Geosyphon pyrphormae & Glaucozystis und Cyanophora (Süsswasseralgen) siehe auch Aufgaben 11 und 38 50. Wie unterscheiden sich Pilze und pilzähnliche Protisten von den anderen Kryptogamen? Der Vegetationskörper (Thallus) besteht aus verzweigten Fäden (Hyphen), die gesamthaft das Myzel bilden. Die Fortpflanzung erfolgt durch Sporen. Sexuelle Fortpflanzung (Hauptfruchtform) und asexuelle Fortpflanzung (Nebenfruchtform) kommen oft nebeneinander vor; dabei werden oft charakteristisch geformte Fruchtkörper gebildet. Assimilationspigmente fehlen; sie ernähren sich C-heterotroph als Saprophyten (von toter organischer Substanz), als Parasiten (von lebenden pflanzlichen oder tierischen Organismen) oder in Symbiose (als Flechtenpartner oder als Mykorrhiza mit höheren Pflanzen). Seite 16 Fragenkatalog der Systematischen Biologie I, Teil Kryptogamen von C. Gessler 2001 51. Der Hexenbesen der Krische wird von einem Pilz, Taphrina cerasi, verursacht. Geben Sie die systematische Stellung dieses Organismus an, und beschreiben Sie auf jeder Stufe die Eigenschaften, die charakteristisch für die Einteilung sind (Art, Gattung, Ordnung, Unterklasse, Klasse und Abteilung). Abteilung (1): Ascomycota (Schlauchpilze) Klasse (2): Ascomycetes Unterklasse (3): Taphrinomycetidae Ordnung (4) Taphrinales Gattung (5): Taphrina Art (6): Taphrina cerasi (1) Diese Pilze besitzen eine Ascus (Schlauch), ein Sporangium der sexuellen Fruktifikation (Hauptfruchtform); ihre Thalluszellen werden durch Septenporen – einfache Öffnungen – verbunden; zweischichtige Zellwände; fädiges, immer regelmässig septiertes Myzel. (2) Im Ascus findet die Karyogamie zwischen zwei konträrgeschlechtlichen Kernen statt. Er ist ebenfalls Ort der Meiose. (3), (4), (5) Taphrinomycetidae (nur 1 Ordnung, nur 1 Familie mit nur 1 Gattung). Es sind alles Pflanzenparasiten; sie bilden die Asci freistehend auf der Epidermis des Wirtes. (6) Der Pilz überlebt im Holz und verursacht das frühzeitige Austreiben schlafender Knospen, die sich dann zu Zweigen mit apikaler Dominanz entwickeln. An diesen Zweigen entstehen schon zur Blütezeit helle Blätter, was die Hexenbesen während der Kirschblüte gut sichtbar macht. 52. Rotalgen sind systematisch noch wenig aufgearbeitet; so wird oft entdeckt, dass zwei als verschieden beschriebene Organismen zusammengehören. Wie erklären Sie das? Der Entwicklungszyklus der Rotalgen verläuft in seiner vollständigen Form heterophasisch (haplodiplont) mit isomorphen Partnern und einer diploiden heteromorphen (Aussehen) Zwischengeneration. Diese Art der Entwicklung erschwert die Unterscheidung zwischen zwei gleichen oder zwei verschiedenen Arten. Man kennt den Gametophyten wie auch den Sporophyten, weiss aber nicht, dass sie zur gleichen Art gehören. Heteromorpher, heterophasischer Generationswechsel: Sporophyt (diploid) und Gametophyt (haploid) unterscheiden sich morphologisch. Bei allen Pflanzen, mit Ausnahme der Moose und ihrer Verwandten ist der diploide Sporophyt grösser und auffälliger! siehe auch Aufgabe 75 53. Zygamie und/oder Konjugation werden in der sexuellen Rekombination verschiedener Organismen beobachtet. Welches sind diese Organismen? Beschreiben Sie die Vorgänge, die zur Plasmogamie führen. Die Konjugation entspricht der Gametangiogamie: Sie kommt bei Jochalgen (Conjugatophyceae) und bei Jochpilzen (Zygomycetes) vor. Wandelt sich eine vegetative Zelle ohne äussere Veränderungen in ein Gametangium um und vereinigt sich dessen ganzer Inhalt mit dem Inhalt eines zweiten Gametangiums zur Zygote, so spricht man von Plasmogamie. Dies kann auf verschiedene Art geschehen: Zwei Kopulationspapillen von jedem Gametangium wachsen aufeinander zu, und in der Mitte entsteht die Zygote (Isogametangiogamie). Kommt eine Zygote hingegen in das eine oder andere Gametangium, so nenn man das Anisogametangiogamie. Eine zweite Kopulationsweise ist gegeben durch das Heraustreten der Protoplasten aus den beiden Gametangien und der Verschmelzung zu einer Kopulationsblase, die dann durch Kernverschmelzung zur Zygote wird. Es entstehen keine durch Geisseln bewegliche Fortpflanzungszellen. Nach der Karyogamie bildet sich eine Dauerspore (Jochpilze, Jochalgen (?))! Seite 17 Fragenkatalog der Systematischen Biologie I, Teil Kryptogamen von C. Gessler 2001 54. Flechten entwickeln sich (Evolution) nur äusserst langsam. Andererseits sind gerade sie fähig, sich an extreme Standorte anzupassen und sie zu besiedeln. Warum gibt es diesen scheinbaren Widerspruch? Flechten sind Erstbesiedler extremer Standorte. Sie spielen eine Rolle in der Verwitterung der Gesteine, da die Hyphen in feine Risse eindringen können, während Flechtensäuren den Stein direkt angreifen. Es entsteht somit langsam ein humusreiches Substrat (abgestorbene Flechten), auf der sich höhere Pflanzen ansiedeln könne. Unter klimatisch extremen Bedingungen sind sie allen anderen Pflanzen überlegen. Gewisse Arten überleben lange Trockenperioden mit enormen Temperaturschwankungen (Lecanora esculenta, dient in Wüstengebieten noch heute als Viehfutter), oder bewohnen die Tundren der Arktis, dort, wo wegen der zu kurzen Vegetationszeit keine Konkurrenz mehr vorhanden ist (Cetraria islandica, Cladonia rangiferina,... bilden die Hauptnahrung der Rentiere). Sie sind eine effiziente Lebensgemeinschaft und können deshalb extreme Standorte besiedeln: Algen übernehmen Photosynthese, Pilzgeflecht für Wasser- und Reservestoffspeicherung & für UV-Schutz zuständig & für Nährsalzaufnahme. Somit sind sie relativ Anspruchslos, sind zusätzlich gegen äussere Einflüsse relativ resistent. Flechten evoluieren langsam, da sie auch selbst sehr langsam wachsen, denn haben sie sich durch den Wind verbreitet dauert es meistens sehr lange, bis Leben überhaupt möglich ist, das heisst, bis überhaupt Nährstoffe angezapft werden können. Denn als Pionierpflanzen besiedeln sie karge & extreme Standorte. Erst durch sie entsteht durch zersetzen von Gestein (Flechtensäure) humusreiches Substrat und ermöglichen somit anderen Pflanzen eine Lebensgrundlage. Da sie bereits extreme Standorte besiedeln, und somit keine Konkurrenz haben, brauchen sie nicht zu evoluieren, denn sie überleben so oder so. Einziges Problem bietet die Stadt, resp. die Zivilisation mit ihren Abgasen. Weil Flechten eine so langsame Evolution haben, können sie sich auch nicht an Schwefeldioxid anpassen und sterben in Stadtparks aus. Zudem: Algen und Pilze bilden in Symbiose eine Flechte, d.h. sowohl Alge als auch Pilz müssen sich evoluieren, was sie kaum gleichzeitig und effizient machen werden und als Folge dessen kann auch die Flechte nicht schnell evoluieren! Weiter: Flechten als Ganzes pflanzen sich nur asexuell fort, die sexuelle Vermehrung ist auf die Pilzkomponente beschränkt. Es gibt also auch kaum eine Chance, Mutationen durchzuführen. Evolution läuft hauptsächlich über die sexuelle Rekombination ab! Sie müssen gar nicht evolutionieren, da sie bereits bei so extremen Standorten überleben können und gar keine Konkurrenz haben. siehe auch Aufgabe 54 Seite 18 Fragenkatalog der Systematischen Biologie I, Teil Kryptogamen von C. Gessler 2001 55. Wie unterscheiden sich Ascosporen, Basidiosporen und Oosporen in ihrer Entstehung und Funktion? Geben Sie je ein Beispiel eines Organismus, der diese bestimmte Form von Sporen bildet. Ascosporen: Im Ascus findet die Karyogamie zwischen zwei konträrgeschlechtlichen Kernen statt. In ihm findet auch die Reduktionsteilung statt. Dieser folgt meistens noch eine Mitose, sodass bei der Mehrzahl der Pilze im Ascus acht Kerne vorhanden sind (möglich sind 4, 16, 32 oder mehr). Anschliessend differenzieren sich im Ascus die Ascosporen mit je einem haploiden Kern (Ascosporen also endogen im Ascus gebildet). Die Ascosporen sind artcharakteristisch und können auch mehrzellig sein. Nach ihrer Freisetzung keimen sie. Dabei teilen sich die haploiden Kerne mitotisch. Taphrina deformans (Kräuselkrankheit des Pfirsichs) Basidiosporen: Die Basidie ist homolog zum Ascus aber die Karyogamie und die Reduktionsteilung finden nicht im Innern sondern in Auswüchsen (Sterigmen) statt. Im Gegensatz zu den Vorgängen die zur Entstehung der Ascosporen im Ascus führen wandern die durch Meiose hervorgegangenen haploiden Kerne durch stielartige Auswüchse den Basidien (Sterigmen) nach aussen. Dort erfolgt exogen die Sporenbildung. Nach der Meiose folgt normalerweise keine Mitose, es entstehen somit im Normalfall vier Basidiosporen. Es sind, wie bei den Ascomyceten keine begeisselten Sporenformen bekannt. Boletus edulis (Steinpilz) Oosporen: Ein weibliches Gametangium (Oogon) wird durch ein männliches Gametangium (Antheridium) mit Hilfe von Befruchtungsschläuchen (Trychogyn) befruchtet, nachdem in beiden eine Meiose stattgefunden hat. Im Oogon entwickeln sich dann eine oder mehrere Oosporen. Oosporen könnnen Dauersporen, ruhende, stark resistente Teile sein, die bspw. den Winter oder die Kargheit überleben können! Plasmopara viticola (Erreger des „Falschen Mehltaus der Rebe“) siehe auch Aufgabe 12 56. Der Apfelschorf ist ein typischer Vertreter der phytopathogenen Ascomyceten. Beschreiben Sie in Stichwörtern seinen Lebenszyklus, geben Sie mögliche Bekämpfungsmethoden für den Hausgarten an und vergleichen Sie Ihre Vorschläge mit der Bekämpfung, die in bäuerlichen Intensivobstanlagen gebräuchlich ist. Der Pilz befällt die Blätter im Frühjahr (Mai) und bildet olivschwarze Flecken darauf. Es kommt zu einer Deformation der Blätter. Er lebt zwischen der kutikulären Membran und den Epidermiszellen, tritt nach Ende der Latenzzeit mit Konidienträgern an die Oberfläche und schnürt einzellige Konidien ab. Diese gelangen meistens mit Wassertropfen (Hydrochorie) auf andere Blätter oder später auf Früchte. Bei Vorhandensein eines Wasserfils bilden sie Appressorien. Diese dringen ins Gewebe junger Blätter und Fürchte jeden Alters ein. Die Dauer der Vorgänge ist Temperaturabhängig. Gefahr von Infektionen ist umso grösser, je länger ein Wasserfilm auf den Blättern vorhanden ist und je höher die dabei herrschende Temperatur liegt. Im Herbst besiedelt der Pilz die toten Blätter ganz und bildet darin im Frühjahr Pseudothecien mit Asci und Ascosporen, die bei Regen aktiv ausgeschleudert werden. Ausschliesslich diese bilden das Anfangsinokulum. (Ungefähr gleiche Umweltansprüche wie Konidien) Bekämpfung: Intensivobstanlagen: Die Infektionsdauer ist temperaturabhängig. Die Gefahr von Infektionen ist umso grösser, je länger ein Wasserfilm auf den Blättern vorhanden ist und je höher die dabei herrschende Temperatur liegt. Diese Eigenheiten nützt man aus und behandelt die Apfelanlagen mit Fungiziden nur bei Bedingungen, die eine Schorfinfektion erlauben. Anwendungen für den Hausgarten: Auf den Boden gefallenes Laub entfernen und gut kompostieren. Da der Pilz auf den Blättern überlebt, müssen diese entfernt/kompostiert werden, um so sein Überleben zu verhindern! siehe auch Aufgabe 33 Seite 19 Fragenkatalog der Systematischen Biologie I, Teil Kryptogamen von C. Gessler 2001 57. Täglich konsumiert der Durchschnittsbürger Nahrungsmittel, hergestellt dank bestimmter Pilze. Geben Sie einige Beispiele mit Namen und systematischer Stellung dieser Pilze. Abteilung: Ascomycota Klasse: Ascomycetes Endomycetes Ordnung: Endomycetales Gattung: Penicillinum (Schimmelpilze) (Hefepilze) Herstellung von Käse (Gorgonzola) org. Säuren (Zitronensäure) (Antibiotika) kein Nahrungsmittel! Art: Saccharomyces ellipsoides: Gärung v. Traubensaft zu Wein S. cervisiae & S. carlsbergiensis: Herstellung von Bier S. cervisiae: Zum Backen (bspw. Brot) siehe auch Aufgaben 40 und 71 58. Viele Rostpilze können zwei verschiedene aber ganz bestimmte Pflanzenarten befallen, obwohl sie hoch spezialisiert sind. Dies gelingt keinem anderen Parasiten. Wie kann man diese Fähigkeit und ihre Exklusivität erklären? Uredinales (Rostpilze) sind obligat biotroph, sie haben einen eigenartigen Entwicklungsgang der mehrere Sporenformen umfasst. Die meisten Rostpilze leben in Haplo- und Dikaryophse auf verschiedenen Wirtspflanzen unterschiedlicher Familien, sie befallen also zwei verschiedene Arten von Pflanzen. Sie machen also einen Wirtswechsel vom Haplonten- zum Dikaryontenwirt durch. So sind sie zwei verschiedene, hoch spezialisierte Lebewesen. Im Beispiel von Puccinia graminis (Schwarzrost des Getreides) ist der Weizen der Hauptwirt. In ihm wächst das dikaryontische Myzel, das Sporen bildet, die der Massenvermehrung dienen. Gegen Ende der Vegetationszeit werden Teleutosporen gebildet, die der Überwinterung dienen. Im Spätwinter geht in ihnen eine Karyogamie vor und keimen nach Reduktionsteilung zur Basidie. An Sterigmen bilden sich 4 haploide Basidiosporen Diese befallen nun den Zwischen- oder Haplontenwirt (Berberitze). Häufig benutzen die Uredinales für die Haplophase und die Dikaryophase zwei verschiedene Wirtspflanzen. Die dikaryonten Uredosporen, welche im Hauptwirt gebildet werden, überleben nur im Sommer. Ohne diesen Wechsel zwischen Haupt- und Zwischenwirt könnten diese Organismen nicht überleben. Darauf entstehen Teleutosporen für die Überwinterung. Aus ihnen entstehen dann die haploiden Basidiosporen, welche den Zwischenwirt infizieren. Da die Uredinales einen Entwicklungsgang haben, der mehrere Sporenformen umfasst, können sie verschiedene Wirtsgattungen befallen. siehe auch Aufgaben 4, 44 und 66 59. Erklären Sie die Entstehung eines Hexenringes mit seinen jährlich wiederkommenden Fruchtkörpern, die in einem Kreis angeordnet sind, der immer grösser wird. Im Zentrum steht ein Hutpilz mit Basidiosporen. Die Hutpilze leben als Saprophyten. Von diesem Hutpilz aus wächst sein Myzel in alle Richtungen radiär weg. Das Myzel durchwächst den Boden bis die Bedingungen für die Fruktifikation gut sind. Darauf keimen die Fruchtköper und durchstossen den Boden. Jahr für Jahr wächst das Myzel weiter und treibt Fruchtkörper an der noch lebenden Peripherie des Myzels. Stösst es an ein Hindernis (Baum,...), wird die kreisförmige Anordnung durchbrochen. Die Fruchtkörperbildung der Basidiomycota ist von der Somatogamie losgelöst. D.h. einmal entstandenes dikaryontisches Myzel bildet immer wieder Fruchtkörper. Was ein wesentlicher Unterschied zu den Ascomyceten ist, diploides Myzel muss immer neu gebildet werden. siehe auch Aufgabe 41 Seite 20 Fragenkatalog der Systematischen Biologie I, Teil Kryptogamen von C. Gessler 2001 60. Welches sind mögliche Gründe dafür, dass eine Massenvermehrung von Algen in einem kleinen See zu einem Fischsterben führt? Durch Massenvermehrung der Algen sterben diese ab und sinken auf den Grund. Dort braucht es viel O2. Es entsteht ein Mangel an O2 am Grund. An der Wasseroberfläche entstehen neue Algen, welche O2 produzieren, was zu einem Überschuss führt. Diese Unausgeglichenheit von der O2Konzentration führt zu einer Steresssituation (vor allem für die Fische, aber auch für die Pflanzen!) und die Fische sterben ab. Es gibt allerdings auch Algen, die Toxine bilden können und damit die Fische vergiften. Gonyaulax catnella bildet Ketten, bei Massenvermehrung (Küstengewässer warmer Meere) rote Verfärbung ( Juli1984 bei Faröer-Inseln rot-braune Algenblüte durch Gonyaulux excavata. 3 Tage später 77% der Fische in Fischzuchten tot. Diese Alge produziert starke Gifte die zum Paralytic Shellfish Poisoning führen. Gefahr für Menschen über Nahrungskette, in Sommermonaten am Mittelmeer keine Muscheln essen. Algenblüte wurde wahrscheinlich durch die besonderen klimatischen Bedingungen, aber auch durch Überdüngung des Meeres verursacht. Scheinbar Zusammenhang zwischen Toxinbildung und Temp. des Meeres ) Lösungsvorschläge: Die Verbesserung der Wasserqualität durch Aufbereitung der Kläranlage und Stoppen der Düngemittelzuflüsse ist sehr wichtig. Dies alleine genügt nicht! Deshalb ist es zusätzlich notwendig, O2 in untere Schichten der Gewässer zu bringen (Hört man allerdings damit auf, könnte sich die Ursprungssituation wieder einbringen!) und Nährstoffe zu entfernen, wenn möglich Algen entfernen. (Algen, die absterben, setzen Nährstoffe frei!). siehe auch Aufgabe 6 61. Pilzliche Krankheiten können in schädigendem Ausmass in fast allen landwirtschaftlichen Kulturen auftreten. Welches sind die wichtigsten Massnahmen, die ein Bauer trifft, um Schäden zu verhindern? Geben Sie nicht nur die Massnahmen an, sondern beschreiben Sie diese und ihre biologische Begründung anhand mindestens eines Beispiels. Mögliche Massnahmen: Fruchtfolge beachten (Eine Fruchtfolge ist die aufeinanderfolgende verschiedener Feldfrüchte nach bestimmten Grundsätzen, sie ist unter anderem nötig, um der Bodenermüdung und Schädlingen so wie Krankheiten vorzubeugen.) Einsatz von Fungiziden und Pestiziden Betroffene Gebiete unter Quarantäne stellen Geeignete Massnahmen am Beispiel des Kartoffelkrebses (Synchytrium endobioticum): Präventive Massnahmen: Auf allen Grundstücken die dem Saatkartoffelbau dienen, muss eine Fruchtfolge eingehalten werden, auf dem sich Wirtpflanzen nicht häufiger als alle 3 Jahre folgen. Weiter Wirtspflanzen: Tomaten, Auberginen. Die einzelnen Kartoffelsorten sind sehr unterschiedlich anfällig, Desirée & Nicola gelten als resistent. Die Bekämpfung basiert auf zwei Prinzipien: - Verhinderung der Verschleppung des Erregers in unverseuchte Gebiete (Quarantäne) - Tilgung der Herde durch Verzicht auf Kartoffelanbau ( korrekte Fruchtfolge) Die Gesetzgebung der Schweiz beinhaltet einen Bundesratsbeschluss über die Bekämpfung des Kartoffelkrebses. Die Krankheit ist meldepflichtig, Befallsherde sind unverzüglich auszutilgen. In einem Befallsherd ist der Anbau von Wirtspflanzen sowie die Anzucht von Setzlingen aller Art und von Baumschulgewächsen verboten. Ein Befallsherd kann vom kantonalen Pflanzenschutzdienst im Einvernehmen mit der Forschungsanstalt frühestens sechs Jahre nach seiner Feststellung als erloschen erklärt werden. Um einen Herd wird eine Schutzzone errichtet, in der die Erzeugung von Saatkartoffeln und der Anbau krebsanfälliger Kartoffelsorten sowie weiterer Wirtspflanzen (Tomaten oder Auberginen) verboten ist. Generell muss auf allen Grundstücken, die dem Saatkartoffelbau dienen, eine Fruchtfolge beachtet werden, bei der sich Wirtspflanzen nicht häufiger als alle drei Jahre folgen. siehe auch Aufgaben 5, 16, 26 und 35 Seite 21 Fragenkatalog der Systematischen Biologie I, Teil Kryptogamen von C. Gessler 2001 62. Teilen Sie jeden Kernphasenzyklus der entsprechenden Abteilung oder Klasse zu. Die Bilder fehlen! Habe allerdings eine kleine Zusammenfassung geschrieben über die jeweilige charakteristische Fortpflanzung der Klassen: Endomycetes (Abt. Ascomycota) Gametangienkopulation, anschliessend sofort Karyogamie (sexuelle und asexuelle Vermehrung) Ascomycetes (Abt. Ascomycota) Karyogamie zwischen zwei konträrgeschlechtlichen Keimen im Ascus 8 endogene Ascosporen entstehen Basidiomycetes (Abt. Basidiomycota) Karyogamie (sex.: Somatogamie) findet nicht im Innern, sondern in Auswüchsen (Sterigmen) statt 4 exogene Basidiosporen Deuteromycetes (Abt. Deuteromycota) Hauptfruchtform meist unbekannt (keine sexuelle Reproduktion) Zygomycetes (Abt. Zycomycota) Gametangiogamie (Verschmelzung der Gametangien = Zygogamie) – siehe auch Aufgabe 53 Oomycota Weibliches Gametangium (Oogon) durch männliches Gametangium (Antheridium) mit Hilfe von Befruchtungsschläuchen (Trychogyn) befruchtet, nachdem in beiden die Meiose stattgefunden hat. 63. Die Algen werden auf Grund ihrer Assimilationspigmente in Abteilungen und Klassen aufgeteilt. Welches ist das Konzept der Aufteilung innerhalb der Klassen? Bitte mit Beispielen belegen. Innerhalb der Klassen werden die Lebewesen nach ihrer Organisationsstufe aufgeteilt. Beispiele: Chlorophyceae: Aufteilung in Ordnungen auf Grund der morphologischen Entwicklungsreihe (Organisationsstufen): monadoid (Volvocales) monadoid-kokkal (Tetrasporales) kokkal (Chlorococcales) trichal bis thallös (Ulotrichales) siphonal (Bryopsidales) siphonokladal (Siphonocladales) Abb. 4.1 S. 19 Chromophyta: Aufteilung in Ordnungen innerhalb der Klassen der Chromophyta erfolgt nach Organisationsstufen Beispiel anhand der Klasse der Chrysophyceae: Chrysomondales: monadoid organisiert Rhizochrysidales: rhizopodial organisiert Chrysocapsales: kapsal organisiert Chrysosphaerales: kokkal organisiert Phaeothamniales (Chrisotrychales): trichal organisiert siehe auch Aufgaben 9 und 37 Ausnahme: Rhodophyceae: Einfachste Formen nicht die ursprünglichsten Systematik der Rhodophyta daher künstlich Traditionell werden noch zwei Unterklassen verwendet, aber zytologische Untersuchungen und phylogenetische Betrachtungen auf eine baldige Zusammenlegung der Unterklassen schliessen lässt. Seite 22 Fragenkatalog der Systematischen Biologie I, Teil Kryptogamen von C. Gessler 2001 64. Warum finden wir oft Fliegenpilze (Amanita muscaria) und Steinpilze (Boletus edulis) zeitlich und räumlich zusammen? Fliegen- und Steinpilze gehören zu den Basidiomyceten (Hutpilze). Die Hutpilze leben als Saprophyten (Abbau von Pflanzenresten) oder bilden als Symbionten von Waldbäumen eine Lebensgemeinschaft mit deren Wurzeln (Mykorrhiza). Sie leben in selben Habitat (Nadel- und Laubwälder). Sie haben denselben Fortpflanzungszyklus und bilden im Herbst ihr oberirdischen Fruchtkörper aus, um sich mit Basidiosporen zu vermehren. siehe auch Aufgaben 3, 23 und 32 65. Erklären Sie die unten aufgeführten Begriffe und geben Sie zu jedem ein Beispiel (Name des Organismus). Saprophyt von totem organischem Material lebender Organismus (Phythium debaryanum) Parasit Organismus oder Virus, der sich ohne Gegenleistung auf Kosten eines andern ernährt oder vermehrt. Die pflanzlichen oder tierischen Organismen, werden somit geschädigt oder getötet (Armillaria mellea – Hallimasch) Biotroph Parasiten die sich von lebenden Wirt ernähren, und ihn schädigen (Puccina graminis – Schwarzrost) Nekrotroph Parasiten die den Wirt abtöten und sich von toter Substanz ernähren (Alternaria) Mykorrhiza Symbiose zwischen Pflanzenwurzeln und Pilzen (Boletus edulis) 66. Versuchen Sie zu begründen, warum nur die Uredinales (Rostpilze) spezifisch zwei verschiedene Wirtsgattungen befallen können. Uredinales (Rostpilze) sind obligat biotroph, sie haben einen eigenartigen Entwicklungsgang der mehrere Sporenformen umfasst. Die meisten Rostpilze leben in Haplo- und Dikaryophse auf verschiedenen Wirtspflanzen unterschiedlicher Familien, sie befallen also zwei verschiedene Arten von Pflanzen. Sie machen also einen Wirtswechsel vom Haplonten- zum Dikaryontenwirt durch. So sind sie zwei verschiedene, hoch spezialisierte Lebewesen. Im Beispiel von Puccinia graminis (Schwarzrost des Getreides) ist der Weizen der Hauptwirt. In ihm wächst das dikaryontische Myzel, das Sporen bildet, die der Massenvermehrung dienen. Gegen Ende der Vegetationszeit werden Teleutosporen gebildet, die der Überwinterung dienen. Im Spätwinter geht in ihnen eine Karyogamie vor und keimen nach Reduktionsteilung zur Basidie. An Sterigmen bilden sich 4 haploide Basidiosporen Diese befallen nun den Zwischen- oder Haplontenwirt (Berberitze). Häufig benutzen die Uredinales für die Haplophase und die Dikaryophase zwei verschiedene Wirtspflanzen. Die dikaryonten Uredosporen, welche im Hauptwirt gebildet werden, überleben nur im Sommer. Ohne diesen Wechsel zwischen Haupt- und Zwischenwirt könnten diese Organismen nicht überleben. Darauf entstehen Teleutosporen für die Überwinterung. Aus ihnen entstehen dann die haploiden Basidiosporen, welche den Zwischenwirt infizieren. Da die Uredinales einen Entwicklungsgang haben, der mehrere Sporenformen umfasst, können sie verschiedene Wirtsgattungen befallen. siehe auch Aufgaben 4, 44 und 58 67. Ordnen Sie die folgenden systematischen Einheiten in korrekter Reihenfolge: Abteilung, Klasse, Ordnung, Familie, Gattung, Art, Varietät, Form Seite 23 Fragenkatalog der Systematischen Biologie I, Teil Kryptogamen von C. Gessler 2001 68. Warum wird empfohlen, die Kräuselkrankheit des Pfirsichs (Taphrina deformans) mit ein bis zwei Fungizidapplikationen im Winter zu bekämpfen? Lebenszyklus (Abb. S. 85): Taphrina deformans befällt junge Blätter im Frühjahr, worauf die befallenen Blätter deformieren und sich verfärben. Auf der Blattoberseite entstehen freistehende Asci mit Ascosporen. Die Ascosporen können sich im Innern des Ascus schon durch Sprossung vermehren. Bei reife reisst der Ascus auf, die Ascosporen oder die daraus gebildeten Sprosszellen (hefenartig) gelangen in Rindenspalten, wo die Ruhepause eintritt, die bis zum nächstens Austrieb dauert. Der Pfirsichbaum wird nun im Winter mit Fungizid behandelt, damit die Sprosszellen im Frühling nicht kopulieren und ein dikaryontisches Myzel bilden können. Fungizidapplikationen verhindern die Vermehrung des Parasiten siehe auch Aufgaben 24 und 73 69. Was versteht man unter einem heterophasischen, heteromorphen Generationswechsel? Geben Sie auch ein Beispiel eines Organismus mit einem solchen Lebenszyklus. Heterophasischer, heteromorpher Generationswechsel: Bei diesem Organismus gibt es einen Generationswechsel, wobei die eine Generation diploid (Sporophyt) und die andere Generation haploid (Gametophyt) ist. Diese unterscheiden sich nach dem Aussehen hin, sind also heteromorph. Bsp: Laminaria digitata (Chromophyta), Skript S. 33 /Abb. 5.3 Bei allen Pflanzen mit Ausnahme der Moose und ihrer Verwandten ist der diploide Sporophyt grösser und auffälliger! siehe auch Aufgaben 1, 21 und 31 70. Warum kann sich eine Flechte nie sexuell vermehren? Welches ist die Vermehrungsart, die man bei Flechten findet? Flechte = Symbiose zwischen Alge und Pilz Flechten als ganzes vermehren sich nur asexuell, die sexuelle Vermehrung ist auf die Pilzkomponente beschränkt. Da die Pilze meist Ascomyceten sind, werden Ascosporen gebildet, die mit dem Wind verbreitet werden und, falls sie auf eine entsprechende Alge gelangen, eine neue Flechte aufbauen. Bei Flechten kann man eine teilweise aufgebrochene Rinde sehen, wo man mehr oder weniger kugelige Algenpakete findet, die dicht vom Myzel umschlossen sind und so vor Austrocknung, Hitze und Fäulnis geschützt sind. Diese ungeschlechtlichen Fortpflanzungsorgane (Soredien) werden durch Wind und Wasser verbreitet und können ungünstige Verhältnisse längere Zeit überdauern. Verschiedene Flechten, wie zum Beispiel Rentierflechten (Cladonia Rangiferina) verbreiten sich auch durch verschleppte Thallusbruchstücke. siehe auch Aufgabe 79 Seite 24 Fragenkatalog der Systematischen Biologie I, Teil Kryptogamen von C. Gessler 2001 71. Der Durchschnittsbürger konsumiert Nahrungsmittel, hergestellt dank bestimmter Pilze. Geben Sie Beispiele von Pilzen (wenigstens 2 verschiedene Klassen), die zur Veredlung von Agrarproduktion verwendet werden mit Namen und systematischer Stellung dieser Pilze. Abteilung: Ascomycota Klasse: Ascomycetes Endomycetes Ordnung: Endomycetales Gattung: Penicillinum (Schimmelpilze) (Hefepilze) Herstellung von Käse (Gorgonzola) org. Säuren (Zitronensäure) (Antibiotika) kein Nahrungsmittel! Art: Saccharomyces ellipsoides: Gärung v. Traubensaft zu Wein S. cervisiae & S. carlsbergiensis: Herstellung von Bier S. cervisiae: Zum Backen (bsp. Brot) siehe auch Aufgaben 40 und 57 72. Erklären Sie die Begriffe „haploider-, diploider-, und dikaryontischer Organismus“. Nennen Sie für jeden Begriff zwei verschiedene Beispiele mit der entsprechenden Ordnung oder Klasse. Haploider Organismus oder Haplont: Ein einfacher Chromosomensatz pro Kern! Alle Gameten und oft auch der vegetative Teil (Ascomycetes) sind haploid. Nach Fusion der Gameten und Bildung einer diploiden Zygote findet sofort eine Meiose statt, was zu haploiden Zellen führt, die sich dann mitotisch teilen und einen vielzelligen haploiden Organismus bilden oder als haploide Einzeller leben. Der Haplont bildet die Gameten durch Mitose und NICHT durch Meiose. Ascomycetes: Ascomycetidae (U-Klasse):Pezizales (Ord.): Pyroneuma domesticum S. 87 Taphrinomycetidae (U-Klasse): Taphrina deformans S. 84 Diploider Organismus oder Diplont: Doppelter Chromosomensätze mit spezifischer Chromosomenzahl in einem Kern! Diploider Organismus, respektive diploide Phase des Organismus. Bryopsidales (Schlauchalgen) (Ordnung): Codium tormentosum S.53 Acetabularia mediterranea S. 53 Dikaryontischer Organismus: Zwei assoziierte, sexuell verschiedene Kerne enthaltende Zellen Ein spezieller Fall der genetischen Heterogenität tritt während des sexuellen Zyklus der Pilze auf. Die sexuelle Vereinigung von zwei Zellen erfolgt in zwei zeitlich voneinander getrennten Abschnitten, Plasmogamie (Fusion des Cytoplasmas) und Karyogamie (Verschmelzung der Kerne). Nach der Plasmogamie fusionieren die Kerne nicht sofort, sondern sie bilden ein Dikaryon. Solche Paare von Kernen können in einem Dikaryontischen Myzel für lange zeit koexistieren und sich synchron teilen. Basidiomycetes: Agricales (Ordnung): Boletus edulis (Steinpilz) S. 97 Uredinales (Ordnung): Puccinia graminis (Rostpilz des Getreides) S. 98 siehe auch Aufgabe 48 Seite 25 Fragenkatalog der Systematischen Biologie I, Teil Kryptogamen von C. Gessler 2001 73. Die Kräuselkrankheit des Pfirsichs wird von einem Pilz, Taphrina deformans, verursacht. Geben Sie die systematische Stellung dieses Organismus an und beschreiben Sie auf jeder Stufe die Eigenschaften, die charakteristisch für die Einteilung sind (Art, Gattung, Ordnung, Unterklasse, Klasse und Abteilung). Abteilung: Ascomycota besitzen Ascus (= Sporangium der sexuellen Fruktifikation) Thalluszellen stehen untereinander in Verbindung durch Septenporen (= einfache Öffnungen) Zellwände zweischichtig fädiges Myzel ist immer regelmässig septiert Klasse: Ascomycetes Im Ascus findet Karyogamie zwischen zwei konträrgeschlechtlichen Kernen und Meiose statt. Ascus für kurze Zeit diploid. Können sich meist auch asexuell durch stets unbewegliche Sporen (Konidien) fortpflanzen Unterklasse: Taphrinomycetidae: alles Pflanzenparasiten bilden Asci freistehend auf der Epidermis ihres Wirtes Ordnung: Taphrinales Gattung/Art: Taphrina deformans Befällt ganz junge Blätter im Frühjahr, worauf sich die Blätter verfärben und deformieren. Auf Blattoberseite entstehen Asci mit Ascosporen. Die Sporen können sich im Innern des Ascus durch Sprossung vermehren. Bei Reife reisst der Ascus auf, die Ascosporen oder die daraus gebildeten Sprosszellen gelangen in Rindenspalten, wo die Ruhephase eintritt, die bis zum nächsten Austrieb dauert. Die Sprosszellen können entweder noch im Sommer/Herbst oder aber erst im Frühjahr kopulieren und ein dikaryontisches Myzel bilden. siehe auch Aufgaben 24 und 68 74. Welches sind die Merkmale des Erregers des Falschen Mehltaus der Rebe, welche ihn von den anderen „Pilzen“ unterscheiden? Beschreiben und zeichnen Sie die wichtigsten Strukturen. Plasmopara viticola = falscher Mehltau der Rebe Für die Entwicklung einer Epidemie sind Temperatur und Feuchtigkeit ausschlaggebend. Entwicklung entweder asexuell mit Zoosporen oder sexuell (dient der Überwinterung). Gegen Herbst hin bilden sich im Blattinnern Oogonien und Antheridien. Nach der Wanderung eines Kerns des Antheridiums in das Oogonium entsteht zuerst eine dikaryontische Oospore mit einer derben Wand. Diese Oosporen gelangt mit den absterbenden Blättern auf den Boden und überwintert dort. Im Frühling Kernverschmelzung. Die ehemals dikaryontische, nun diploid gewordene Oospore keimt bei Temperaturen über 10°C mit einer Primärkonidie aus, die sich dann in ein Zoosporangium umwandelt. Die daraus entlassenen Zoosporen gelangen mit Regenspritzern auf die untersten Blätter der jungen Rebe. Durch die Stomata findet dann die Primärinfektion statt. Zoosporangien haben ein Keimungsoptimum zwischen 18°C und 24°C, unter 6°C und über 30°C keimen sie nicht mehr. Infektionen sind nur möglich, wenn auf den Blättern ein Wasserfilm vorhanden ist. Das Myzel wächst in die Interzellulärräume der Blätter, dingt mit Haustorien in die Zellen ein, erscheint dann auf der Blattunterseite mit Sporangienträger und Zoosporangien. Die sekundären Sporangien werden mit Wind und Wasser verbreitet, gelangen auf Blätter und Beeren. Sie bilden Zoosporen, welche in dem immer notwendigen Wasserfilm Richtung Stomata schwimmen, sich dort inzystieren und via Stomata mit einem Keimschlauch ins Gewebe eindringen. Seite 26 Fragenkatalog der Systematischen Biologie I, Teil Kryptogamen von C. Gessler 2001 Nach der Infektion sind als erste Symptome auf der Blattoberseite gelb-grüne ölige Flecken sichtbar.Später bildet sich auf der Blattunterseite ein weiser Belag aus, der aus den Stomata heraustretenden Konidienträgern verursacht wird. Sowohl Blätter als auch Beeren können befallen werden. Die Beeren schrumpfen, es entstehen sogeannte Lederbeeren. Bekämpfung nur möglich durch eine Vernichtung des Abgefallenen Laubes (Theoretisch) und durch Spritzung mit Fungiziden (Bordeaux-Brühe) siehe Seite 70 75. Rotalgen sind systematisch noch wenig aufgearbeitet; so wird oft entdeckt, dass zwei als verschieden beschriebene Organismen zusammengehören. Wie erklären Sie das? Der Entwicklungszyklus der Rotalgen verläuft in seiner vollständigen Form heterophasisch (haplodiplont) mit isomorphen Partnern und einer diploiden heteromorphen (Aussehen) Zwischengeneration. Diese Art der Entwicklung erschwert die Unterscheidung zwischen zwei gleichen oder zwei verschiedenen Arten. Man kennt den Gametophyten wie auch den Sporophyten, weiss aber nicht, dass sie zur gleichen Art gehören. Heteromorpher, heterophasischer Generationswechsel: Sporophyt (diploid) und Gametophyt (haploid) unterscheiden sich morphologisch. Bei allen Pflanzen, mit Ausnahme der Moose und ihrer Verwandten ist der diploide Sporophyt grösser und auffälliger! siehe auch Aufgabe 52 76. Blau- und Rotalgen können unter dem Mikroskop leicht unterschieden werden. Auf welche Unterschiede achten Sie? Blaualgen gehören zu den Eubacteria und damit zu den Prokaryonten. Rotalgen hingegen sind Eukaryonten. Da Prokaryonten im Gegensatz zu Eukaryonten keine Zellkompartimente aufweisen (z.B. Zellkern, Mitochondrien, Chloroplasten), sind sie sehr einfach unter dem Mikroskop zu unterscheiden. siehe Tabelle siehe auch Aufgaben 11, 38 und 49 77. Unkrautbekämpfung in Reisfeldern wird in entwickelten Ländern (USA, Italien)mit Herbiziden durchgeführt, in Drittweltländern hingegen vorwiegend in Handarbeit. Beim Umstellen von Handarbeit auf Herbizide warnen einige Fachleute, dass dies zu zusätzlichen Düngerkosten oder kleineren Ernten führen kann. Warum? Blaualgen können Luftstickstoff fixieren, eine Art (Anabaena azolla) lebt in Gewebehöhlen des Wasserfarns Azolla, welcher in Reiskulturen zur Stickstofffixierung eingesetzt wird. Werden nun Herbizide eingesetzt, wird auch der Farn geschädigt mit diesen Blaualgen. Als Folge davon wird der den Pflanzen zur Verfügung stehende Stickstoff vermindert, was kleinere Ernten oder einen erhöhten Einsatz von Düngemitteln bedingt. Ansonsten hätte man wegen dem fehlenden Nitrat kleinere Ernten. siehe auch Aufgabe 45 Seite 27 Fragenkatalog der Systematischen Biologie I, Teil Kryptogamen von C. Gessler 2001 78. Ein Weinbauer möchte die Graufäule auf seinen Trauben verhindern. Diese erscheint oft während der Reife kurz vor Ernte. Er möchte darum mit einem Fungizid die Trauben bis zur Ernte schützen. Dieses Vorgehen ist aber untersagt und spät behandelte Trauben werden von den Kellereien nicht angenommen. Erklären Sie dem Bauern den Grund des Verbotes und widerlegen Sie sein Argument: „Meine Tomaten darf ich bis zu drei Tage vor der Ernte behandeln“. Behandelt man mit Fungiziden bleiben immer Rückstände vorhanden, welche in zu grossen Konzentrationen für den Menschen schädlich sein können. Die Menge der Rückstände wird gegenüber dem Gewicht der verwertbaren Früchte oder Gemüse berechnet. Bei den Tomaten hat man wenig Rückstände gegenüber dem Gewicht, bzw. eine kleine Oberfläche gegenüber dem Gewicht. Bei Trauben wie auch bei Salat ist die Oberfläche = Aufnahmefläche sehr gross gegenüber dem Gewicht. Man muss Fungizidbehandlung daher früher abbrechen. 79. Flechten als ganzes vermehren sich nur asexuell, die sexuelle Vermehrung ist auf die Pilzkomponente beschränkt. Welches sind die Vorteile, resp. Nachteile dieser zwei Vermehrungsarten für die Flechte? Vorteil der sexuellen Fortpflanzung: Nachkommen sind genetisch verschieden, was eine „natural selection“ ermöglicht und damit auch eine Adaptation an veränderte Umweltbedingungen. Das heisst eine Evolution ist möglich (Stadtpark können sich also nicht an den höheren Stickstoffgehalt in der Luft anpassen.) Vorteil der asexuellen Fortpflanzung: In einer stabilen Umwelt können grosse Mengen genetisch identischer Nachkommen produziert werden! (Alpentäler) Brauchen dazu kein zweites Individuum. siehe auch Aufgaben 7, 28, 36 (Stadtpark – Alpentäler) siehe auch Aufgaben 18 und 54 (langsame Evolution) siehe auch Aufgabe 70 (Vermehrungsarten) Allgemeines: Unterschied pilzähnliche Protisten & Pilze: Pilzähnliche Protisten Begeisselte Zellen (Zoosporen) Cellulose in Zellwand Oft Plasmodien Pilze Keine begeisselten Zellen Chitin in Zellwand Oft Myzel Seite 28
