Arbeitsblatt: botanische Systematik

Die Systematik der Landpflanzen Die Systematik ist ein Teilgebiet der Botanik. Sie beschäftigt sich mit der Erfassung und Ordnung der Lebewesen nach ihren natürlichen Verwandtschaftsverhältnissen. Aufgaben der botanischen Systematik: • Beschreibung der Pflanzen • Einordnung der Pflanzen in Rangstufen (Taxonomie) • Wissenschaftliche Namengebung der Pflanzen (Nomenklatur) • Aufklärung der Verwandtschaftsverhältnisse (Phylogenie) Die Geschichte der botanischen Systematik Bereits in der Antike versuchte man die Pflanzenwelt in eine Ordnung zu bringen. Abb.1: Aristoteles Im Mittelalter wurden dann Kategorien wie die landwirtschaftliche oder medizinische Nutzung zur Einteilung herangezogen und weniger botanische Aspekte. Besonders in den Klöstern entwickelte sich zudem die Pflanzenheilkunde, die Einfluss auf diese Kategorisierung hatte. Mit Beginn der Entdeckungsreisen und Handelsrouten zu See lernten Europäer immer neue Pflanzen kennen und das Interesse an wissenschaftlicher Klassifizierung verstärkte sich wieder. Der schwedische Arzt und Wissenschaftler CARL VON LINNÉ (1707-1778) gilt als Begründer der modernen Systematik. Abb.2: Carl von Linne Er war der Erste, der den Bau der Fortpflanzungsorgane verglich und Pflanzen mit ähnlichen Eigenschaften in Reiche, Ordnungen, Familien, Gattungen und Arten ordnete (Abb.3). Insgesamt beschrieb er circa 8500 Arten in einem 24-Klassen-System. Sein grösster Verdienst aber ist die Einführung der bis heute gültigen binären Nomenklatur, die jeder Pflanze einen zweiteiligen Seite 1 Biologie: Einführung in die Botanik lateinischen Namen zuweist (Gatttungs- und Artname; Bsp. Tollkirsche: „Atropa belladonna). Die Benennung und Beschreibung der Pflanzen haben heute nach den Regeln des „International Code of Botanical Nomenclature (ICBN) zu erfolgen und gelten für alle Systeme. Diese verbindlichen Nomenklaturregeln werden alle 6 Jahre auf dem internationalen Botanikerkongress überarbeitet. Oft bestimmt die Blütenform den Familiennamen. Heute versucht man in der modernen Systematik die naturgegebene Ordnung als Grundlage eines natürlichen Systems zu verwenden. Diese Ordnung beruht auf genetische Daten. Das Ziel ist es, die Pflanzen nach ihren Verwandtschafts- verhältnissen zu ordnen und somit die Evolutionsgeschichte der Arten darzustellen. Diese Ordnung bezeichnet man als Phylogenie. Einige morphologische Merkmale sind Zeichen dieser Verwandtschaft der Pflanzen miteinander. Arten, die sich in diesen Merkmalen ähneln, sind näher verwandt als solche, die sich in diesen unterscheiden. Verwandte Arten werden in Gruppen zusammengefasst. Für die Bestimmung einer Pflanzenart sind die Merkmale von Blüte, Frucht und Blatt wichtig. Voraussetzung für die Eignung eines Merkmales sind z. B. eine geringe Anfälligkeit auf Umwelteinflüsse (Beispiel Wuchsform Löwenzahn). Hierarchie der systematischen Rangstufen (Taxonomie) Die Grundeinheit der Klassifizierung ist die Art, d. h. sie bildet die unterste Ebene in einem hierarchischen System. Das Mass der Ähnlichkeit unter den Pflanzen wird mit jeder übergeordneten Rangstufe geringer. Nahe Verwandte stimmen in mehr Kategorien und damit mehr Merkmalen überein als entfernt Verwandte. Dieses einheitliche Verfahren, Pflanzen nach bestimmten Kriterien in Kategorien zu klassifizieren, nennt man Taxonomie. Seite 2 Abb.4: Taxonomische Rangstufen am Beispiel der Kartoffel (Quelle: Botanik, Nabors) Das Pflanzenreich Wenn von Pflanzen gesprochen wird, denken wir meist nur an Samenpflanzen. Sie begegnen uns täglich und bestimmen das Landschaftsbild – Wiesen, Gärten, Parkanlagen. Zum Pflanzenreich zählen aber auch noch andere Gruppen: Die Algen, die Moos- und die Farnpflanzen. Alle Pflanzen dieser Gruppen betreiben Photosynthese und besitzen den grünen Farbstoff Chlorophyll. Man schätzt, dass es weltweit mehr als 400 000 verschiedene Pflanzenarten gibt. Diese Vielfalt hat sich in Millionen von Jahren entwickelt und stammt von einem gemeinsamen Vorfahren ab. Die Samenpflanzen sind mit circa 230 000 Arten die grösste Gruppe im Pflanzenreich. Charakteristisch sind der Besitz von Blüten und die Ausbildung von Samen. Man unterscheidet Nacktsamer und Bedecktsamer. Die Unterabteilung der Bedecktsamer ordnet man in einkeim- und zweikeimblättrige Pflanzen. Seite 3 Biologie: Einführung in die Botanik Aufgabe 2: Einkeimblättrig/ Zweikeimblättrig (Hausaufgabe) Recherchieren Sie im Buch oder im Internet die Unterschiede der ein- und zweikeimblättrigen Bedecktsamer. Erstellen Sie eine tabellarische Übersicht. Einkeimblättrig Zweikeimblättrig Seite 4 Aufbau der Blütenpflanzen (Natura, Seite 28-29) Beim Aufbau der Blütenpflanzen unterscheidet man Wurzel, Spross, Blatt und Blüte. „Echte Blüten kommen im engeren Sinne nur bei den Bedecktsamern vor. Die Form der Blüte ist bei der Bestimmung der Pflanzenfamilien das wichtigste morphologische Kriterium. Blüten können sehr unterschiedlich aussehen, trotzdem verfügen sie grundsätzlich über die gleichen baulichen Merkmale. Abb.5: Blütenaufbau Abb.6: Blütendiagramm Der Aufbau einer Einzelblüte kann in einem Blütendiagramm (Abb.7) dokumentiert werden. Es zeigt einen idealisierten Querschnitt durch die Blüte. Dadurch lassen sich die wesentlichen Blütenmerkmale der Pflanzenfamilien besser darstellen und das Bestimmen der Pflanzen wird erleichtert. Der Blütenaufbau ist für jede Pflanzenfamilie charakteristisch. Aufgabe 3: morphologische Merkmale Nur die morphologischen Merkmale einer Pflanze sind im Freiland erkennbar und eignen sich zur Identifizierung nach vorgegebenen Bestimmungsschlüsseln. Hierzu zählen insbesondere bei Blütenpflanzen der Blütenaufbau und die Form der Blätter. Sie haben einige Pflanzen vor sich liegen. Beschreiben Sie sie mit den Merkmalen im Buch (Natura, Seite 61). Aufgabe 4: Blütendiagramm Die Große Sternmiere gehört zur Familie der Nelkengewächse. Ihr Blütendiagramm ist typisch für diese Familie. Zeichnen Sie es anhand des Fotos in Abbildung 7. Seite 5 Biologie: Einführung in die Botanik Abb. 7: Grosse Sternmiere Aufgabe 5: Taxonomie/Systematik Erläutern Sie, warum die Begriffe Taxonomie und Systematik nicht synonym sind. Seite 6