Botanik - Die umfassende Biologie der Pflanzen

Botanik - Die umfassende Biologie der Pflanzen

von: Ulrich Lüttge, Manfred Kluge, Gerhard Thiel

Wiley-Blackwell, 2020

ISBN: 9783527833252

Sprache: Deutsch

1236 Seiten, Download: 109754 KB

 
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Botanik - Die umfassende Biologie der Pflanzen



  Startseite 1  
  Titelblatt 5  
  Copyright-Seite 6  
  Vorwort 7  
  Inhaltsverzeichnis 11  
  Teil A: Anfänge 23  
     Kapitel 1 Die Evolution bis zu den einfachsten Pflanzen: Progenoten – Prokaryonten – Eukaryonten 25  
        1.1 Einleitung 25  
        1.2 Die ersten Schritte der Evolution von Lebewesen 25  
        1.3 Die Ernährungsweise 31  
        1.4 Die Prokaryonten 32  
           1.4.1 Archaebakterien 33  
           1.4.2 Eubakterien 33  
           1.4.3 Besondere Eubakterien: Die Cyanobakterien als prokaryotische Algen 35  
        1.5 Die eukaryotischen Zellen 37  
           1.5.1 Organisation: Euglena 37  
           1.5.2 Schema der Eukaryontenzelle 39  
        1.6 Evolution der Eukaryontenzellen 39  
           1.6.1 Urkaryonten 40  
           1.6.2 Endosymbiontentheorie der Evolution Mitochondrien und Chloroplasten enthaltender eukaryotischer Zellen 41  
              1.6.2.1 Cytologische und zellbiologische Beobachtungen 43  
              1.6.2.2 Rezente Endosymbiosen 43  
           1.6.2.3 Glaucophyta 44  
        1.6.3 Symbiogenese 44  
        1.6.4 Hydrogen-Hypothese 45  
        1.7 Die Domänen und Reiche der Organismen 45  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 47  
        Weiterführende Literatur 48  
     Kapitel 2 Bioenergetik 51  
        2.1 Fließgleichgewichte und Bioenergetik 51  
        2.2 Wärme und Arbeit sind verschiedene Formen von Energie 52  
        2.3 Die Entropie bestimmt die Richtung von Prozessen 54  
        2.4 Die Freie Energie ist ein Maß für nutzbare Energie 55  
        2.5 Die Energiekoppelung bei biochemischen Umsetzungen 56  
        2.6 Die Energiekoppelung bei biophysikalischen Umsetzungen mit Licht 58  
           2.6.1 Halobakterien 58  
           2.6.2 Durch Licht energetisierte Redoxreaktionen 59  
           2.6.3 Photosynthese betreibende Eubakterien 62  
           2.6.4 Photosynthese höher entwickelter Formen 64  
           2.6.5 Evolution der Elektronenübertragungsketten der Photosynthese und der Atmung 64  
        2.7 Die Enzyme 66  
           2.7.1 Aktivierungsenergie und Biokatalyse 66  
           2.7.2 Stoffliche Eigenschaften von Enzymen 67  
           2.7.3 Wirkungsweise der Enzyme 69  
           2.7.4 Kinetik der Biokatalyse 69  
              2.7.4.1 Abhängigkeit der Enzymaktivität von der Substrat-konzentration 70  
              2.7.4.2 Anhängigkeit der Enzymaktivität von Ionen, Cofaktoren, Temperatur und pH-Wert 72  
           2.7.5 Regulierung der Enzymaktivität 72  
              2.7.5.1 Regulation auf der posttranslationalenen Ebene 72  
              2.7.5.2 Regulierung der Enzymmenge 75  
           2.7.6 Isoenzyme 76  
           2.7.7 Benennung von Enzymen 77  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 78  
        Weiterführende Literatur 78  
     Kapitel 3 Ebenen der Integration: Arbeitsteilung und Regulation 81  
        3.1 Struktur und Funktion auf verschiedenen Skalierungsebenen 81  
        3.2 Arbeitsteilung und Regulation 83  
        3.3 Fraktionierung der Systeme 86  
        3.4 Reduktionismus, Freiheitsgrade und emergente Eigenschaften 86  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 87  
  Teil B: Bau und Funktion der Pflanzenzelle 89  
     Kapitel 4 Prinzipen des Membrantransports 91  
        4.1 Membranen als kontrolliert zu überwindende Barrieren 91  
        4.2 Membranaufbau 92  
        4.3 Mechanismen des Ionentransports 95  
        4.3.1 Uniporter 96  
        4.3.2 Cotransporter 98  
        4.4 Die elektrische Membranspannung 99  
           4.4.1 Aktiver Transport 100  
           4.4.2 Passiver Transport 101  
        4.5 Kanäle 105  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 111  
        Weiterführende Literatur 112  
     Kapitel 5 Membrandynamik 115  
        5.1 Pflanzen ändern ihre Oberfläche mittels Exo- bzw. Endocytose 116  
        5.2 Exo- und Endocytose verändern den funktionellen Charakter der Membran 117  
        5.3 Viele dynamische Prozesse beginnen am Endoplasmatischen Reticulum 120  
        5.4 Die Untersuchung von Exo- und Endocytose 122  
        5.5 Exo- und Endocytose in Pflanzen sind reguliert 124  
        5.6 Mechanismus der Membranfusion 125  
        5.7 Mechanismus der Endocytose 127  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 129  
        Weiterführende Literatur 129  
     Kapitel 6 Plasmalemma und Tonoplast 131  
        6.1 Inventar von Membranproteinen in der Plasmamembran 131  
        6.2 Inventar von Membranproteinen im Tonoplasten 135  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 139  
        Weiterführende Literatur 139  
     Kapitel 7 Vakuole 141  
        7.1 Vakuolen und Lysosomen: Speicherfunktionen und hydrolytische Enzyme 141  
           7.1.1 Cytologie und Funktionen 141  
           7.1.2 Verschiedene Vakuolen für verschiedene Aufgaben 142  
        7.2 Osmose und Turgor 144  
        7.3 Wasserpotenzialgradienten und Volumenfluss 147  
        7.4 Messung der Wasserhaushaltsparameter 148  
        7.5 Turgorabhängige Lebensvorgänge 150  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 152  
        Weiterführende Literatur 152  
     Kapitel 8 Cytoplasma: Struktur und Stoffwechselprozesse 155  
        8.1 Cytosol 156  
        8.2 Cytoskelett 158  
           8.2.1 Allgemeine Funktionen des Cytoskeletts 160  
           8.2.2 Elemente des Cytoskeletts 161  
              8.2.2.1 Mikrotubuli 161  
              8.2.2.2 Mikrofilamente 163  
              8.2.2.3 Motorproteine 165  
        8.3 Stoffwechselprozesse im Cytosol 168  
           8.3.1 Kohlenhydrate als Energiereserven 169  
           8.3.2 Mobilisierung der Reservekohlenhydrate 171  
           8.3.3 Glykolyse 172  
              8.3.3.1 Umformung und Spaltung des Hexosemoleküls 174  
              8.3.3.2 ATP-Bildung bei der Glykolyse 176  
              8.3.3.3 Energiebilanz der Glykolyse 177  
              8.3.3.4 Anaerobe Reoxidation von NADH + H+: Gärungen 178  
              8.3.3.5 Regulation der Glykolyse 179  
        8.4 Die zentrale Stellung des Cytosols im Stoffwechsel der Zelle 181  
           8.4.1 Zusammenspiel zwischen Cytosol und anderen Organellen und Kompartimenten im Zellstoff-wechsel 181  
           8.4.2 Biosynthese der Triglyceride 181  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 183  
        Weiterführende Literatur 184  
     Kapitel 9 Mitochondrien und Atmung 187  
        9.1 Struktur der Mitochondrien 187  
        9.2 Atmung 189  
           9.2.1 Biochemische Umsetzungen 190  
              9.2.1.1 Oxidative Decarboxylierung des Pyruvats 190  
              9.2.1.2 Zitronensäurezyklus 191  
           9.2.2 Mitochondriale Elektronentransport- und Redoxkette 194  
              9.2.2.1 Atmungskette 194  
              9.2.2.2 Thermodynamik der Atmungskette und ATP-Bildung durch die oxidative Phosphorylierung 198  
        9.3 Oxidative Phosphorylierung: ATP-Bildung durch den mitochondrialen FO/F1-ATPase-Komplex 199  
        9.4 Energiebilanz des vollständigen oxidativen Abbaus der Glucose in der Atmung 200  
        9.5 Thermogenese 201  
        9.6 Transport von Metaboliten durch die Mitochondrien-membran 202  
        9.7 Kohlenhydratabbau als Sammelbecken im Stoffwechsel 205  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 208  
        Weiterführende Literatur 209  
     Kapitel 10 Plastiden und ihre Funktionen: Photosynthese, Hexoseoxidation, Fettsäurebiosynthese 211  
        10.1 Plastiden 213  
           10.1.1 Größe und Gestalt 213  
           10.1.2 Struktureller Feinbau 213  
              10.1.2.1 Membranhülle der Plastiden 213  
              10.1.2.2 Plastoplasma oder Stroma der Plastiden 213  
              10.1.2.3 Thylakoidsystem der Plastiden 213  
        10.2 Primärprozesse der Photosynthese: Photochemische Reaktionen 216  
           10.2.1 Elektromagnetische Strahlung: Lichtquanten, Wellenlänge und Energie 216  
           10.2.2 Pigmente der Photosynthese 217  
           10.2.3 Anregung des Chlorophylls durch Licht-absorption 221  
           10.2.4 Lichtsammelantennen und Photosysteme 223  
           10.2.5 Reaktionszentrum 225  
           10.2.6 Elektronentransport bei der Lichtreaktion 227  
           10.2.7 Schutzmechanismen: Ein Überschuss an Anregungsenergie wird gefährlich 231  
           10.2.8 Chlorophyllfluoreszenz 235  
        10.3 Mechanismus der Photophosphorylierung 236  
        10.4 Sekundärprozesse der Photosynthese: CO2 -Assimilation 240  
           10.4.1 Carboxylierung 241  
           10.4.2 Reduktion des fixierten Kohlenstoffs 244  
           10.4.3 Regeneration des CO2 -Akzeptors 245  
           10.4.4 Synthese photosynthetischer Endprodukte 245  
           10.4.5 Bilanz der Photosynthese 248  
        10.5 Glucoseoxidation: Oxidativer Pentosephosphatzyklus 249  
        10.6 Vergleich der Regenerationsphasen des reduktiven und oxidativen Pentosephosphatzyklus 250  
        10.7 Biosynthese der Fettsäuren 253  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 256  
        Weiterführende Literatur 258  
     Kapitel 11 Microbodies: Glyoxysomen und Peroxisomen 261  
        11.1 Glyoxysomen 261  
           11.1.1 Chemischer Aufbau der Fette 263  
           11.1.2 Mobilisierung des Kohlenstoffs aus den Speicherlipiden 263  
              11.1.2.1 Oleosomen und hydrolytische Spaltung der Triacylglyceride 263  
              11.1.2.2 ß-Oxidation der Fettsäuren 269  
              11.1.2.3 Glyoxylsäurezyklus 270  
              11.1.2.4 Gluconeogenese 270  
              11.1.2.5 Nutzung der Speicherlipide bei Pflanzen und Tieren: Ein Vergleich 272  
        11.2 Peroxisomen und Photorespiration 272  
           11.2.1 Reaktionsweg der Photorespiration 273  
              11.2.1.1 Glycolat-Zyklus 273  
              11.2.1.2 Glutamat-Synthase-Zyklus 273  
              11.2.1.3 Mechanismen des Membrantransports 276  
              11.2.1.4 Glycin-Decarboxylase/Serin-Hydroxymethyltransferase-Komplex 277  
           11.2.2 Eine erste Bilanz der Photorespiration: Stöchiometrien 279  
           11.2.3 Eine zweite Bilanz: Was nützt die Photorespiration? 280  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 281  
        Weiterführende Literatur 282  
     Kapitel 12 Metabolismus von Sauerstoff 285  
        12.1 Sauerstoff als Zellgift: Reminiszenz der Evolution der Erdatmosphäre 285  
        12.2 Sauerstoff im pflanzlichen Stoffwechsel und die Bildung reaktiver Sauerstoff-Spezies (RSS) 287  
        12.3 Antioxidative Reaktionen (AOR) 292  
        12.4 Funktionen der reaktiven Sauerstoff-Spezies 294  
           12.4.1 Zerstörende Wirkungen 294  
           12.4.2 Biotischer Stress: Pathogenabwehr 295  
           12.4.3 Polymerisierungen: Lignin 296  
           12.4.4 Signalwirkungen 296  
        12.5 Bildung von reaktiven Sauerstoff-Spezies bei abiotischem Stress 297  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 298  
        Weiterführende Literatur 298  
     Kapitel 13 Zellwand 301  
        13.1 Chemische Zusammensetzung der Zellwände 302  
           13.1.1 Pectinstoffe: Protopectine und Pectine 303  
           13.1.2 Hemicellulosen 304  
           13.1.3 Cellulose 305  
           13.1.4 Kallose 305  
           13.1.5 Ein Sonderfall unter den Zellwandsubstanzen: Chitin 307  
           13.1.6 Zellwandproteine 307  
        13.2 Biosynthese der chemischen Zellwandkomponenten und ihre Kompartimentierung 308  
           13.2.1 Dictyosomen und ihre Rolle bei der Zellwandbildung 309  
           13.2.2 Biosynthese der Cellulose 312  
              13.2.2.1 Cellulose-Synthase 312  
              13.2.2.2 Verlauf der Biosynthese 313  
              13.2.2.3 Biosynthese der Kallose 314  
        13.3 Entwicklung der Zellwand 314  
           13.3.1 Hilfsstrukturen zur Anlage einer neuen Zellwand: Phycoplast und Phragmoplast 314  
           13.3.2 Bildung der Zellplatte und der Mittellamelle 316  
        13.4 Bau der Zellwand 317  
           13.4.1 Hierarchie der Cellulosestrukturen 317  
           13.4.2 Textur der Cellulosefibrillen 319  
           13.4.3 Primärwand 320  
           13.4.4 Sekundärwand und Tertiärwand 322  
        13.5 Durchbrechungen in Zellwänden 323  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 327  
        Weiterführende Literatur 328  
     Kapitel 14 Proteine und Aminosäuren 331  
        14.1 Aminosäuren und ihre Eigenschaften 331  
        14.2 Kondensation von Aminosäuren zu Peptiden 335  
        14.3 Proteine und ihre Eigenschaften 336  
        14.4 Proteome 339  
        14.5 Strukturhierarchie der Proteine 342  
           14.5.1 Primärstruktur 342  
           14.5.2 Sekundärstruktur 343  
           14.5.3 Tertiärstruktur 346  
           14.5.4 Quartärstruktur 349  
        14.6 Posttranslationale Proteinmodifikationen 349  
        14.7 Funktionen der Proteine 350  
        14.8 Stoffwechsel der Aminosäuren und Proteine 351  
           14.8.1 Synthese von Aminosäuren 351  
           14.8.2 Umsatz der Proteine 355  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 356  
        Weiterführende Literatur 358  
     Kapitel 15 Naturstoffe: Pflanzen als vielseitige Synthetiker 361  
        15.1 Ein Überblick 361  
        15.2 Terpenoide 362  
           15.2.1 Biosynthese und Vielfalt der Terpenoide 362  
           15.2.2 Funktionen 364  
              15.2.2.1 Hemiterpene 365  
              15.2.2.2 Monoterpene 366  
              15.2.2.3 Sesquiterpene 366  
              15.2.2.4 Diterpene 366  
              15.2.2.5 Triterpene 366  
              15.2.2.6 Tetraterpene 367  
              15.2.2.7 Polyterpene 367  
        15.3 Phenole 368  
           15.3.1 Biosynthesewege 368  
           15.3.2 Einfache Phenole 371  
           15.3.3 Phenylpropanderivate 373  
           Cutine 373  
           15.3.4 Flavonoide 374  
           15.3.5 Funktionen 376  
        15.4 Alkaloide und organische Basen 378  
           15.4.1 Biosynthese 378  
           15.4.2 Mannigfaltigkeit und Funktionen 380  
        15.5 Porphyrine 384  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 386  
        Weiterführende Literatur 387  
     Kapitel 16 Mineralstoffernährung 389  
        16.1 Der Boden 389  
           16.1.1 Entstehung von Böden und Bodentypen 389  
           16.1.2 Wasserkapazität und Bodenstruktur 393  
           16.1.3 Bodenchemie und Verfügbarkeit von Mineralstoffen 393  
           16.1.4 Bodenökologie 394  
        16.2 Hydroponik und die Identifizierung der essenziellen Elemente 395  
        16.3 Stoffwechsel des Stickstoffs 397  
           16.3.1 Nitrat-Aufnahme und Nitrat-Reduktion 397  
           16.3.2 Fixierung von Luftstickstoff 399  
        16.4 Stoffwechsel des Schwefels 402  
        16.5 Stoffwechsel des Phosphors 403  
        16.6 Standortbedingter Nährstoffmangel: Carnivorie 403  
           16.6.1 Kennzeichen carnivorer Pflanzen und Nährstoff-gewinn 403  
           16.6.2 Blattmetamorphosen als Fangorgane 404  
           16.6.3 Drüsenfunktionen zu Verdauung und Resorption 410  
        16.7 Anorganische Ionen als spezielle Standortfaktoren 411  
           16.7.1 Mineralstoffe und Pflanzen: Ein sich stürmisch entwickelndes Forschungsgebiet 411  
           16.7.2 Boden-pH 412  
           16.7.3 Alkalimetalle 412  
           16.7.4 Erdalkalimetalle 413  
           16.7.5 Eisen 413  
           16.7.6 Aluminium 416  
           16.7.7 Janusköpfige Metalle: Essenziell und toxisch 418  
           16.7.8 Hyperakkumulatoren von Metallen und ihre Nutzung zur Phytosanierung 420  
           16.7.9 Genetik 420  
           16.7.10 Anionen des Bor, Arsen und Selen 421  
              16.7.10.1 Bor 421  
              16.7.10.2 Arsen 421  
              16.7.10.3 Selen 421  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 422  
        Weiterführende Literatur 424  
     Kapitel 17 Salinität 427  
        17.1 Globale Dimensionen der Bodenversalzung 427  
           17.1.1 Natürliche Salzstandorte 427  
           17.1.2 Bodenversalzung als Problem der Welternährung 429  
        17.2 Schädigung, Toleranz und Resistenz 431  
        17.3 Ökophysiologische Reaktionen von der ganzen Pflanze bis zu den Molekülen 432  
           17.3.1 Die Ebene der ganzen Pflanze 432  
           17.3.2 Die Zellebene 438  
           17.3.3 Die Membranebene 440  
           17.3.4 Die molekulare Ebene 440  
        17.4 Genetik und Züchtung 441  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 443  
        Weiterführende Literatur 443  
     Kapitel 18 Kompartimentierung, Vernetzung und Regulation des Stoffwechsels 445  
        18.1 Stoffwechselnetzwerke 445  
           18.1.1 Glykolyse 445  
           18.1.2 Vernetzung durch Rückkoppelung 446  
        18.2 Die Mechanismen der zellbiologischen Regulation des Stoffwechsels 449  
        18.3 Die Basis der metabolischen Regulation 449  
        18.4 Das Instrumentarium der metabolischen Regulation 450  
           18.4.1 Cofaktoren 450  
           18.4.2 Analoge Enzymreaktionen in getrennten Kompartimenten 451  
           18.4.3 Transportmetabolite 452  
           18.4.4 Enzymschalter und die Regulation der Stoff-flüsse 452  
        18.5 Vernetzung von Kompartimenten: Glykolyse – Atmung – Photosynthese 452  
        18.6 Leerlaufzyklen (futile cycles): Nutzen und Vermeidung 454  
           18.6.1 Nützliche Leerlaufzyklen 454  
           18.6.2 Ein schädlicher Leerlaufzyklus: Kombination des reduktiven und oxidativen Pentosphosphat-Zyklus 454  
        18.7 Metabolische Signale mit weitreichenden Wirkungen für Stoffwechsel, Wachstum und Entwicklung in der ganzen Pflanze 457  
           18.7.1 Kohlendioxid 457  
           18.7.2 Zucker 460  
           18.7.3 Stickstoff, Schwefel und Phosphor 461  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 463  
        Weiterführende Literatur 464  
     Kapitel 19 Das Kontrollzentrum der Zelle: Der Zellkern mit den Chromosomen 465  
        19.1 Der Zellkern 465  
        19.2 Das Chromatin und die Chromosomen 467  
        19.3 Die Kern- und Zellteilung: Mitose 469  
        19.4 Polyploidie 474  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 475  
        Weiterführende Literatur 475  
     Kapitel 20 Gene, Genome und Evolutionstheorien 477  
        20.1 Die Mendel’schen Regeln der Vererbung 477  
        20.2 Extrachromosomale Vererbung 480  
        20.3 Modifikationen und Mutationen 481  
        20.4 Regulation durch DNA 482  
           20.4.1 Genetischer Code 482  
           20.4.2 Autokatalytische Funktion der DNA: Replikation 483  
           20.4.3 Heterokatalytische Funktion der DNA: Transkription durch RNA-Polymerase 486  
           20.4.4 Translation und Proteinsynthese 488  
           20.4.5 Genome 490  
           20.4.6 Regulation 491  
        20.5 Evolutionstheorien 494  
           20.5.1 Charles Darwin: Der Ursprung der Arten – Von der künstlichen Selektion zur natürlichen Selektion 494  
           20.5.2 Die große Synthese in den 1940er Jahren 496  
              20.5.2.1 Populationsgenetik 496  
              20.5.2.2 Artbildung 496  
           20.5.3 Neuer Zustrom von Ideen in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts 499  
              20.5.3.1 Punktualismus 499  
              20.5.3.2 Molekularbiologie und Molekulargenetik 500  
           20.5.4 Fazit 501  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 501  
        Weiterführende Literatur 502  
  Teil C: Pflanzenorganismen 503  
     Kapitel 21 Die Algen 505  
        21.1 Entwicklungstendenzen 506  
           21.1.1 Vegetative Entwicklungstendenzen und Lebensweisen der Algen 506  
              21.1.1.1 Monadale Organisationsstufe 507  
              21.1.1.2 Entwicklung von einzelligen Flagellaten zu mehrzelligen Kolonien mit Arbeitsteilung 507  
              21.1.1.3 Coccale Organisationsstufe: Verlust der freien Beweglichkeit 509  
              21.1.1.4 Trichale Organisationsstufe 511  
              21.1.1.5 Siphonale Organisationsstufe 511  
              21.1.1.6 Entwicklung von einfachen Zellfäden zu komplexen Thalli 512  
           21.1.2 Die generativen Entwicklungstendenzen 517  
              21.1.2.1 Mitosen, Sexualität und Meiose 517  
              21.1.2.2 Isogamie, Anisogamie, Oogamie 519  
              21.1.2.3 Gametangien und Sporangien 521  
              21.1.2.4 Generationswechsel 521  
           21.1.3 Übersicht 526  
        21.2 Mannigfaltigkeit – Systematik – Phylogenie 527  
           21.2.1 Abstammungsnetze 527  
           21.2.2 Subregnum Glaucobionta 529  
           21.2.3 Subregnum Rhodobionta, Abteilung Rhodophyta, Klasse Rhodophyceae 529  
           21.2.4 Anhänge zum Subregnum Rhodobionta 530  
              21.2.4.1 Abteilung Cryptophyta 530  
              21.2.4.2 Abteilung Dinophyta 531  
              21.2.4.3 Abteilung Haptophyta 531  
           21.2.5 Subregnum Heterokontobionta: Abteilung Heterokontophyta 532  
              21.2.5.1 Klasse Xanthophyceae 532  
              21.2.5.2 Klasse Chrysophyceae 533  
              21.2.5.3 Klasse Bacillariophyceae (Diatomeae, Kieselalgen) 533  
              21.2.5.4 Klasse Phaeophyceae (Braunalgen) 534  
           21.2.6 Subregnum Chlorobionta 535  
              21.2.6.1 Abteilung Chlorophyta 535  
              21.2.6.2 Anhang zur Abteilung Chlorophyta: Abteilung Euglenophyta 540  
              21.2.6.3 Abteilung Streptophyta, Unterabteilung Streptophytina 540  
        21.3 Ausblick auf die „höheren Pflanzen“ 543  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 544  
        Weiterführende Literatur 545  
     Kapitel 22 Der Übergang zum Landleben 547  
        22.1 Generelle Probleme und deren Lösung beim Übergang der Pflanzen vom Wasser- zum Landleben 547  
           22.1.1 Lagerpflanzen (Thallophyten) und Sprosspflanzen (Kormophyten) 547  
           22.1.2 Erfordernisse des Lebens an Land 547  
        22.2 Ur-Landpflanzen und von ihnen ausgehende Evolutionstendenzen 550  
        22.3 Moose 552  
           22.3.1 Allgemeine Merkmale 552  
           22.3.2 Systematik und Phylogenie der Moose 552  
              22.3.2.1 Thallose und foliose Lebermoose (Marchantiophytina) 555  
              22.3.2.2 Laubmoose (Bryophytina) 556  
              22.3.2.3 Hornmoose (Antocerotophytina) 559  
           22.3.3 Fortpflanzung und Vermehrung der Moose 562  
           22.3.4 Wasserhaushalt und Lebensweise der Moose 566  
        22.4 Evolution der Sprosspflanzen im Hinblick auf den Übergang zum Landleben 567  
           22.4.1 Rhynia – eine ursprüngliche Sprosspflanze 567  
           22.4.2 Telomtheorie 568  
           22.4.3 Stelärtheorie 570  
           22.4.4 Evolution der höheren Landpflanzen im Anschluss an die Landnahme 571  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 572  
        Weiterführende Literatur 572  
     Kapitel 23 Schleimpilze und Pilze 575  
        23.1 Ernährungsweise 575  
        23.2 Strukturelle Merkmale von Pilzen 575  
        23.3 Vorkommen der Pilze 578  
        23.4 Bedeutung der Pilze 578  
        23.5 Ein systematischer Überblick 579  
           23.5.1 Organisationsform Schleimpilze 579  
           23.5.2 Organisationsform Pilze 584  
              23.5.2.1 Abteilung Oomycota 585  
              23.5.2.2 Subregnum Mycobionta 585  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 604  
        Weiterführende Literatur 605  
     Kapitel 24 Der Generationswechsel bei Farnen, Gymnospermen und Angiospermen und die Evolution von Blüten, Samen und Früchten 607  
        24.1 Pteridophytina: Evolution der Blüten 608  
           24.1.1 Vegetative Entwicklungstendenzen 608  
              24.1.1.1 Gametophyten 608  
              24.1.1.2 Sporophyten 609  
           24.1.2 Generative Entwicklungstendenzen 613  
              24.1.2.1 Sporophylle, Sporangien und die Evolution von Blüten 613  
              24.1.2.2 Megasporen, Megaprothallien und die Evolution von Samen 619  
        24.2 Gymnospermen: Evolution der Samen 624  
           24.2.1 Pflanzengestalten der Gymnospermen 624  
           24.2.2 Blüten der Gymnospermen 629  
           24.2.3 Generationswechsel der Gymnospermen 631  
           24.2.4 Phylogenetische Tendenzen: Die Bedeutung der Evolution der Samen 636  
        24.3 Angiospermen: Evolution der Früchte 637  
           24.3.1 Das Auftreten der Angiospermen im Neophytikum: Die Angiospermenzeit 637  
           24.3.2 Der versteckte Generationswechsel der Angiospermen 638  
              24.3.2.1 Staubblätter und Pollenkörner 639  
              24.3.2.2 Fruchtknoten und Samenanlagen 640  
              24.3.2.3 Bestäubung, Befruchtung, Samenund Fruchtbildung 642  
           24.3.3 Mannigfaltigkeit der Bestäubungsmechanismen 644  
           24.3.4 Mannigfaltigkeit der Früchte 650  
           24.3.5 Entwicklungstendenzen im Blütenbau der Angiospermen 653  
           24.3.6 Gliederung der Angiospermen: Klasse Magnoliopsida 653  
        24.4 Zusammenfassender Überblick über die Klassen der Pteridophytina und Spermatophytina 653  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 658  
        Weiterführende Literatur 660  
  Teil D: Pflanzenorgane und Funktionen 661  
     Kapitel 25 Die Wurzel 663  
        25.1 Der äußere Bau der Wurzeln 663  
        25.2 Der innere Bau der Wurzeln 665  
           25.2.1 Wurzelhaube 666  
           25.2.2 Der Vegetationspunkt der Wurzel 666  
           25.2.3 Die Streckungs- und Differenzierungszone 672  
           25.2.4 Die Wurzelhaarzone 673  
        25.3 Seitenwurzeln 675  
        25.4 Das sekundäre Dickenwachstum der Wurzel 676  
        25.5 Die Aufnahme von Wasser und Nährsalzen durch die Wurzeln 678  
           25.5.1 Boden 678  
           25.5.2 Radialer Transport von Wasser und Nährstoffen durch die Wurzeln 679  
        25.6 Die Metamorphosen der Wurzel 680  
        25.7 Signalübertragung in der Rhizosphäre: Allelopathie 684  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 687  
        Weiterführende Literatur 688  
     Kapitel 26 Die Sprossachse 691  
        26.1 Die äußere Gliederung der Sprossachse 691  
        26.2 Die Verzweigung der Sprossachse 693  
        26.3 Der Vegetationskegel 695  
           26.3.1 Regulation der Stammzellenpopulation 699  
           26.3.2 Determination, Differenzierung und Streckung der vom SAM abgegebenen Zellen 701  
        26.4 Der Bau der primären Sprossachse 703  
           26.4.1 Gewebe der primären Sprossachse 703  
           26.4.2 Leitbündel 705  
              26.4.2.1 Xylem 705  
              26.4.2.2 Phloem 708  
              26.4.2.3 Anordnung der Leitbündel 711  
        26.5 Das sekundäre Dickenwachstum 712  
           26.5.1 Das Kambium 712  
           26.5.2 Holz 716  
           26.5.3 Sekundäre Rinde (Bast) 720  
           26.5.4 Sekundäres und tertiäres Abschlussgewebe 721  
           26.5.5 Sekundäres Dickenwachstum der Monokotyledonen 725  
        26.6 Die Metamorphosen der Sprossachse 726  
        26.7 Die physiologischen Leistungen der Sprossachse 729  
           26.7.1 Wassertransport im Xylem 729  
              26.7.1.1 Transpiration 729  
              26.7.1.2 Transpirationsstrom 730  
              26.7.1.3 Kräftebedarf 731  
              26.7.1.4 Kohäsion und Adhäsion der Wassermoleküle im Xylem 732  
              26.7.1.5 Wasser- und Nährsalzversorgung durch die Leitbahnen des Xylems 732  
              26.7.1.6 Xylemtransport unter Druck: Guttation 733  
           26.7.2 Ferntransport der Assimilate im Phloem 733  
              26.7.2.1 Transportierte Stoffe 734  
              26.7.2.2 Mechanismus des Assimilattransports 735  
              26.7.2.3 Beladen und Entladen des Phloems 736  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 738  
        Weiterführende Literatur 740  
     Kapitel 27 Das Blatt 743  
        27.1 Entwicklung der Blätter 743  
        27.2 Blatttypen: Ein Überblick 744  
        27.3 Keimblätter und Niederblätter 745  
        27.4 Laubblätter 745  
           27.4.1 Äußere Gestalt 745  
           27.4.2 Innerer Aufbau der Blattspreite 749  
           27.4.2.1 Epidermis 753  
           27.4.2.2 Mesophyll 759  
        27.5 Hochblätter 761  
        27.6 Phyllotaxis: Stellung und Ausrichtung der Blätter 762  
        27.7 Metamorphosen des Blattes 765  
        27.8 Funktionsweise der Blätter 766  
           27.8.1 Liebigs „Gesetz des begrenzenden Faktors“ 766  
              27.8.1.1 Lichtsättigungskurve der Photosynthese 767  
              27.8.1.2 Sonnen- und Schattenpflanzen 768  
              27.8.1.3 Einfluss der Temperatur auf die Photosynthese 772  
              27.8.1.4 Einfluss der CO2 -Konzentration auf die Photosynthese 773  
           27.8.2 Gasaustausch 773  
              27.8.2.1 Diffusionswiderstände 773  
              27.8.2.2 Einfluss äußerer und innerer Faktoren auf die Spaltöffnungsbewegungen 775  
           27.8.3 Wasserverlust und CO2 -Aufnahme – ein Dilemma der Landpflanzen 777  
              27.8.3.1 Morphologisch-anatomische Auswege aus dem Dilemma: Xerophyten 777  
              27.8.3.2 Physiologische Auswege aus dem Dilemma: Austrocknungstoleranz 778  
           27.8.4 Anpassung an Wasserüberschuss: Hygrophyten, Hydrophyten, Rheophyten 782  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 785  
        Weiterführende Literatur 786  
     Kapitel 28 Kohlendioxid-Konzentrierungs-mechanismen 789  
        28.1 Erdgeschichtlicher Rückblick auf die Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosphäre 789  
        28.2 Cyanobakterien 790  
        28.3 Algen 792  
        28.4 Einfluss der CO2 -Konzentration in der Luft auf die Photosynthese der Landpflanzen 793  
        28.5 Chloroplasten von C3 -Pflanzen 794  
        28.6 C4 -Photosynthese und Crassulaceen-Säurestoffwechsel (CAM): Das Grundprinzip der CO2 -Konzentrierungs-mechanismen 795  
        28.7 C4 -Photosynthese 796  
           28.7.1 Strukturelle Grundlagen 796  
           28.7.2 Drei Routen des anorganischen Kohlenstoffs bei der Konzentrierung in C4 -Pflanzen 798  
              28.7.2.1 Der NADP-Malat-Enzym-Typ 799  
              28.7.2.2 Der NAD-Malat-Enzym-Typ 799  
              28.7.2.3 Der PEP-Carboxykinase-Typ 799  
              28.7.2.4 Noch zwei wichtige Details: Verhinderung der CO2 -Rückdiffusion und die Redoxenergie der agranalen Chloroplasten 799  
           28.7.3 C3 -C4 -intermediäre Pflanzen und der CO2 -Konzentrierungsmechanismus der C2-Photo-synthese 803  
           28.7.4 C4 -Photosynthese in einzelnen Zellen 805  
           28.7.5 Ökophysiologische Vorteile der C4 -Photosynthese 807  
        28.8 Crassulaceen-Säurestoffwechsel (CAM) 809  
           28.8.1 CAM-Phasen und CAM-Modi 809  
           28.8.2 Die biochemischen Reaktionswege des CAM-Zyklus 812  
              28.8.2.1 Der Kohlenhydrat-Zyklus 812  
              28.8.2.2 Der Zyklus der organischen Säure bei Malatbildung 813  
              28.8.2.3 Der Zyklus der organischen Säure bei Citrat-Bildung 814  
              28.8.2.4 Regulation des Säurestoffwechsels am Tage 815  
           28.8.3 Ökophysiologische Vorteile des CAM 815  
        28.9 Evolution von C4 -Photosynthese und CAM 819  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 820  
        Weiterführende Literatur 822  
     Kapitel 29 Partnerbeziehungen: Symbiose, Parasitismus, Krankheit 825  
        29.1 Definitionen und allgemeine Gesichtspunkte 825  
        29.2 Symbiosen 826  
           29.2.1 N2 -fixierende Symbiosen 826  
              29.2.1.1 N2 -fixierende Symbiosen zwischen Eubakterien und höheren Pflanzen 826  
              29.2.1.2 Rhizobiaceae/Fabales-Symbiosen 829  
              29.2.1.3 Actinorhiza 835  
              29.2.1.4 N2 -fixierende Symbiosen der Cyanobakterien 838  
           29.2.2 Interaktion zwischen Pilzen und Wurzeln: Die Mykorrhiza 841  
              29.2.2.1 Formen der Mykorrhiza 844  
              29.2.2.2 Rückblick 852  
           29.2.3 Ektosymbiose zwischen Pilzen und Algen: Die Flechten (Lichenes) 852  
              29.2.3.1 Struktur und Fortpflanzung der Flechten 854  
              29.2.3.2 Stoffwechselphysiologische Aspekte der Flechtensymbiose 856  
              29.2.3.3 Biologie und Ökophysiologie der Flechten 858  
           29.2.4 Phycosymbiosen: Zusammenleben von Algen und wirbellosen Tieren 862  
              29.2.4.1 Dinoflagellaten als Endosymbionten 863  
              29.2.4.2 Grünalgen als Endosymbionten 865  
              29.2.4.3 Diebische Schnecken: Die Kleptochloroplasten 866  
        29.3 Parasitismus 867  
           29.3.1 Halbschmarotzer (Hemiparasiten) 867  
           29.3.2 Vollschmarotzer (Holoparasiten) 871  
        29.4 Pflanzenkrankheiten 874  
           29.4.1 Phytopathogenese 874  
           29.4.2 Krankheitserreger bei Pflanzen: Phytopathogene 875  
              29.4.2.1 Phytopathogene Pilze 877  
              29.4.2.2 Phytophathogene Bakterien 877  
              29.4.2.3 Phytopathogene Viren und Viroide 877  
           29.4.3 Die Infektion 879  
           29.4.4 Die Abwehr 880  
              29.4.4.1 Präformierte Abwehrmechanismen 880  
              29.4.4.2 Induzierbare Abwehrmechanismen 880  
           29.4.5 Chemische Waffen des Angreifers: Lytische Enzyme, Phytotoxine, Phytohormone 884  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 886  
        Weiterführende Literatur 887  
  Teil E: Pflanzen in ihren Lebensräumen 889  
     Kapitel 30 Allgemeine Pflanzenökologie 891  
        30.1 Inhalt und Geschichte des Ökologie-Begriffs 891  
        30.2 Autökologie: Der Einzelorganismus in seiner Umwelt 893  
           30.2.1 Standort und Standortfaktoren 893  
           30.2.2 Grundfragen der Autökologie 894  
        30.3 Synökologie: Die Pflanze als Bestandteil eines biologischen Systems 895  
           30.3.1 Der Biotop 896  
           30.3.2 Die Biozönose 896  
              30.3.2.1 Biotische Faktoren 896  
              30.3.2.2 Strukturierung von Biozönosen 897  
              30.3.2.3 Konkurrenz und ökologische Nische 899  
           30.3.3 Die Ökosysteme und ihre Stoffkreisläufe 902  
              30.3.3.1 Stoff - und Energieflüsse in Ökosystemen 902  
              30.3.3.2 Nahrungsnetze und Nahrungskreisläufe 907  
        30.4 Populationsökologie 909  
           30.4.1 Strukturmerkmale einer Population: Abundanz, Dispersion, Altersstruktur 910  
           30.4.2 Wachstum von Populationen 912  
           30.4.3 Genetische Aspekte der Populationsökologie 914  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 920  
        Weiterführende Literatur 921  
     Kapitel 31 Vegetation der Erde: Horizontale und vertikale Gliederung 923  
        31.1 Die Bedeutung des Klimas und daraus abgeleitete Grundbegriffe 923  
        31.2 Einzeldarstellungen der Zonobiome und Vegetationszonen 930  
           31.2.1 Das äquatoriale Zonobiom (I): Immergrüne tropische Feuchtwälder 930  
           31.2.2 Das tropische Zonobiom (II): Tropische Wälder und Savannen 933  
           31.2.3 Tropische Pedobiome, besonders Mangroven 938  
           31.2.4 Das subtropisch-aride Zonobiom (III): Wüsten-vegetation 941  
           31.2.5 Das Zonobiom des mediterranen Klimatyps (IV): Hartlaubvegetation 946  
           31.2.6 Warm und kalt temperierte Zonobiome (V und VIII): Temperate Regenwälder 947  
           31.2.7 Typisch temperiertes nemorales Zonobiom (VI): Sommergrüne Laubwälder 948  
           31.2.8 Arid temperiertes kontinentales Zonobiom (VII): Steppen und Wüsten 949  
           31.2.9 Das kalt temperierte, boreale Zonobiom (VIII): Immergrüne Nadelwälder 950  
           31.2.10 Arktisch/antarktisches Zonobiom (IX): Tundra 951  
           31.2.11 Arktische und antarktische Kältewüsten 951  
           31.2.12 Temperate Pedobiome 953  
           31.2.13 Die azonale Vegetation der Orobiome: Gebirge 953  
              31.2.13.1 Die Alpen 953  
              31.2.13.2 Tropische Hochgebirge 955  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 958  
        Weiterführende Literatur 959  
     Kapitel 32 Pflanzensoziologie 961  
        32.1 Definition des Begriffs und Forschungsziele 961  
        32.2 Die pflanzensoziologische Methode 961  
           32.2.1 Die Vegetationsaufnahme 961  
           32.2.2 Herausarbeiten der floristischen Ähnlichkeit von Pflanzengemeinschaften 963  
           32.2.3 Systematisierung von Pflanzengesellschaften 965  
           32.2.4 Korrelation zwischen Pflanzengesellschaften und den ökologischen Standortbestimmungen 968  
           32.2.5 „Vergesellschaftung der Gesellschaften“: Sigmasoziologie 970  
           32.2.6 Stadtökologie 970  
        32.3 Dynamik von Pflanzengesellschaften: Sukzession 971  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 973  
        Weiterführende Literatur 973  
     Kapitel 33 Umweltfaktoren 975  
        33.1 Umweltfaktoren als Substrate und Energiequellen, als Stressoren und als Signale 975  
        33.2 Das biologische Stresskonzept 976  
        33.3 Interaktionen der physikalischen Umweltfaktoren 977  
        33.4 Spezielle Anpassungen 980  
           33.4.1 Wasser 980  
              33.4.1.1 Überflutung 980  
              33.4.1.2 Austrocknung 981  
           33.4.2 Temperatur 982  
              33.4.2.1 Temperaturabhängigkeit der Lebensvorgänge 982  
              33.4.2.2 Kälte- und Frosthärtung 983  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 985  
  Teil F: Signal-Reaktions-Koppelungen 987  
     Kapitel 34 Wachstum, Entwicklung, Altern und Tod 989  
        34.1 Einzeller, annuelle und perennierende Pflanzen 989  
        34.2 Symmetriebrechung und Polaritätsinduktion 991  
        34.3 Differenzierung, Korrelationen und Musterbildung 995  
        34.4 Zell- und Gewebekulturen und die Totipotenz somatischer Zellen 997  
        34.5 Von der Samenkeimung bis zur Samenbildung, zum Altern und zum Tod 998  
           34.5.1 Samenkeimung 998  
           34.5.2 Fruchtwachstum und Samenbildung 1000  
           34.5.3 Programmierter Zelltod (Apoptose) 1001  
           34.5.4 Seneszenz und Abscission 1002  
           34.5.5 Altern und Tod der ganzen Pflanze 1003  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 1005  
        Weiterführende Literatur 1006  
     Kapitel 35 Signale: Eingang und Verarbeitung 1009  
        35.1 Physikalische Außenfaktoren 1009  
           35.1.1 Die Organe der Reizaufnahme 1009  
           35.1.2. Die physikalischen Außenfaktoren Temperatur und Licht 1011  
              35.1.2.1 Signalwirkung der Temperatur: Stratifikation und Vernalisation 1011  
              35.1.2.2 Lichtwirkungen 1012  
        35.2 Ein molekulargenetisches Regulationsnetz: Verarbeitung von Temperatur- und Lichtsignalen zur Blühinduktion 1023  
        35.3 Primäre und sekundäre molekulare Botschafter und Signalnetze 1025  
           35.3.1 Primäre molekulare Botschafter: Die Phytohormone 1025  
              35.3.1.1 Die Botschafternatur der Phytohormone: Signaltransport 1025  
              35.3.1.2 Die chemische Charakterisierung der Phytohormone 1027  
              35.3.1.3 Die Rezeptoren der Phytohormone 1029  
              35.3.1.4 Die Wirkungen der Phytohormone 1032  
              35.3.1.5 Der Nachweis von Phytohormonen: Biologische Tests 1034  
              35.3.1.6 Die Wirkungsweise der Phytohormone: Molekulares Signalnetz 1035  
           35.3.2 Sekundäre molekulare Botschafter 1040  
        35.4 Die Ausbreitung molekularer Signale und Musterbildung 1042  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 1045  
        Weiterführende Literatur 1047  
     Kapitel 36 Physikalische Signale 1049  
        36.1 Aktionspotenziale 1049  
        36.2 Erregungsleitung 1051  
        36.3 Reaktionen 1055  
        36.4 Formative Wirkungen 1056  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 1058  
        Weiterführende Literatur 1058  
     Kapitel 37 Die Ausnutzung des Lebensraums: Die Bewegungen 1061  
        37.1 Einteilungsprinzipien 1061  
        37.2 Reizarten 1061  
        37.3 Äußerer Bewegungsverlauf und Reaktionsarten 1062  
        37.4 Bewegungsmechanismen 1064  
        37.5 Freie Ortsbewegungen 1068  
           37.5.1 Chemotaxis 1068  
           37.5.2 Phototaxis 1073  
        37.6 Tropistische Bewegungen an den Standort gebundener Pflanzen 1077  
           37.6.1 Gravitropismus 1077  
              37.6.1.1 Nachweis des Gravitropismus 1078  
              37.6.1.2 Reizaufnahme und Bewegungsmechanismus 1079  
           37.6.2 Phototropismus 1083  
              37.6.2.1 Photorezeptoren lichtgesteuerter Bewegungs-reaktionen 1083  
              37.6.2.2 Linsenwirkungen beim positiven Phototropismus von Pilzen 1084  
              37.6.2.3 Positiver Phototropismus von Farn-Chloronemen: Polarotropismus 1084  
              37.6.2.4 Der Phototropismus höherer Pflanzen 1085  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 1087  
        Weiterführende Literatur 1088  
     Kapitel 38 Chronobiologie 1091  
        38.1 Historische Reminiszenzen 1091  
        38.2 Grundbegriffe 1093  
        38.3 Phänomene 1095  
        38.4 Ultradiane Rhythmen 1096  
        38.5 Circadiane Rhythmen 1097  
        38.6 Harmonische Schwingungen, stochastische Resonanz und deterministisches Chaos 1099  
           38.6.1 Stochastische Resonanz 1100  
           38.6.2 Deterministisches Chaos 1102  
        38.7 Die Regulationsnetzwerke circadianer Rhythmik 1103  
           38.7.1 Eingangs-, Oszillator- und Ausgangsnetzwerke 1103  
           38.7.2 Genetische Fixierung der Periodenlänge 1105  
           38.7.3 Die biologische Uhr als molekulares Rück-koppelungssystem mit Genregulation 1105  
        38.8 Eine einzige zentrale Uhr oder viele selbstständige Oszillatoren? 1108  
           38.8.1 Systeme von Oszillatoren 1108  
           38.8.2 Unterschiedliche Typen von Oszillatoren 1109  
           38.8.3 Viele Kopien ein und desselben Oszillators 1111  
        38.9 Funktionelle Bedeutung und Evolution der biologischen Uhren 1113  
           38.9.1 Evolution der biologischen Uhren 1113  
           38.9.2 Funktionen biologischer Uhren 1114  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 1115  
        Weiterführende Literatur 1116  
     Kapitel 39 Nichtlineare Dynamik und Systembiologie 1119  
        39.1 Vorbemerkung und Begriffe 1119  
        39.2 Nichtlineare Dynamik und Netzwerke 1120  
        39.3 Die „Omics“ der Systembiologie und die Notwendigkeit theoretischer Ansätze 1121  
        39.4 Kippende Zustände: Musterbildung durch Synchronisation/Desynchronisation von Oszillatoren 1124  
        39.5 Deterministisches Chaos: Attraktoren und Regulation 1127  
        39.6 Selbstähnlichkeit fraktaler Strukturen 1129  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 1131  
        Weiterführende Literatur 1131  
  Teil G: Pflanzen und aktuelle Herausforderungen 1133  
     Kapitel 40 Motive für die Arbeit mit Pflanzen 1135  
        40.1 Ursprünge und Ausblicke 1135  
           40.1.1 Historische Wurzeln 1135  
           40.1.2 Fragen und Antworten 1137  
        40.2 Die Nutzung der Primärproduktion der Pflanzen 1138  
        40.3 Der Verlust von Anbauflächen und die Nutzung extremer Standorte 1140  
        40.4 Ein Beispiel: Sturzflutlandwirtschaft in der Wüste 1141  
        40.5 Energieversorgung 1145  
        40.6 Globale Veränderungen 1147  
           40.6.1 Diagnosen 1147  
           40.6.2 Biodiversität 1148  
           40.6.3 Klimaänderungen 1152  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 1156  
        Weiterführende Literatur 1157  
     Kapitel 41 Der Weg von der konventionellen zur molekularen Biotechnologie: Neue Verfahren der Gewinnung pflanzlicher Produkte 1159  
        41.1 Sammler 1159  
        41.2 Pflanzenbauer 1160  
        41.3 Biotechnologie unabhängig von der molekularbiologischen Revolution 1161  
           41.3.1 Konventionelle Pflanzenzüchtung: Künstliche Selektion 1161  
           41.3.2 Neue Verfahren der konventionellen Biotechnologie 1164  
              41.3.2.1 Von der Hydrokultur zur Gewebekultur 1164  
              41.3.2.2 Haploidenzüchtung 1164  
              41.3.2.3 Somatische Hybridisierung 1165  
        41.4 Molekulare Biotechnologie 1166  
           41.4.1 Isolierung und Klonierung von Genen 1166  
           41.4.2 Transformation: Neue Eigenschaften in Empfänger-pflanzen 1168  
              41.4.2.1 Zielorte: Kerngenom und Plastidengenom 1168  
              41.4.2.2 Wege der Transformation 1168  
              41.4.2.3 Agrobacterium tumefaciens und sein Plasmid als Vektor für den Gentransfer 1168  
           41.4.3 Unterdrückung vorhandener Eigenschaften: Die Antisense- und die RNA-Interferenz-Technik 1171  
           41.4.4 Selektion, Regeneration und Austesten transgener Pflanzen 1171  
        41.5 Neue Produkte der molekularbiologischen Revolution 1174  
        41.6 Nutzen und Risiken, Segen und Fluch: Die Ambivalenz unseres Tuns 1175  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 1177  
        Weiterführende Literatur 1178  
     Kapitel 42 Pflanzen als Ideengeber für Problemlösungen in der Technik: Bionik 1181  
        42.1 Was ist Bionik? 1181  
           42.1.1 Historische Aspekte 1181  
           42.1.2 Merkmale der Bionik 1181  
           42.1.3 Vorgehensweisen der Bionik 1184  
        42.2 Abstraktions-Bionik („bottom-up approach“) 1186  
           42.2.1 Der Klettverschluss 1187  
           42.2.2 Der Selbstreinigungseffekt („Lotuseffekt“) 1187  
           42.2.3 Der „technische Pflanzenhalm“ 1190  
           42.2.4 Kieselalgen als Ideengeber 1191  
        42.3 Analogie-Bionik („top-down approach“) 1193  
           42.3.1 Strukturen mit Binnendruck: Der Pneu 1194  
           42.3.2 Schwachstellen in technischen Konstruktionen vermeiden: Bäume als Vorbild 1194  
           42.3.3 Von den Pflanzen das Fliegen lernen 1196  
           42.3.4 Licht: Nutzung einer unerschöpflichen Energie-quelle 1197  
           42.3.5 Analogie-Bionik auf molekularer Ebene 1199  
           42.3.6 Die Evolution als Vorbild für Optimierungs-verfahren 1200  
        42.4 Grenzen der Bionik 1201  
        Zusammenfassung und Übungsaufgaben 1202  
        Weiterführende Literatur 1203  
     Sachverzeichnis 1205  
     EULA 1238  

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