Systematik der Pflanzen kompakt

379 Pages·2018·47.35 MB·German

by  Birgit Gemeinholzer

Birgit Gemeinholzer
Systematik der
Pflanzen kompakt
Systematik der Pflanzen kompakt
Birgit Gemeinholzer
Systematik der
Pflanzen kompakt
Birgit Gemeinholzer
AG Spezielle Botanik
Universität Gießen
Gießen, Deutschland
ISBN 978-3-662-55233-9 ISBN 978-3-662-55234-6 (eBook)
https://doi.org/10.1007/978-3-662-55234-6
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V
Inhaltsverzeichnis
1 Theoretische Grundlagen und Begriffsdefinitionen................... 1
1.1 Bedeutung der Systematik................................................... 2
1.1.1 Artenvielfalt – ein globaler Schatz............................................. 2
1.1.2 Systematik und Naturschutz .................................................. 3
1.1.3 Systematik zur Umsetzung naturschutzpolitischer Ziele ........................ 4
1.1.4 Institutionen und Netzwerke im Dienste der pflanzlichen Systematik............ 7
1.2 Systematik, Taxonomie und Nomenklatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.2.1 Überblick über Begrifflichkeiten............................................... 9
1.2.2 Taxonomische Rangstufen.................................................... 11
1.2.3 Arten und Artbegriff.......................................................... 12
1.2.4 Beschreibung und Benennung von Arten...................................... 14
1.3 Artbildung .................................................................. 17
1.3.1 Mutationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.3.2 Rekombination (inklusive Hybridisierung) ..................................... 19
1.3.3 Selektion .................................................................... 21
1.3.4 Isolation ..................................................................... 22
1.3.5 Adaptive Radiation........................................................... 24
1.4 Systematische Forschung und Phylogenie.................................... 24
1.4.1 Merkmale zur Beurteilung von Ähnlichkeit und Verwandtschaft ................ 25
1.4.2 Stammbäume................................................................ 27
1.4.3 Methoden der Stammbaumrekonstruktion .................................... 29
1.4.3.1 Nummerische Stammbaumre konstruktionsmethoden (Phänetik) . . . . . . . . . . . . . . . 29
1.4.3.2 Phylogenetische Stammbaumre konstruktionsmethoden (Kladistik)............. 30
1.4.3.3 Wahrscheinlichkeitsm ethoden................................................ 31
1.4.3.4 Statistische Bewertungsmethoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
1.4.4 Anwendungsbereiche der phylogenetischen Systematik ....................... 33
1.5 Vokabelheft ................................................................. 36
Weiterführende Literatur ..................................................... 37
2 Entstehung des Lebens – die Hauptgruppen........................... 39
2.1 Leben und wie es entstand................................................... 40
2.2 Die drei Hauptgruppen der Lebewesen ...................................... 43
2.2.1 Bacteria (Eubacteria, Bakterien) ............................................... 46
2.2.1.1 Blaualgen (Cyanobakterien)................................................... 51
2.2.2 Archaea (Archaeen, früher auch Archaebakterien oder Urbakterien genannt).... 53
2.2.3 Eukarya (Eukaryota, Eukaryoten) .............................................. 55
2.2.3.1 Typische Merkmale der Eukarya............................................... 55
2.2.3.2 Fortpflanzung der Eukarya – Entstehung des Generationswechsels ............. 57
2.2.3.3 Die Supergruppen der Eukarya................................................ 59
2.3 Vokabelheft ................................................................. 65
Weiterführende Literatur ..................................................... 66
VI Inhaltsverzeichnis
3 Vom Einzeller zum thallosen Vielzeller.................................. 67
3.1 „Algen“ – mit Chloroplasten im Wasser leben................................. 68
3.1.1 Glaucophyten (Glaucophyta, Glaucocystophyta)............................... 69
3.1.2 Rotalgen (Rhodophyta)....................................................... 69
3.1.3 Grünalgen (Chlorophyta) ..................................................... 73
3.1.3.1 Schuppenalgen (Prasinophyceae)............................................. 74
3.1.3.2 Trebouxiophyceae ........................................................... 74
3.1.3.3 Chlorophyceae............................................................... 75
3.1.3.4 Ulvophyceae................................................................. 77
3.1.4 Streptophyten (Streptophyta, Streptophytina)................................. 80
3.1.4.1 Armleuchteralgen (Charophytina)............................................. 81
3.1.4.2 Jochalgen (Zygnematophytina, Zygnematophyceae,
Zygnematales, Conjugatae)................................................... 81
3.1.4.3 Coleochaetales............................................................... 82
3.2 Embryophyten – evolutionäre Weiterentwicklungen im Zuge des
Landgangs der Pflanzen ..................................................... 82
3.3 „Moose“..................................................................... 86
3.3.1 Lebermoose (Marchantiophyta)............................................... 88
3.3.1.1 Marchantiopsida ............................................................. 90
3.3.1.2 Jungermanniopsida .......................................................... 92
3.3.2 Laubmoose im weiteren Sinne (Bryophyta, Musci sensu lato).................... 95
3.3.2.1 Torfmoose (Sphagnopsida) ................................................... 96
3.3.2.2 Klaffmoose (Andreaeopsida).................................................. 99
3.3.2.3 „Laubmose sensu stricto“ (Bryopsida) .......................................... 100
3.3.3 Hornmoose (Anthocerotophyta) .............................................. 101
3.4 Vokabelheft ................................................................. 103
Weiterführende Literatur ..................................................... 104
4 Die basalen Gruppen der Gefäßpflanzen – die ersten
Kormophyten ............................................................. 107
4.1 Bärlappverwandte........................................................... 110
4.1.1 Bärlappe (Lycopodiales) ...................................................... 111
4.1.2 Brachsenkräuter (Isoëtales) ................................................... 113
4.1.3 Moosfarne (Selaginellales).................................................... 114
4.2 „Farne“...................................................................... 115
4.2.1 Gabelfarne (Psilotopsida) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
4.2.2 Schachtelhalme (Equisetopsida) .............................................. 119
4.2.3 Marattiopsida................................................................ 120
4.2.4 Echte Farne (leptosporangiate Farne, Polypodiopsida) ......................... 120
4.3 Vokabelheft ................................................................. 127
Weiterführende Literatur ..................................................... 128
5 Samenpflanzen (Spermatophyta) ....................................... 129
5.1 Vokabelheft ................................................................. 134
Weiterführende Literatur ..................................................... 134
VII
Inhaltsverzeichnis
6 Nacktsamer (Gymnospermae) ........................................... 135
6.1 Palmfarne (Cycadales) ....................................................... 136
6.2 Ginkgobaum (Ginkgo biloba)................................................. 138
6.3 Ephedraceae, Gnetaceae und Welwitschiaceae ............................... 140
6.4 Koniferen.................................................................... 141
6.4.1 Kieferngewächse (Pinaceae) .................................................. 143
6.4.2 Zypressengewächse (Cupressaceae)........................................... 144
6.4.3 Eibengewächse (Taxaceae) ................................................... 145
6.4.4 Araucariaceae, Podocarpaceae, Sciadopityaceae............................... 145
6.5 Vokabelheft ................................................................. 148
Weiterführende Literatur ..................................................... 148
7 Bedecktsamer oder Blütenpflanzen
(Angiospermae, Angiospermen)......................................... 149
7.1 Aufbau der Blütenpflanzen .................................................. 152
7.2 Basale Ordnungen der Blütenpflanzen ....................................... 164
7.2.1 Amborellales – Amborella trichopoda.......................................... 166
7.2.2 Seerosenartige (Nymphaeales)................................................ 166
7.2.3 Austrobaileyales ............................................................. 167
7.2.4 Magnolienartige (Magnoliales)................................................ 168
7.2.4.1 Magnoliengewächse (Magnoliaceae).......................................... 168
7.2.4.2 Annonengewächse (Annonaceae)............................................. 169
7.2.4.3 Muskatnussgewächse (Myristicaceae) ......................................... 169
7.2.5 Lorbeerartige (Laurales) ...................................................... 170
7.2.6 Canellales.................................................................... 170
7.2.7 Pfefferartige (Piperales)....................................................... 171
7.2.7.1 Osterluzeigewächse (Aristolochiaceae) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
7.2.7.2 Pfeffergewächse (Piperaceae)................................................. 173
7.3 Einkeimblättrige (Monokotyledonen) ........................................ 173
7.3.1 Froschlöffelartige (Alismatales) ............................................... 173
7.3.1.1 Aronstabgewächse (Araceae) ................................................. 174
7.3.1.2 Froschlöffelgewächse (Alismataceae), Schwanenblumengewächse
(Butomaceae) und Froschbissgewächse (Hydrocharitaceae) .................... 177
7.3.1.3 Neptungrasgewächse (Posidoniaceae), Seegrasgewächse
(Zosteraceae) und Laichkrautgewächse (Potamogetonaceae)................... 178
7.3.2 Yamswurzelartige (Dioscoreales).............................................. 179
7.3.3 Schraubenbaumartige (Pandanales)........................................... 180
7.3.4 Lilienartige (Liliales) .......................................................... 180
7.3.4.1 Zeitlosengewächse (Colchicaceae) ............................................ 180
7.3.4.2 Liliengewächse (Liliaceae s. str) ............................................... 181
7.3.4.3 Germergewächse (Melanthiacae).............................................. 183
7.3.4.4 Stechwindengewächse (Smilacaceae) ......................................... 183
7.3.5 Spargelartige (Asparagales)................................................... 183
7.3.5.1 Orchideengewächse (Orchidaceae)............................................ 184
7.3.5.2 Schwertliliengewächse (Iridaceae) ............................................ 186
7.3.5.3 Grasbaumgewächse (Xanthorrhoeaceae)...................................... 186
7.3.5.4 Amaryllisgewächse (Amaryllidaceae).......................................... 188
VIII Inhaltsverzeichnis
7.3.5.5 Spargelgewächse (Asparagaceae)............................................. 189
7.3.5.6 Agavengewächse (Agavaceae)................................................ 189
7.3.5.7 Blaustern- oder Hyacinthengewächse (Scilloideae oder Hyacinthaceae) ......... 190
7.3.5.8 Mäusedorngewächse (Ruscaceae)............................................. 190
7.3.6 Palmenartige (Arecales) ...................................................... 190
7.3.7 Grasartige (Poales) ........................................................... 193
7.3.7.1 Ananasgewächse (Bromeliengewächse, Bromeliaceae)......................... 193
7.3.7.2 Rohrkolbengewächse (Typhaceae) ............................................ 194
7.3.7.3 Binsengewächse (Juncaceae) ................................................. 195
7.3.7.4 Sauer- oder Riedgrasgewächse (Cyperaceae) .................................. 196
7.3.7.5 Süßgräser (Poaceae).......................................................... 196
7.3.8 Ingwerartige (Zingiberales) ................................................... 201
7.4 Echte Zweikeimblättrige (Eudikotyledonen).................................. 203
7.4.1 Hahnenfußartige (Ranunculales) .............................................. 204
7.4.1.1 Berberitzengewächse (Berberidaceae)......................................... 204
7.4.1.2 Mohngewächse (Papaveraceae)............................................... 205
7.4.1.3 Hahnenfußgewächse (Ranunculaceae) ........................................ 206
7.4.2 Silberbaumartige (Proteales).................................................. 208
7.4.2.1 Silberbaumgewächse (Proteaceae)............................................ 208
7.4.2.2 Lotosblumengewächse (Nelumbonaceae) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
7.4.2.3 Platanengewächse (Platanaceae).............................................. 210
7.4.3 Buchsbaumartige (Buxales) ................................................... 211
7.5 Basale Ordnungen der Kerneudikotyledonen ................................ 211
7.5.1 Mammutblattartige (Gunnerales) ............................................. 211
7.5.2 Rosenapfelartige (Dilleniales) ................................................. 212
7.6 Superrosiden................................................................ 213
7.6.1 Steinbrechartige (Saxifragales)................................................ 213
7.6.1.1 Pfingstrosengewächse (Paeoniaceae) ......................................... 214
7.6.1.2 Amberbaumgewächse (Altingiaceae).......................................... 214
7.6.1.3 Zaubernussgewächse (Hamamelidaceae)...................................... 215
7.6.1.4 Kuchenbaumgewächse (Cercidiphyllaceae).................................... 216
7.6.1.5 Dickblattgewächse (Crassulaceae)............................................. 216
7.6.1.6 Stachelbeergewächse (Grossulariaceae) ....................................... 216
7.6.1.7 Steinbrechgewächse (Saxifragaceae).......................................... 217
7.7 Rosiden (Eurosiden) ......................................................... 218
7.7.1 Weinrebenartige (Vitales)..................................................... 218
7.8 Eurosiden I oder Fabiden .................................................... 219
7.8.1 Sauerkleeartige (Oxalidales) .................................................. 220
7.8.2 Malpighienartige (Malpighiales)............................................... 221
7.8.2.1 Malpighiengewächse (Malpighiaceae)......................................... 222
7.8.2.2 Wolfsmilchgewächse (Euphorbiaceae)......................................... 223
7.8.2.3 Johanniskrautgewächse (Hypericaceae) ....................................... 225
7.8.2.4 Leingewächse (Linaceae) ..................................................... 225
7.8.2.5 Rhizophoragewächse (Rhizophoraceae) ....................................... 226
7.8.3 Spindelbaumartige (Celastrales) .............................................. 226
7.8.3.1 Passionsblumengewächse (Passifloraceae) .................................... 226
7.8.3.2 Rafflesiengewächse (Rafflesiaceae)............................................ 228
7.8.3.3 Weidengewächse (Salicaceae) ................................................ 228
IX
Inhaltsverzeichnis
7.8.3.4 Veilchengewächse (Violaceae) ................................................ 229
7.8.4 Schmetterlingsblütenartige (Fabales) ......................................... 229
7.8.4.1 Hülsenfruchtgewächse oder Schmetterlingsblütler (Fabaceae) ................. 229
7.8.5 Rosenartige (Rosales)......................................................... 231
7.8.5.1 Rosengewächse (Rosaceae)................................................... 232
7.8.5.2 Kreuzdorngewächse (Rhamnaceae) ........................................... 234
7.8.5.3 Hanfgewächse (Cannabaceae) ................................................ 235
7.8.5.4 Ulmengewächse (Ulmaceae).................................................. 236
7.8.5.5 Maulbeerbaumgewächse (Moraceae) ......................................... 237
7.8.5.6 Brennnesselgewächse (Urticaceae)............................................ 237
7.8.6 Kürbisartige (Cucurbitales).................................................... 238
7.8.6.1 Kürbisgewächse (Cucurbitaceae).............................................. 238
7.8.6.2 Schiefblattgewächse (Begoniaceae)........................................... 240
7.8.7 Buchenartige (Fagales) ....................................................... 241
7.8.7.1 Buchengewächse (Fagaceae) ................................................. 241
7.8.7.2 Walnussgewächse (Juglandaceae) ............................................ 242
7.8.7.3 Birkengewächse (Betulaceae) ................................................. 243
7.9 Eurosiden II oder Malviden................................................... 243
7.9.1 Storchschnabelartige (Geraniales)............................................. 244
7.9.1.1 Storchschnabelgewächse (Geraniaceae)....................................... 244
7.9.2 Myrtenartige (Myrtales)....................................................... 245
7.9.2.1 Nachtkerzengewächse (Onagraceae).......................................... 246
7.9.2.2 Weiderichgewächse (Lythraceae) ............................................. 248
7.9.2.3 Myrtengewächse (Myrtaceae)................................................. 248
7.9.2.4 Schwarzmundgewächse (Melastomataceae)................................... 251
7.9.3 Seifenbaumartige (Sapindales)................................................ 251
7.9.3.1 Sumachgewächse (Anacardiaceae)............................................ 253
7.9.3.2 Seifenbaumgewächse (Sapindaceae).......................................... 254
7.9.3.3 Mahagonigewächse (Meliaceae) .............................................. 255
7.9.3.4 Rautengewächse (Rutaceae) .................................................. 256
7.9.4 Kreuzblütenartige (Brassicales)................................................ 257
7.9.4.1 Kapuzinerkressengewächse (Tropaeolaceae)................................... 258
7.9.4.2 Melonenbaumgewächse (Caricaceae) ......................................... 259
7.9.4.3 Resedagewächse (Resedaceae) ............................................... 260
7.9.4.4 Kaperngewächse (Capparaceae) .............................................. 260
7.9.4.5 Kreuzblütengewächse (Brassicaceae).......................................... 261
7.9.5 Malvenartige (Malvales) ...................................................... 263
7.9.5.1 Seidelbastgewächse (Thymelaeaceae)......................................... 264
7.9.5.2 Zistrosengewächse (Cistaceae)................................................ 265
7.9.5.3 Zistrosenwürgergewächse (Cytinaceae) ....................................... 267
7.9.5.4 Malvengewächse (Malvaceae) ................................................ 267
7.10 Basale Ordnungen der Superasteriden ....................................... 269
7.10.1 Sandelholzartige (Santalales) ................................................. 269
7.10.2 Nelkenartige (Caryophyllales)................................................. 270
7.10.2.1 Sonnentaugewächse (Droseraceae) ........................................... 273
7.10.2.2 Kannenpflanzengewächse (Nepenthaceae).................................... 275
7.10.2.3 Bleiwurzgewächse (Plumbaginaceae) ......................................... 276
7.10.2.4 Knöterichgewächse (Polygonaceae)........................................... 276
X Inhaltsverzeichnis
7.10.2.5 Nelkengewächse (Caryophyllaceae) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
7.10.2.6 Fuchsschwanzgewächse (Amaranthaceae)..................................... 278
7.10.2.7 Kakteen (Kakteengewächse, Cactaceae) ....................................... 280
7.10.3 Hartriegelartige (Cornales).................................................... 282
7.10.4 Heidekrautartige (Ericales).................................................... 283
7.10.4.1 Primelgewächse (Primulaceae)................................................ 284
7.10.4.2 Heidekrautgewächse (Ericaceae).............................................. 286
7.11 Asteriden I, Lamiiden oder Euasteriden I ..................................... 287
7.11.1 Enzianartige (Gentianales) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
7.11.1.1 Hundsgiftgewächse (Apocynaceae) ........................................... 289
7.11.1.2 Rötegewächse (Rubiaceae) ................................................... 289
7.11.1.3 Enziangewächse (Gentianaceae) .............................................. 292
7.11.2 Lippenblütenartige (Lamiales) ................................................ 292
7.11.2.1 Trompetenbaumgewächse (Bignoniaceae) .................................... 295
7.11.2.2 Wegerichgewächse (Plantaginaceae).......................................... 295
7.11.2.3 Braunwurzgewächse (Scrophulariaceae)....................................... 297
7.11.2.4 Lippenblütengewächse (Lamiaceae) .......................................... 297
7.11.2.5 Sommerwurzgewächse (Orobanchaceae)...................................... 299
7.11.3 Nachtschattenartige (Solanales)............................................... 300
7.11.3.1 Windengewächse (Convolvulaceae)........................................... 301
7.11.3.2 Nachtschattengewächse (Solanaceae)......................................... 301
7.11.4 Raublattartige (Boraginales) .................................................. 303
7.11.4.1 Raublatt- oder Borretschgewächse (Boraginaceae)............................. 303
7.12 Asteriden II, Campanuliden oder Euasteriden II............................... 304
7.12.1 Doldenblütenartige (Apiales) ................................................. 305
7.12.1.1 Efeugewächse (Araliaceae).................................................... 306
7.12.1.2 Doldenblütengewächse (Apiaceae) ........................................... 306
7.12.2 Kardenartige (Dipsacales)..................................................... 307
7.12.3 Korbblütenartige (Asterales) .................................................. 309
7.12.3.1 Korbblütengewächse (Asteraceae) ............................................ 311
7.12.3.2 Glockenblumengewächse (Campanulaceae)................................... 314
7.13 Vokabelheft ................................................................. 317
Weiterführende Literatur ..................................................... 319
8 Systematik und Evolution pflanzlichen Lebens im
erdgeschichtlichen Zusammenhang .................................... 321
8.1 Erdzeitalter, Kontinentaldrift und Evolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322
8.1.1 Präkambrium ................................................................ 322
8.1.2 Kambrium ................................................................... 322
8.1.3 Ordovizium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322
8.1.4 Silur ......................................................................... 323
8.1.5 Devon....................................................................... 323
8.1.6 Karbon ...................................................................... 324
8.1.7 Perm ........................................................................ 324
8.1.8 Trias......................................................................... 325
8.1.9 Jura ......................................................................... 325
8.1.10 Kreide ....................................................................... 325