Systemaik

Systematik beschäftigt sich hauptsächlich mit der Erstellung einer systematischen Einteilung (eines Systems, Taxonomie) sowie der Benennung (Nomenklatur) und der Identifizierung (Bestimmung) der Lebewesen.

• ca. 397.000, aber mit unbekannten Algen wahrscheinlich 100.000 mehr

• endemische Spezies:

  • kommt nur lokal in bestimmten Regionen vor

https://www.dcceew.gov.au/science-research/abrs/publications/other/numbers-living-species/discussion-plants

Klassifikation von Lebewesen – Einteilung in Gruppen (Taxa)

• Taxonomische System baut auf dem von dem schwedischen Biologen Carl von Linné (1707- 1778) Mitte des 18. Jahrhunderts entwickelten System der binären Nomenklatur (Vergabe von Binomen)

  • 1. Teil ist die Gattung

  • 2. Teil ist die Art

=> Eindeutige Bestimmung einer Art (= Spezies) durch Benennung mit einer international einheitlichen Nomenklatur.

• „Art“ zwei Namen; der eine steht für die Art (Spezies) selbst, der andere für die Gattung (Genus, Plural: Genera), zu der die Art gehört.

  => z.B. Homo (=Gattung) sapiens (=Art)

  
  

• spp. = species plurals

• ssp. = subspecies (Unterart)

Taxon oberhalb der Gattung ist die Familie

• Tierfamilien enden auf „-idae“ z.B. Hominidae

• Pflanzenfamilien enden auf „-aceae“ z.B. Rosaceae

  -> die Pilze wurden früher zu den Pflanzen gezählt und nicht als eigene Gruppe.

Familien werden in dem System von Linné zu Ordnungen gruppiert.

Ordnungen werden zu Klassen gruppiert

• Tiere: Klassen zu Stämmen (Phyla, Singular: Phylum)

• Pflanzen und Pilze: Klassen zu Abteilungen

Abteilungen/Stämme werden in Reiche gruppiert:

• Plantae

• Mycobionta (vormals Fungi)

• Animalia (vormals Metazoa)

=> Internationale Code der Botanischen Nomenklatur (ICBN, engl. International Code of Botanical Nomenclature)

=> außerordentlich schwierig zu formulieren und umstritten:

Unterschiedliche Konzepte:

• Morphologisches Artkonzept -> ältestes Konzept

• Biologisches Artkonzept

• ökologische Artkonzept

• Genetisches Artkonzept

• Evolutionäre Artkonzept

• Phylogenetische (kladistische) Artkonzepten

= taxonomisches, phänetisches Artkonzept

• Suche nach diskontinuierlicher Variation verschiedener phänotypischer (abhängig von äußeren Faktoren und ist nicht eindeutig definiert), hauptsächlich morphologischer Merkmale zur Artabgrenzung

• Es werden Merkmale gesucht, mit denen ein Individuum eindeutig entweder einer oder einer anderen Gruppe zugeordnet werden kann.

• definiert Arten als Gruppen von natürlichen Populationen, die einer Reproduktionsgemeinschae angehören, aber von anderen Gruppen von Populationen (d.h. anderen Arten) reproduktiv isoliert sind

• Arten sind erkennbar, weil sie nicht mit anderen Arten hybridisieren.

• definiert die Art als Gruppe von Populationen, die die gleiche ökologische Nische besetzen.

• Damit wird angenommen, dass die Integrität von Arten dadurch entsteht, dass die ihr zugehörigen Individuen und Populationen aufgrund ähnlicher Umweltansprüche auch ähnlicher Selektion ausgesetzt sind.

• definiert die Art als eine Entwicklungslinie; durch Generationswechsel immer Entwicklungslinie (d.h. eine Abfolge von voneinander abstammenden Populationen), die sich unabhängig von anderen solchen Entwicklungslinien entwickelt und ihre eigene evolutionäre Rolle und Tendenz hat.

Eine Art sind alle Mitglieder einer von einem Vorfahren abstammenden (monophyletischen) Entwicklungslinie von ihrer Entstehung (durch Artbildung) bis zu ihrem Ende (d. h. bis zur nächsten Artbildung) zusammengefasst.

Eine Art ist eine Gruppe von Individuen:

• die einer Reproduktionsgemeinschae angehören, jedoch von anderen Arten reproduktiv isoliert sind

• ähnlichen Selektionsbedingungen ausgesetzt sind

• das Ergebnis unabhängiger Evolution sind

• von einem gemeinsamen Vorfahren abstammen

Kryptische Arten:

• zwei oder mehr morphologisch nicht oder kaum unterscheidbare Arten zwar im selben Lebensraum vorkommen, sich jedoch nicht untereinander kreuzen

=> ein Genotyp (d. h. ein Individuum mit fixierter genetischer Konstituton) kann in Abhängigkeit von den Umweltbedingungen unterschiedliche Phänotypen (Erscheinungsformen) hervorbringen.

Plastizität:

• Plastizität verschiedener Merkmale einer Pflanze ist unterschiedlich groß und nicht miteinander korreliert.

• Das Ausmaß der Plasrizität eines Merkmals ist erblich und selektierbar

• Die Fähigkeit zu phänotypischer Plastizität hat eine generische Grundlage

-> der älteste Erstbeschreiber benennt die Art!

Eine neue Art gilt erst dann als gültig beschrieben wenn bestimmte Kriterien, insbesondere bezüglich der korrekten Veröffentlichung, erfüllt wurden

Kriterien einer „gültigen“ Veröffentlichung sind u.a.:

• Wahl eines den Regeln entsprechenden Namens

• Beschreibung oder Diagnose des Organismus (in „Latein“ oder Englisch)

• Publikation in einem allgemein zugänglichen Publikationsorgan ( z.B. Fachzeitschrift)

• Nennung eines allgemein zugänglichen „Typus“ (= Holotyp); liegt i.d.R. in großen Herbarien wie Wien, London oder Berlin auf

https://sweetgum.nybg.org/science/ih/

• Rekombination

• Selektion

• Isolation von Populationen

Arten von Isolationen:

• Geographische Isolation = allopatrische Artbildung

• Reproduktive Isolation (zeitlich, ökologisch, Hybridbildung)

Hybriden treten häufig bei Pflanzen auf.

Hybridisierung (Bastardierung) umfasst die Kreuzung zwischen Arten, lässt sich aber in einer erweiterten Definition auch auf die Kreuzung zwischen genetisch differenzierten Popula3onen, Unterarten usw. bzw. innerhalb der Art verwenden

• Viele Pflanzenarten sind nicht reproduktiv voneinander isoliert und können miteinander hybridisieren!

Nachteil:

• Reduktion der Fertilität

  • (weniger Samen oder sie sind nicht mehr keimfähig)

Introgressive Hybridisierung

• Eltern wachsen in einem Überlappungsgebiet -> Hybridindividuen immer seltener sein als Individuen der beiden Elternarten -> Fortgesetzte Rückkreuzung von Hybriden mit einer der beiden Elternarten-> relativ wenige Merkmale einer Art werden permanent in eine andere Art inkorporiert

Homoploide Hybridartbildung

• Hybridindividuen kreuzen sich miteinander oder sind selbstbefruchtend-> Rekombinationsartbildung, häufig mit Veränderung der Chromosomenstruktur (reproduktiv isoliert)

Allopolyploidie

• reduzierte Fertilität von Hybriden kann durch Polyploidisierung wiedergewonnen werden (reproduktiv isoliert)

Rekonstruktion von Stammbäumen mit DNA-Sequenzmerkmalen (sind im Genotyp und entweder als Kern oder Chloroplast)

Zu den molekular-phylogenetischen Baumkonstruktionsmethoden gehören:

• Maximum likelihood

• Neighbor-Joining

• Bayes‘sche Analyse

• Maximum-Parsimony

  
  

  -> die oben genannten Methoden sind statische Tools und je nach Tools sieht der Baum anderes aus.

Statistische Unterstützung von Verwandtschaftshypothesen: bootstrap-Analyse, ≥ 75% ist vertrauenswürdig

Analyse der Erbinformation korrekt identifizierter Proben mit

statistisch relevanter Probennahme.

• Molekularen Phylogenien sind Teil der Evolutionsgeschichte und bleiben streng genommen Hypothesen

• DNA-Regionen sind häufig nicht selektionsneutral, sodass nicht von einer konstanten Mutationsrate ausgegangen werden kann

• Je umfangreicher die untersuchten Sequenzen und je vollständiger die Datensatze sind, desto größer wird die Wahrscheinlichkeit, über solche Analysen die realen Evolutionsereignisse erkennen zu können

• vor etwa 1,5 Mrd. Jahren Chloroplasten-Entstehung

• Landgang vor ca. 400-500 Mio. Jahren

Holarktis:

• das größte, die gesamte Nordhemisphäre umspannende Florenreich mit der arktischen, borealen, temperaten, submeridionalen und meridionalen Florenzone; Pinaceae, Betulaceae, Fagaceae, Salicaceae und mehrheitlich Ranunculaceae und Rosaceae

Neotropis:

• das subtropisch-tropische Amerika; charakterisiert

  durch Bromeliaceae (Tillandsia), Cactaceae und das

  Mannigfaltigkeitszentrum der Solanaceae

Paläotropis:

• das subtropisch-tropische Afrika und Asien samt Indomalaysia; Dipterocarpaceae (Südostasien), Combretaceae (Afrika), Pandanaceae (Schraubenpalmen), Zingiberaceae (Ingwergewächse) und die Mannigfaltigkeitszentren der Moraceae (Ficus, Indomalaysia) und sukkulenter Euphorbiaceae (Afrika, Indien).

Kapensis (auch Capensis):

• kleines, aber sehr charakteristisches Florenreich im Süden Afrikas; Proteaceae, die sukkulenten Aizoaceae (Lithops; Mesembryanthemum, Mittagsblumengewächse) sowie eines der Verbreitungszentren von Ericaceae und Restionaceae (den Cyperaceae ähnliche Monokotyle)

Australis:

• sich weitgehend mit Australien deckend; Myrtaceae (Eucalyptus, Leptospermum), Proteaceae (Banksia, Hakea), Casuarinaceae (Casuarina), Asphodelaceae (Xanthorrhoea, Grasbäume) sowie ein Mannigfaltigkeitszentrum der Gattung Acacia.

Antarktis:

• ein großteils erloschenes, aber in Resten noch im südlichen Südamerika, der Südspitze Neuseelands und auf den subantarktischen Inseln weiter existierendes Florenreich; den Fagaceae nahe stehende Nothofagaceae (Nothofagus), Polsterbildende Azorella (Apiaceae); am antarktischen Festland leben heute nur zwei einheimische Angiospermenarten:

  
  

  • Deschampsia antarctica (Poaceae) und

  • Colobanthus quitensis (Caryophyllaceae)

ozeanisches Florenreich:

der Weltmeere und der pazifischen Inseln mit den weltweit verbreiteten tropischen KüstengaYungen/- arten Cocos nucifera und Rhizophora sp. (Mangrove); wird oe zur Paläotropis gezählt.