Biotische Faktoren: Parasitismus – Mistel, Würmer

2.1.3Biotische Faktoren
Parasitismus – Mistel,
Würmer
  • Parasitismus (Mistel, Würmer)
  • Symbiose (Flechten, Wurzelknöllchenbakterien)
  • Zusammenfassende Bemerkungen; ökologische
    Nische

Parasitismus

Es gibt nicht nur tierische Parasiten wie die
Blattlaus oder Parasiten die Parasiten befallen, wie der Pilz, der Blattläuse
parasitiert sondern auch Pflanzen, die andere Pflanzen benutzen, um leben
zu können. Ein berühmtes Beispiel ist die Mistel
(in Europa Viscum album). Sie ist einerseits in die europäische
Literatur eingegangen (siehe rechts ), andereseits schwören weltweit
viele Menschen auf die Wirkung ihrer Extrakte. Wie oft gibt es auch hier
Dichtung und Wahrheit, was die internationale Forschung über die
Wirkung der Mistelinhaltsstoffe erahnen läßt.

Wir wollen uns die Lebensweise dieser Pflanze genauer
ansehen.

mistel6 - Biotische Faktoren: Parasitismus - Mistel, Würmer

In Abb. 44
sind Zweige von Viscum album zu sehen. Misteln sind immergrüne,
blühende, giftige, parasitische Pflanzen, die auf Baumzweigen leben,
wo sie kugelförmige Büsche von 0,50 – 1,50 m Durchmesser
bilden. Man findet die Mistel auf fast allen Laubbäumen, bevorzugt
mit weicher Rinde. Sie sind selten an Eichen und Birnbäumen. In manchen
Gebieten (z.B. westliche USA) verursachen Misteln größere Schäden
als alle anderen Schädlinge.

Erinnern wir uns: alle Lebewesen benötigen:

  • eine Energiequelle
  • Wasser
  • Nährstoffe.

Grüne Pflanzen benutzen als Energiequelle die
Sonne
und entnehmen das Wasser und die Nährstoffe
aus dem Boden und der Luft. Die Nährstoffe sind anorganisch
( Salze, CO2) und sie können daraus mit Hilfe der
Photosynthese organische Stoffe ( Glucose , Fette, Proteine
usw. herstellen. Eine solche Lebensweise nennt man autotroph.
Im Gegensatz dazu müssen Tiere und der Mensch organische Nahrung
aufnehmen, ihre Lebensweise nennt man heterotroph.
Die Tiere verteilen die Nährstoffe in ihrem Körper mit dem Blutkreislauf
zu allen Zellen. Fast alle Pflanzen besitzen ebenfalls ein Verteilungssystem,
die Leitbündel.

Um die parasitische Lebensweise der Mistel besser verstehen
zu können, wollen wir uns kurz die Anatomie einer höheren Pflanze
(Laubbäume sind höhere Pflanzen = Kormophyten)
betrachten.

Kormophyten besitzen 3 Organe: Wurzel, Spross und
Blätter.
Leitsysteme (Leitbündel) durchziehen alle Organe.
Dabei werden Wasser und Mineralsalze nach oben und organische
Stoffe nach unten
transportiert. Der Querschnitt des Sprosses einer
Kartoffelpflanze sieht etwa so aus, wie unten abgebildet. Die Leitbündel
sind konzentrisch um den Achsenmittelpunkt angeordnet und bestehen aus
eiförmigen Strukturen, die innen große “Löcher”
aufweisen. Außen sind eher kleine Zellen zu sehen. Die großen
Zellen sind keine lebenden Zellen sondern große, den ganzen
Sproß der Länge nach durchlaufende Röhren.

Spross3 - Biotische Faktoren: Parasitismus - Mistel, Würmer

Die äußeren
kleinen Zellen nennt man Phloem
und sie transportiern die organischen Stoffe aus den Blättern
nach unten. Die inneren großen toten Zellen gehören zum Xylem
und transportieren Wasser und Salze aus dem Boden aufwärts.

Wo
bekommt nun also die Mistel ihre Energie , Wasser und Nährstoffe
her?

Der Spross eines erwachsenen Laubbaums sieht prinzipiell
ähnlich aus, nur daß der komplette innere Bereich aus Xylem
( Holz )
, dem Haupteil des Stammes besteht.
Da die Mistel grün ist und Chloroplasten hat, könnte
sie durch Photosynthese selbst ihre Nahrung herstellen. Sie ist deshalb
auch nur ein Hemiparasit
(Halbparasit). Die Samen der Mistel haben Stacheln. Wenn sie z. B. auf
einen Ast fallen, bleiben sie haften, keimen aus und durchdringen die
Rinde bis zum Phloem (siehe Abbildung unten) Es bilden sich Senkwurzeln,
die bis zum Xylem wachsen. Der periphere Strang nimmt Verbindung
mit dem Phloem auf. Auf diese Weise holt sich die Mistel die notwendigen
Stoffe, die sie zum Leben braucht: Wasser, Nährsalze und organische
Stoffe.

_mtoend0 - Biotische Faktoren: Parasitismus - Mistel, Würmer

Parasitismus
ist weit verbreitet. Es gibt kaum ein Gewebe von Tieren und Pflanzen,
das nicht einen Parasiten bewirten kann. Man denke an die Bandwürmer
und Spulwürmer
im Verdauungstrakt der Tiere, Egel benutzen sogar mehrere Wirte
oder den Erreger der Schlafkrankheit, ein parasitischer Einzeller.

Wer sich genauer über die verschiedenen
menschlichen Parasiten informieren will, geht am besten auf die entsprechende
Seite siehe unten.

Symbiose

Zum Abschluß der Besprechung biotischer Faktoren
wollen wir eine Lebensgemeinschaft näher betrachten, die auf gegenseitigen
Nutzen ausgerichtet ist. Man bezeichnet diese als Symbiose.
Sie ist weit verbreitet im Tier- und Pflanzenreich.

Zum Beispiel das Bakterium Escherichia
Coli
(siehe Abb. 50) im Darm von
Säugetieren lebt dort in Symbiose. Es hilft bei der Verdauung und
erhält im Gegenzug Nahrung.

Flechten
Eine rein pflanzliche Symbiose sind die Flechten.
Hier leben entweder Alge und Pilz oder Pilz und Cyanobakterium
zusammen. Flechten bedecken 8% der Erdoberfläche in ca 13500 Spezies.

_foliose - Biotische Faktoren: Parasitismus - Mistel, Würmer

Sie kommen von den Polen bis zum Äquator
vor und sind mikroskopisch klein oder groß wie Blätter. Ihre
Farben reichen von weiß zu schwarz, rot zu orange, braun, gelb oder
grün. Sie benötigen einen festen Untergrund wie Stein oder Fels.

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verschiedene Flechten

Die Alge liefert über die Photosynthese
die energiereichen organischen Stoffe, der Pilz, der 90% des Pflanzenkörpers
( Thallus) ausmacht, beschützt
die Alge vor negativen Umweltbedingungen und versorgt sie mit Mineralstoffen.

_morfo - Biotische Faktoren: Parasitismus - Mistel, Würmer

Man unterscheidet 3 verschiedene Formen.
Der prinzipielle Aufbau sieht folgendermaßen aus:

  1. Obere Cortex,
    äußere Schutzschicht (Pilz)
  2. Algenschicht durchzogen von Pilzhyphen
  3. Medulla,
    dicke Schicht farbloser Hyphen
  4. Untere Cortex
    (siehe obere)
  5. Würzelchenschicht,
    Halteorgane

Sie sind sehr empfindlich gegen atmosphärische
Umweltverschutzung wie SO2
und werden deshalb als Bioindikatoren
eingesetzt.

Wer mehr über Flechten lernen will siehe unten.

Wurzelknöllchenbakterien
Eine andere bemerkenswerte pflanzliche Symbiose gehen die Wurzelknöllchenbakterien
(Rhizobium) mit den Leguminosen ( Hülsenfrüchtler: Bohnen,
Erbsen, Erdnüsse, Lupinen, Klee
) ein. Jede Pflanze hat ihre eigene
Spezies. Diese Bakterien gehören zu den einzigen Lebewesen, die es
geschaft haben die 78% Stickstoff in der Atmosphäre zu nutzen.
Wie sie wissen, enthalten einige der wichtigsten Nährstoffe, die
Proteine N. Die Pflanzen nehmen diesen normalerweise in Form von N-haltigen
Salzen (Nitrat oder NH4+) aus dem Boden auf.

Die Bildung der Wurzeknöllchen ist sehr interessant.

  • Die Wurzeln scheiden
    Zucker und Aminosäuren aus, was die Bakterien anzieht.
  • Die Wurzelhaare sondern
    bestimmte Stoffe ab, die in den Bakterien die Bildung von Knöllchen-Genen
    hervorrufen.
  • Die Bakterien nehmen
    Kontakt mit den Wurzelhaarzellen auf, verdauen die Zellwand und infizieren
    die Zellen.
  • Sie wandern zur Wurzelrinde.
    Dort bildet sich dann die Knöllchenstruktur. Die Bakterien
    beginnen mit der Bindung des Luftstickstoffs. Dieser Prozess ist sehr
    energieverbrauchend, da das N2-Molekül sehr stabil ist.


N2 + 8H+ + 6e
+ 12ATP —> 2 NH4+ + 12 ADP + 12 Pi
Der Prozess benötigt 3 Proteine darunter die
Nitrogenase. Der Luftstickstoff
wird in NH4+ umgewandelt, den die Pflanzen
aus dem Boden aufnehmen müssten. Dieses wird an die Pflanzen abgegeben,
die daraus Aminosäuren herstellen. Die Pflanzen geben Zucker
und organische Säuren an die Bakterien ab. Die N-Fixierung
ist sehr effizient: -200Kg N/ha. In der Landwirtschaft werden diese Pflanzen
zur Gründüngung verwendet, d.h. die Pflanzen versorgen den Boden
mit Hilfe ihrer Bakterien mit Stickstoff.

Zusammenfassende Bemerkungen
zu biotischen und abiotischen Faktoren

Unsere Beispiele der Beziehungen der Organismen zu ihrer
Umwelt zeigen Gemeinsamkeiten. Jeder Organismus nützt in seinem Lebensraum
bestimmte Faktoren aus und ist speziell angepasst:

  • die Pinguine nützen die extremen Bedingungen
    um den Südpol
  • die Mikroorganismen verwenden die toten pflanzlichen
    Stoffe eines Komposthaufens
  • Die Blattläuse benutzen das unendliche Nahrungsangebot
    der Pflanzen
  • die Misteln benützen die Organe anderer Pflanzen
  • die Flechten sind Überlebenskünstler in
    allen Biomen
  • die Wurzelknöllchenbakterien nutzen ihre Fähigkeit
    zu Gunsten höherer Pflanzen.

Man nennt die Gesamtheit der Faktoren, die ein Organismus
ausnützt ökologische
Nische
.

Jedes Lebewesen besetzt eine spezielle ökologische
Nische, an die es durch die Milliarden Jahre lange Evolution optimal angepasst
ist. Falls die Umwelt sich ändert, sterben sie oder wechseln den
Standort.

Innerhalb einer Population gibt es Konkurrenz um diese
Faktoren (= innerartliche
Konkurrenz
). Bei der enormen Vermehrungsrate der Blattläuse
und dem sehr großen Angebot an pflanzlicher Nahrung besteht diese
zwischen den Blattläusen jedoch kaum. Auch bei den Pinguinen und
Flechten ist dies kein Problem. In einem Wald oder einer Wiese jedoch
besteht je nach Klima sehr wohl eine Konkurrenz um Nahrung für z.
B. Kaninchen, oder Rehe oder Greifvögel, Störche, Reiher, Füchse
usw.

Dazu kommt weiterhin die Konkurrenz zwischen den Arten
(= zwischenartliche
Konkurrenz
) Im Komposthaufen bauen verschiedene Bakterien das
organische Material ab. Solange die Nahrunsmenge groß ist, können
alle davon leben, wird sie kleiner reduziert sich auch die Bakterienzahl.
Ändert sich die Umwelt, wird z. B. die Temperatur zu hoch können
nur die thermophilen Organismen überleben und weichen so der Konkurrenz
aus.


Abb. 43

Asterix
Asterix1 - Biotische Faktoren: Parasitismus - Mistel, Würmer

 

 


Abb. 44

Mistel
mistle - Biotische Faktoren: Parasitismus - Mistel, Würmer

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Abb. 45

Kormophyt

kormop1 - Biotische Faktoren: Parasitismus - Mistel, Würmer

 


Abb. 46

Sprossquerschnitt

spross4 - Biotische Faktoren: Parasitismus - Mistel, Würmer

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Abb. 47
Ausschnitt aus einem Baumquerschnitt mit einer Mistel
 

 


Abb. 48

Spulwurm des Menschen
M0pt6uik - Biotische Faktoren: Parasitismus - Mistel, Würmer
Ascaris lumbricoides ein
Fadenwurm (Nematoden)

 

 

 


Abb. 49

Bandwurm

hym1 - Biotische Faktoren: Parasitismus - Mistel, WürmerHymenolepsis nana

 

 


Abb. 50
Escherichia Coli
 

ecoli91 - Biotische Faktoren: Parasitismus - Mistel, Würmer

 


Abb. 51
Flechte = Alge + Pilz
 
 

_hausto - Biotische Faktoren: Parasitismus - Mistel, Würmer

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Abb. 52
leguminosen mit Wurzelknöllchenbakterien
 
 

_nf2 - Biotische Faktoren: Parasitismus - Mistel, Würmer

 

Weiterführende Quellen:

Flechtenhttp://www.tau.ac.il/botany/Tela/lichen.html
http://www.botany.hawaii.edu/cpsu/
Mistelnhttp://www.botanical.com/botanical/mgmh/m/mistle40.html
http://www.for.gov.bc.ca/tasb/legsregs/fpc/fpcguide/dwarf/dwarftoc.htm
Parasiten des Menschenhttp://www.cdfound.to.it/HTML/atlas.htm
N2-Fixierunghttp://www.co2science.org/journal/2000/v3n23b3.htm
http://commtechlab.msu.edu/CTLProjects/dlc-me/zoo/
Biologische Schädlingsbekämpfung:http://www.nysaes.cornell.edu/ent/biocontrol/
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