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8.3: Früchte und Verbreitung - Biologie

8.3: Früchte und Verbreitung - Biologie



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Lernziele

  • Beschreiben Sie den Übergang von Eierstock und Eizelle zu Frucht und Samen.
  • Verwenden Sie die Merkmale von Früchten, einschließlich der Morphologie der Fruchtwand, um den Fruchttyp zu identifizieren.
  • Verwenden Sie die Eigenschaften von Früchten, um das Ausbreitungsmittel für die Samen einer Pflanze vorherzusagen.

Alle Blumen werden zu Früchten (Abbildung (PageIndex{1})). Dies mag zunächst überraschen, da das, was wir kulturell als Frucht bezeichnen, etwas anders ist als die botanische Definition. Viele der "Gemüse" und anderen Pflanzenprodukte (z. B. Getreide, Hülsenfrüchte und Nüsse), die Sie aus dem Laden bekommen, sind tatsächlich Früchte! Der Begriff Angiosperm bezieht sich auf die Frucht: Angio- bedeutet Gefäß und Sperma bezieht sich auf den Samen; Früchte sind das Gefäß, das den Samen oder die Samen beherbergt. Früchte sind eine Weiterentwicklung der Eierstockwand und manchmal andere Blütenteile. Wenn die Samen reifen, setzen sie das Hormon Auxin frei, das die Wand des Eierstocks dazu anregt, sich zur Frucht zu entwickeln. Tatsächlich können kommerzielle Obstbauern die Fruchtentwicklung in unbestäubten Blüten stimulieren, indem sie synthetisches Auxin auf die Blüte aufbringen. Dieser Kapitelabschnitt behandelt die Anatomie einer Frucht, einschließlich des Eierstocks, verschiedener Fruchtarten und schließlich, wie diese Früchte auf verschiedene Ausbreitungsmechanismen spezialisiert sind.

Eine Frucht ist definiert als gereifter Eierstock, Blüte oder ganzer Blütenstand. Je nachdem, wie diese Teile zusammenwirken, um die Frucht zu bilden, können wir sie in verschiedene Fruchtarten einteilen. Die Perikarp (Abbildung (PageIndex{2})), die sich aus den Exokarp, Mesokarp, und Endokarp, wird von der Eierstockwand abgeleitet.

Anatomie der Eierstöcke

Ein unbefruchtetes Ovar, wie in Abbildung (PageIndex{3}) gezeigt, enthält ein oder mehrere sich entwickelnde Samenanlagen hergestellt in Fächern namens locules. Innerhalb der Samenanlage ist das Megasporangium von Gewebe innerhalb des sogenannten Integuments umgeben. Beides sind diploide Gewebe des Sporophyten. Innerhalb des Megasporangiums wird eine diploide Megasporen-Mutterzelle produziert, die sich durch Meiose teilt, um den haploiden Megagametophyten zu produzieren (siehe Kapitel 2.6.3 für eine Auffrischung des Lebenszyklus von Angiospermen). Jede Eizelle ist mit einer Ernährungsregion des Eierstocks verbunden, die als bezeichnet wird Plazenta durch einen Gewebestrang namens Funiculus. Der Sporophyt unterstützt die sich entwickelnde Eizelle durch diesen Gewebeweg. Vor der Befruchtung gibt es eine kleine Lücke in der Haut, die als bezeichnet wird Mikropyle.

Nach der Befruchtung werden die Eizellen Saat. Die Mikropyle schließt sich und das Integument wird zum Samenschale. Das Megasporangium, genannt die Kern, dient als Nährgewebe für den sich entwickelnden Embryo. Angiospermen bieten der sich entwickelnden Zygote eine zusätzliche Nahrungsquelle, die Endosperm. Die Eierstockwand entwickelt sich zur Fruchtwand.

Fruchtarten

Früchte können je nach Herkunft in einfache, aggregierte, multiple oder akzessorische Früchte eingeteilt werden (Abbildung (PageIndex{11})). Entwickelt sich die Frucht aus einem einzigen Fruchtblatt oder verwachsenen Fruchtblättern eines einzelnen Fruchtknotens, wird sie als a . bezeichnet einfaches Obst, wie in Nüssen und Bohnen gesehen. Ein aggregierte Frucht ist eine, die sich aus mehr als einem Fruchtblatt entwickelt, aber alle in derselben Blüte stehen: Die reifen Fruchtblätter verschmelzen zu der gesamten Frucht, wie bei der Himbeere. EIN mehrere Früchte entwickelt sich aus einem Blütenstand oder einer Blütentraube. Ein Beispiel ist die Ananas, bei der die Blüten zu einer Frucht verschmelzen.

Früchte können sein trocken oder fleischig. Ein Beispiel für Trockenfrüchte ist eine Erdnuss (Arachis), die Schale der Erdnuss ist die Fruchtwand, die bei der Reife trocken ist. Beispiele für fleischige Früchte sind Äpfel (Malus) oder Orangen (Zitrusfrüchte), wo die Fruchtwand oder ein anderer Teil der Blütenstruktur mit Flüssigkeit aufquillt.

Trockenfrüchte können weiter unterteilt werden in Dehicent Früchte, die sich bei Reife öffnen, oder indehisent Früchte, die sich nicht selbstständig öffnen. Schizocarp Früchte liegen dazwischen: Sie öffnen sich nicht, sondern zerbrechen in mehrere Teile (normalerweise die einzelnen Fächer), und jeder Teil enthält einen Samen im Inneren. Ahornfrüchte zum Beispiel bestehen aus zwei „Flügeln“, von denen jeder einen Teil der vollen Frucht und einen Samen enthält.

Darüber hinaus können Früchte monomer (1-samig) wie eine Nuss oder eine Achäne sein oder mehrere Samen tragen (wie der Follikel in einer Tulpe, Tulipa).

Zubehör Früchte

Zubehör Früchte (manchmal auch falsche Früchte genannt) stammen nicht aus dem Fruchtknoten, sondern aus einem anderen Teil der Blüte, wie dem Gefäß (Abbildung (PageIndex{4})) oder dem Hypanthium (Abbildung (PageIndex{5} )).

Dichotome Schlüssel zu gewöhnlichen Früchten

Verwenden Sie den folgenden dichotomen Schlüssel, um Fruchtarten zu identifizieren! Hinweis: Wenn der fleischige Teil der Frucht aus etwas anderem als dem Eierstock besteht, ist dies ein Zubehör Obst.

1. Frucht von einem Fruchtblatt einer Blume ........[Einfache Frucht].... 2

1. Früchte von mehr als einem Fruchtblatt oder von einem Blütenstand .... 16

2. Bei Reife fleischig .................................................. 3

2. Bei Reife trocken ................................................ 8

3. Dünnes Exokarp, fleischiges Mesokarp, steiniges Endokarp um einzelne, große Samen .............. Steinfrucht

3. Obst nicht wie oben beschrieben.................................................. ................................................................ .. 4

4. Samen in linearer Reihenfolge, getrennt von der Fruchtknotenwand, Fruchtwand spaltet sich an zwei Nähten ... Hülsenfrucht (unreif)

4. Obst nicht wie oben beschrieben.................................................. ....................................... 5

5. Papierartiges Endokarp bildet einen Kern. Abgeleitet von einer perigynen Blüte............Pome

5. Endokarp fleischig (kein papierartiger Kern) .......................................... ................ 6

6. Dünnes Exokarp, fleischiges Mesokarp, ein bis viele Samen .................................. Beere

6. Exokarp verdickt und ledrig (modifizierte Beeren) ………......... 7

7. Exokarp und Mesokarp bilden ledrige Rinde, die mit saftgefüllten Trichomen gefüllt sind ……...Hesperidium

7. Exokarp bildet zähe Haut/Schwarte, dickes Mesokarp, nicht in einzelne Locules unterteilt ........... Pepo

8. Dehiszenz (spaltet sich bei Reife auf), normalerweise viele Samen ....... 9

8. Indehiszent (spaltet sich nicht auf), normalerweise einsamig .......... 12

9. Abgeleitet von einem Fruchtblatt mit einer Wurzel ............................ 10

9. Abgeleitet von einem Fruchtblatt mit mehr als einer locule ............ 11

10. Dehisting entlang einer Naht .................................. Follikel

10. Auftrennen entlang zweier Nähte ......................... Hülsenfrucht

11. Von zwei Fächern mit einer zentralen Scheidewand .............. Silique (länglich) oder Silikula (rund)

11. Von mehr als zwei locules.................................. Kapsel

12. Eierstockwand verlängert sich zu einem Flügel .................. Samara

12. Nicht geflügelte Früchte .................................................. .. 13

13. Außenwand nicht besonders dick oder hart, Samen klein ... 14

13. Außenwand gehärtet, Saat relativ groß ................ 15

14. Samen nicht fest mit Fruchtwand verbunden ................ Achäne

14. Samen mit Fruchtwand verschmolzen, Körner ......................... Karyopse

15. Steinige Fruchtwand umgibt einen großen Samen .......................................... .... Nuss

15. Relativ dünnes Exokarp, faseriges Mesokarp, einzelne große Samen .............. (trocken) Steinfrucht

16. Abgeleitet von einer Blume mit vielen freien Fruchtblättern ...... Aggregat Obst

16. Abgeleitet von einem Blütenstand (viele Röschen) ........... Mehrere Früchte

Obst- und Samenausbreitung

Die Frucht hat einen einzigen Zweck: die Samenverbreitung. Samen, die in Früchten enthalten sind, müssen weit von der Mutterpflanze entfernt werden, damit sie günstige und weniger konkurrenzfähige Bedingungen zum Keimen und Wachsen vorfinden. Früchte fördern die Verbreitung ihres Samengehalts auf vielfältige Weise:

  • Ballistisch. Einige Früchte öffnen sich beim Trocknen explosionsartig und stoßen ihre Samen aus. Die Schoten vieler Hülsenfrüchte (z. B. Glyzinien) tun dies.
  • Wind. Vom Wind verstreute Früchte sind leicht und können flügelartige Anhängsel haben, die es ihnen ermöglichen, vom Wind getragen zu werden. Einige haben eine Fallschirm-ähnliche Struktur, um sie über Wasser zu halten.
  • Wasser. Viele Wasser-Angiospermen und Uferbewohner (z. B. die Kokospalme) haben schwimmende Früchte, die von Wasserströmungen an neue Standorte getragen werden.
  • Tierische Bindung. Die Cocklebur und Sticktights erreichen die Verbreitung ihrer Samen, indem sie am Fell (oder an der Kleidung) eines vorbeikommenden Tieres kleben.
  • Verschlucken von Tieren. Nüsse und Beeren locken Tiere zum Verzehr. Begraben und vergessen (Nüsse) oder durch ihre g.i. unversehrt (Beeren), können die Samen in einiger Entfernung von der Mutterpflanze enden.

Alle oben genannten Mechanismen ermöglichen es, dass Samen durch den Weltraum verteilt werden, ähnlich wie die Nachkommen eines Tieres an einen neuen Ort ziehen können. Die Samenruhe ermöglicht es Pflanzen, ihre Nachkommen im Laufe der Zeit zu verbreiten: etwas, das Tiere nicht können. Ruhende Samen können Monate, Jahre oder sogar Jahrzehnte auf die richtigen Bedingungen für die Keimung und Vermehrung der Art warten. Diese ruhenden Samen können sich im Boden ansammeln und eine Samenbank. Bereiche, die anfällig für Störungen wie Feuer sind, verlassen sich oft auf die Samenbank, um Pflanzengemeinschaften nach einer Störung zu regenerieren.

Ballistik

Bei der ballistischen Ausbreitung werden Samen aus der Frucht geschossen. Dies kann durch einen Aufbau von Turgordruck innerhalb der Frucht (wie bei Zwergmisteln und Wildgurken), einer Drehbewegung oder einer anderen Methode erreicht werden. Sehen Sie sich das Video (PageIndex{1}) an, um die Ausbreitung von ballistischem Saatgut in Aktion zu sehen!

Wind

Vom Wind verbreitete Früchte, wie Samaras oder die Achänen eines Löwenzahns, sind im Allgemeinen geflügelt (Abbildung (PageIndex{6})). Beim Löwenzahn ist jede Achäne an einem modifizierten Kelch befestigt, der eine schirmartige Struktur bildet, um den Wind aufzufangen.

Wasser

Einige Früchte, wie die einiger Wasserpflanzen wie Lotus oder Pflanzen, die an das Leben auf Inseln angepasst sind, sind auf die Wasserverteilung spezialisiert. Dabei handelt es sich normalerweise um eine schwimmfähige Fruchtwand, wie bei der faserigen Schale der wasserdispergierten Kokosnuss. In ähnlicher Weise produzieren Weiden- und Silberbirken leichte Früchte, die auf Wasser schwimmen können. Sehen Sie sich das Video (PageIndex{2}) an, um die Reise einer im Wasser verteilten Seebohne zu sehen.

Tiervektoren

Viele Früchte haben sich entwickelt, um Tiere zur Verbreitung zu verwenden. Früchte mit klettverschlussartigen Fortsätzen oder klebrigen Perikarpen heften sich an Säugetierfell oder Vogelfüße und werden an einen neuen Ort transportiert, ohne eine Reise durch den Verdauungstrakt überleben zu müssen (Abbildung (PageIndex{7})). Andere Früchte haben sich auf die Nahrungsaufnahme durch Tiere spezialisiert. Darunter sind die Früchte, die wir normalerweise als Früchte bezeichnen, die typischerweise süß, fleischig, oft hell gefärbt und zum Verzehr bestimmt sind. Die Samen müssen entweder den Verdauungstrakt überleben, später in nährstoffreichem Substrat abgelagert werden, oder sie sind auf schlampige Esser angewiesen, die einige der Samen verteilen, während sie andere fressen.

Einige von ihnen sind hochspezialisiert, mit einer einzelnen Tierart oder -gruppe als beabsichtigter Verbreitungsvektor. Zum Beispiel sind scharfe Paprikaschoten wie Habañero-Chilis scharf, weil sie eine Verbindung namens Capsaicin enthalten (siehe Abbildung (PageIndex{8})). Sie neigen auch dazu, rot zu sein. Dies liegt daran, dass sich diese Paprika auf Vogelverbreitungsvektoren spezialisiert haben. Sowohl Vögel als auch Säugetiere werden von der Farbe Rot angezogen. Säugetiere haben jedoch oft einen gründlicheren Verdauungstrakt, was bedeutet, dass Samen mehr in Schutz investieren müssen, um die Reise zu überleben. Säugetiere wie Sie und ich interpretieren Capsaicin jedoch als scharf, vielleicht schmerzhaft und werden oft davon abgeschreckt (obwohl viele Ausnahmen beim Menschen gelten), während Vögel gegen diese Effekte immun sind. Aufgrund dieses interessanten Unterschieds in der Physiologie fügen einige Leute Cayennepfeffer zu ihren Talgdrüsenhäuschen hinzu, um die Eichhörnchen fernzuhalten.

Einige Tiere, wie Eichhörnchen, vergraben Samen enthaltende Früchte für den späteren Gebrauch; findet das Eichhörnchen seinen Fruchtvorrat nicht und sind die Bedingungen günstig, keimen die Samen. Einige Vögel sind auch dafür bekannt, Nüsse für später zwischenzuspeichern. Pflanzen, die Nüsse produzieren, sind in der Regel auf dieses Speicherverhalten in ihren Tierverbreitern angewiesen.


Verbreitung von Früchten und Samen

Normalerweise produziert eine Pflanze eine große Anzahl von Früchten und Samen. Manche Früchte werden von Menschen aus eigenem Interesse von einem Ort zum anderen getragen, z.B. Litchi, Mango, Jackfruit etc. Bei manchen Pflanzen bleiben Früchte und Samen direkt unter dem Baum zurück. Auch hier werden bei einigen Pflanzen Früchte und Samen durch verschiedene Mittel von der Mutterpflanze weggenommen und in entfernte Gebiete verteilt. Dieser Prozess der Verteilung von Früchten und Samen in einen entfernten Bereich von ihrer Mutterpflanze auf verschiedene Weise wird als Verbreitung von Früchten und Samen bezeichnet. Üblicherweise erfolgt die Verbreitung von Früchten und Samen auf folgende Weise. Hier eine kurze Diskussion.

(1) Verbreitung durch Wind: Samen vieler Pflanzen werden vom Wind weggetragen und an entfernten Orten verteilt. Diese Arten von Früchten und Samen sind sehr leicht, klein und mit Flügeln versehen. So kann der Wind diese Samen leicht an verschiedene Orte tragen. Früchte der Sonnenblume haben Pappus, bei Chhagalbati ist der Stil anhaltend und gefiedert, bei Mehogany und Shajina gibt es flache Anhängsel in den Samen. Die Samen von Akonda und Chhatim sind mit Haaren versehen. So können Früchte und Samen dieser Pflanzen leicht durch den Wind reisen und an entfernte Orte verstreut werden. Gelegentlich finden wir Samen von Chhatim und Akonda, die im Wind fliegen.

(2) Verbreitung durch Wasser: Shapla, Padma oder sogar Kokos schwimmen auf dem Wasser und ziehen an entfernte Orte. Faserige oder schwammige Gewebe bedecken ihre Früchte und Samen, so dass sie sehr leicht auf dem Wasser schwimmen.

(3) Verbreitung durch Explosion von Früchten: Es gibt einige Früchte, die beim Platzen eine Schwingung erzeugen. Durch die Vibrationskraft werden die Samen weit gestreut. Rizinus, Erbse, Dopati usw. sind Früchte dieser Art.

(4) Verbreitung durch Tiere: Die Früchte einiger Pflanzen haften am Körper von Tieren und werden von einem Ort zum anderen getragen. Früchte von Prem Kata (cluysopogon Aciculatus), haben klebrige Drüsen an ihren Körpern, Khagra (Xantiuun !talcum) hat Haken an ihrem Körper usw.

(5) Verbreitung durch Vögel: Manche Früchte werden von Vögeln auf ihren Schnäbeln in weite Entfernung getragen. Litschi ist eine dieser Obstsorten. Vögel fressen einige Früchte, aber ihre Samen können nicht verdaut werden und kommen mit dem Stuhl heraus und daraus wachsen Setzlinge, z.B. Dattelpalme, Plstun, Tamarinde, Flats etc.

Außerdem trug der Mensch bereitwillig viele Früchte und Samen von einem Ort zum anderen, sogar von einem Land zum anderen.


Dispersion

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Dispersion, in der Biologie, die Verbreitung oder Streuung von Organismen über Zeiträume innerhalb eines bestimmten Gebiets oder über die Erde.

Die am engsten mit dem Studium der Dispersion verflochtenen Disziplinen sind Systematik und Evolution. Die Systematik befasst sich mit den Beziehungen zwischen Organismen und umfasst die Einteilung des Lebens in geordnete Gruppen, die die für die gesamte Biologie wesentlichen detaillierten Informationen liefern. Das Studium der Evolution entstand aus einer Kombination von Systematik und Streuung oder Verteilung, wie sowohl Charles Darwin als auch Alfred Russel Wallace, Pioniere der Evolutionsbiologie, bezeugten, und ein Verständnis des Prozesses der natürlichen Selektion wiederum hat die Gründe für Veränderungen beleuchtet Verbreitung in der Erdgeschichte.

Eine bestimmte Art von Organismen kann eines von drei möglichen Ausbreitungsmustern in einem bestimmten Gebiet etablieren: ein zufälliges Muster ein aggregiertes Muster, bei dem sich Organismen in Klumpen versammeln, oder ein einheitliches Muster mit ungefähr gleichem Abstand der Individuen. Die Art des Musters ergibt sich oft aus der Art der Beziehungen innerhalb der Bevölkerung. Soziale Tiere wie Schimpansen neigen dazu, sich in Gruppen zu versammeln, während territoriale Tiere wie Vögel dazu neigen, einen gleichmäßigen Abstand einzunehmen. Um eine genaue Ablesung dieser Muster zu erhalten, muss dem Umfang der Studie besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden. Wenn eine Gruppe von Affen drei weit voneinander entfernte Bäume besetzt, ist ihr Abstand offensichtlich aggregiert, aber in jedem Baum kann ihr Abstand einheitlich erscheinen.

Die Verteilung kann durch Tageszeit, Monat oder Jahr beeinflusst werden. Die häufigste Form der Verteilungsänderung tritt bei wandernden Tieren auf, die in den Sommermonaten reichlich vorhanden sein kann und im Winter praktisch nicht vorhanden ist. Die Kräfte, die die Ausbreitung von Organismen bestimmen, sind entweder vektoriell (gerichtete Bewegung), dh verursacht durch Wind, Wasser oder eine andere Umweltbewegung, oder stochastisch (zufällig), wie im Fall des Jahreszeitenwechsels, der keinen Hinweis gibt wo sich die sich ausbreitenden Organismen letztendlich ansiedeln können. Die Verbreitung kann auch durch die Wechselbeziehung der Arten untereinander oder mit Nährstoffen beeinflusst werden. Die Konkurrenz zwischen Arten, die auf die gleichen Nahrungsarten angewiesen sind, führt oft zur Ausrottung einer Art, ebenso wie der Umfang der Pflanzenwelt oft die Grenzen des Territoriums einer Art bestimmt.

Die Unregelmäßigkeiten der meisten Verbreitungsmuster werden bei Lebensformen vereinfacht, die von relativ begrenzten Lebensräumen abhängig sind, wie bei den Gezeitenmollusken, die entlang felsiger Meeresküsten eine fast lineare Verteilung aufweisen. Einige Arten, allen voran der Mensch und die von ihm abhängigen Tiere, sind weltweit verbreitet.

Sowohl bei Pflanzen als auch bei Tieren findet die Verbreitung in der Regel zum Zeitpunkt der Fortpflanzung statt. Unter Verbreitung versteht man die Verbringung einzelner Organismen von ihrem Geburtsort zu anderen Brutstätten. Wenn Menschen aufgrund von Überfüllung gezwungen sind, sich außerhalb ihres Geburtsgebiets zu bewegen, um einen Partner oder eine Nahrung zu finden, entstehen gelegentlich neue Populationen. Insekten zeigen in dieser Hinsicht oft ausgeprägte Fähigkeiten. Ostafrikanische Heuschrecken wurden in zwei Formen gefunden, einer hellgrünen Sorte, die träge und einsam ist, und einer hochmobilen, gruppenorientierten, dunklen Form, die in enormen Mengen schwärmt und alles Pflanzenmaterial auf ihrem Weg frisst. Es wurde festgestellt, dass, wenn die Jungen der grünen Sorte in großen, eingeschnürten Gruppen aufgezogen werden, sie sich bei der Reife in die dunkle Form verwandeln. Dies wird als Phasenpolymorphismus bezeichnet. Wenn ihre Zahl zunimmt und das Nahrungsangebot knapper wird, unterliegen die Heuschrecken Entwicklungs- und Verhaltensänderungen, um ein möglichst breites Verbreitungsmuster zu erzeugen.

Gelegentlich schränkt die natürliche Auslese die Verbreitung einer Art ein. Auf hohen Berggipfeln und abgelegenen Inseln beispielsweise ist die Dominanz von flugunfähigen Vögeln und Insekten bemerkenswert.

Organismen werden auch durch passive Mittel wie Wind, Wasser und andere Lebewesen verbreitet. Diese Methode ist kaum weniger effektiv, als Spinnen, Milben und Insekten mit Flugzeugen über dem Pazifik bis zu 3.100 km vom Land entfernt gesammelt wurden. Pflanzen verbreiten ihre Samen und Sporen regelmäßig durch die Einwirkung von Wind und Wasser, oft mit morphologischen Anpassungen, um ihre potenzielle Reichweite zu erhöhen, wie im Fall von Wolfsmilchsamen.

Samen werden auch von Tieren verbreitet, oft als unverdautes Material in den Exkrementen von Vögeln oder Säugetieren oder durch Anheften an Tiere über eine Reihe von Haken, Widerhaken und klebrigen Substanzen. Parasiten nutzen regelmäßig entweder ihre Wirte oder andere Lebewesen als Verbreitungsmechanismen. Das Myxomavirus, ein Parasit bei Kaninchen, wird von Mücken übertragen, die bis zu 64 km weit reisen können, bevor sie ein anderes Kaninchen infizieren.

Berge und Ozeane können die Ausbreitung von Organismen ebenso wirksam behindern wie Wüstenabschnitte oder andere klimatologische Extreme. Einige Organismen können diese Barrieren überwinden, Vögel können den Ärmelkanal überqueren, während Bären dies nicht können. In solchen Fällen werden die Wege der mobileren Tiere als Filterrouten bezeichnet.

Im Laufe der geologischen Zeitalter gab es viele dramatische Veränderungen im Klima, die die Verbreitung und sogar das Überleben vieler Lebensformen beeinflusst haben. Darüber hinaus scheinen die Kontinente großräumige Verschiebungen erfahren zu haben (sehen Kontinentaldrift), die viele Arten voneinander trennt und ihre eigenständige Entwicklung fördert. Aber der größte Faktor bei der Verbreitung von Organismen war, zumindest während der letzten 10.000 Jahre, der menschliche Einfluss.

Dieser Artikel wurde zuletzt von William L. Hosch, Associate Editor, überarbeitet und aktualisiert.


8.3: Früchte und Verbreitung - Biologie

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18 - Evolution der Ausbreitungsbiologie und Ökophysiologie von Angiospermenfrüchten und -samen: Morphologische, anatomische und chemische Beweise aus Fossilien

Dieses Kapitel dokumentiert den Evolutionsgrad der Ausbreitungsbiologie und der ökophysiologischen Strategien, die das Paläogen erreicht hatte. Federn, die das „Schwimmen“ in der Luft ermöglichen oder die Orientierung bei der Landung unterstützen können, fehlten in den kreidezeitlichen Floren und waren im Paläogen von äußerst geringer Diversität. Im Gegensatz zu Plumes waren Flügel, die aerodynamische Eigenschaften verleihen können, die unterschiedliche Ausbreitungsbahnen und -verhalten begünstigen, in paläogenen Floren sehr weit verbreitet, sehr häufig und sehr vielfältig. Kleine Samen, einschließlich Staub und Mikrosaaten, waren in der gesamten Kreidezeit dominant. Dies kann sowohl mit der Statur der Mutterpflanze als auch mit einer spezifischen Ausbreitungsstrategie zusammenhängen. Wie Federn sind Dornen auf Disseminules in paläogenen Floren sehr selten. Große trockene Nüsse und große fleischige Früchte weisen eine Eozänstrahlung auf, wobei erstere mit einer Nagetierstrahlung zusammenfällt. Die Prädation von Samen und das Überleben von Samen aus fleischigen Früchten im Darminhalt von Säugetieren weisen beide auf Wechselwirkungen, einschließlich einer möglichen Verbreitung, durch Säugetiere hin. Fossile Fruchtwände und Samenhüllen liefern eine Fülle von Informationen, die für das weitere Verständnis der Entwicklung der Keimruhe relevant sind. In Kombination haben Morphologie, Anatomie und Chemie der resistenten Schichten von Disseminules zukünftiges Potenzial als leistungsfähiges Werkzeug, um Aspekte der Frucht- und Samenphysiologie in Vergangenheit und Gegenwart zu untersuchen.


Obst- und Samenausbreitung

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Obst- und Samenausbreitung
Die Samen werden voneinander und von der Mutterpflanze weg gestreut, so dass es weniger Konkurrenz gibt. Einige Methoden der Samenverbreitung sind:
1. Wind - leicht und haben Verlängerungen, die als Fallschirme oder Flügel dienen, um den Wind aufzufangen. Beispiel: Löwenzahn, Bergahorn.
2. Tier (intern) - Früchte, die Samen mit unverdaulicher Hülle enthalten, damit sie nicht verdaut werden und in einiger Entfernung mit dem Kot der Tiere ausgeschieden werden. Beispiel: Tomate, Pflaume, Himbeere, Traube.
3. Tier (extern) - Früchte haben Haken, die sie am Fell vorbeiziehender Tiere befestigen. Beispiel: Gänsegras, Klette.
4. Explosiv/selbstfahrend - Schote aufplatzen, wenn sie reif ist und die Samen von der Pflanze weg stößt. Beispiel: Erbsenschote.
5. Wasser - leichte und schwimmfähige Früchte, die ihnen die Fähigkeit geben zu schweben. Beispiel: Kokosnüsse, Weiden und Silberbirken.

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Ergebnisse

Variation zwischen Pflanzen in Merkmalen und Fitnesskomponenten

Die Pflanzen variierten beträchtlich in der Erntegröße (Mittelwert ± 95 % Vertrauensgrenzen = 625 ± 136 Samen, Variationskoeffizient zwischen 26 und 3063 Samen = 93,5 %). Die durchschnittliche Samen- und Elaisomgröße war weniger variabel als die Kulturpflanzengröße (CVs von 18,0 % bzw. 28,6 %), aber ihre Variationsbreite war immer noch beträchtlich (mittlere Samengröße: 11,1 ± 0,5 mg, Bereich 4,4–16,0 mg mittlere Elaiosomgröße: 0,7 ± 0,1 mg, Bereich 0,35–1,0 mg). Die durchschnittliche Samenentfernung war relativ gering (11,0 ± 4,4%), aber sehr variabel (CV = 171,9%) und überspannte den gesamten Bereich von Null (23 Pflanzen) bis 100% (1 Pflanze). Die große Streuung bei Saaternte und -entnahme führte zu einer extrem unterschiedlichen Gesamtzahl der ausgestreuten Samen (92,4 ± 48,2 Samen, Bereich 0–1327 Samen, VK = 223,3%). Die Pflanzengröße war nicht signifikant mit der Samenentfernungsrate verbunden (RS = 0.22, P = 0,063), aber es korrelierte stark mit der Gesamtzahl der verteilten Samen (RS = 0.65, P < 0,001).

Die Samenprädation nach der Verbreitung war im Allgemeinen gering, wobei die meisten Samen der Samenprädation entkamen (87,4 ± 8,3% für dispergierte Samen und 90,6 ± 6,1% für nicht dispergierte Samen). Im Gegensatz dazu beobachteten wir niedrige Werte für das Auflaufen der Sämlinge (24,8 ± 7,7% vs. 17,8 ± 6,1% für verteilte bzw. nicht dispergierte Samen) und das Überleben (17,2 ± 10,2% vs. 16,8 ± 9,7% für dispergierte bzw. nicht dispergierte Samen). Keine der Fitnesskomponenten nach der Ausbreitung unterschied sich zwischen verstreuten und nicht verstreuten Samen (Flucht vor Prädation: T121 = −0.6, P = 0,53 Keimlingsaufgang: T121 = 1.4, P = 0,15 Überleben der Sämlinge: T68 = 0.15, P = 0.96).

Selektion bei der Ausbreitung nach Samen- und Elaisomgröße

Ameisen übten eine signifikante Selektion auf die Samengröße aus, aber nicht auf die Elaisomgröße, wenn beide Merkmale zusammen betrachtet wurden (Tabelle 2). Für diese Merkmale wurde keine korrelative Selektion gefunden. Die Selektion nach der Samengröße war tendenziell störend, wie durch den marginal signifikanten und positiven quadratischen Term (Tabelle 2) angezeigt, jedoch mit einem deutlichen Trend zu Pflanzen mit großen Samen, die höhere Entfernungsraten erreichten (linearer Term der Samengröße signifikant größer als Null, Tabelle 2). Nachdem die Elaiosomengröße aus der Analyse entfernt wurde, wurde eine störende Selektion auf die Samengröße während der Ausbreitung durch Bootstrap-Schätzungen des Selektionsgradienten bestätigt (siehe Auswahl für die Fitnesskomponente zur Samenentfernung WR in Tabelle 3).

Diaspor-Eigenschaft Linear (β ± 1 SE) Quadratisch (β ± 1 SE) Korrelation (γ ± 1 SE)
Samengröße 0.46 ± 0.17 0.34 ± 0.20* 1.02 ± 0.64
Größe des Elaiosoms −0.22 ± 0.19 −3.82 ± 1.94
Fitnesskomponente Routen für Mütterfitness
Verstreute Samen Undispergierte Samen
Linear Quadratisch Linear Quadratisch
Samenentfernung (WR) 0.262 (−0.190/0.696) 0.640 (0.032/1.290) −0.040 (−0.119/0.019) −0.064 (−0.172/0.010)
Flucht ins Raubtier (WP) 0.056 (−0.093/0.212) −0.125 (−0.343/0.068) 0.021 (−0.036/0.083) −0.010 (−0.094/0.094)
Sämlingsbetrieb (We) 0.136 (−0.186/0.453) −0.581 (−1.156/−0.148) 0.558 (−0.156/1.240) 0.386 (−0.471/1.329)
Kumulative Fitness 0.137 (−0.168/0.439) −0.640 (−1.044/−0.300) 0.718 (0.043/1.229) 0.404 (−0.415/1.330)
Gesamtfitness (WT)*
Linear Quadratisch
0.691 (0.007/1.193) 0.347 (−0.420/1.271)
  • Das Gesamtauswahlmuster als Ergebnis der Summe der über beide Routen erhaltenen Fitness wird ebenfalls gezeigt. Auswahlgradienten mit 95 % KI (in Klammern) von Bootstrap-Schätzungen, die Null nicht überlappen, sind fett gedruckt. Beachten Sie, dass im Gegensatz zu den stadienspezifischen Fitnesskomponenten die in Selektionsanalysen verwendeten kumulativen und Gesamtfitnessschätzungen Saatkulturdaten beinhalten (siehe Methoden).
  • *Summe der dispergierten und nicht dispergierten Saatwege (siehe Text für Details).

Stufenspezifische Auswahl der Samengröße für dispergierte und nicht dispergierte Samen

Für dispergierte Samen gab es eine signifikante stabilisierende Selektion auf die Samengröße während der Setzling-Etablierung, aber es gab keine signifikante Selektion durch Flucht vor der Prädation (Tabelle 3). Die Selektion, die anhand der kumulativen Fitness auf dispergierten Samen gemessen wurde, stabilisierte sich (Tabelle 3), was bedeutet, dass Pflanzen mit mittlerer mittlerer Samengröße in Ameisennestern bevorzugt wurden. Dieses stabilisierende Muster wurde weiter durch die Tatsache bestätigt, dass die beobachtete mittlere Samengröße der Population (11,1 mg) innerhalb des Konfidenzintervalls für das Maximum der über diese Route erkannten Fitnessoberfläche lag (95%-Konfidenzintervall für das Maximum = 10,89–11,60 mg). . Somit war ein Selektionskonflikt zwischen der Entfernung von Ameisensamen und der Selektion nach der Verbreitung offensichtlich, insbesondere bei der Setzling-Etablierung (Abb. 1). Bei nicht dispergierten Samen wurde in den Stadien nach der Verbreitung keine signifikante Selektion festgestellt, aber der Selektionsgradient der Samengröße für nicht dispergierte Samen wurde gerichtet und positiv, wenn die kumulative Fitness über diesen Weg berücksichtigt wurde (Tabelle 3). Mütterliche Pflanzen, die größere Samen produzierten, hatten eine größere Fitness, da die Wahrscheinlichkeit der Keimlingsbildung mit der Samengröße zunahm. Kurz gesagt veranschaulichen unsere Ergebnisse gegensätzliche kumulative Selektionsmuster zwischen verteilten und nicht verteilten Routen.

Eignungsfunktionen für die Auswahl der Samengröße bei der Ausbreitung und nach der Ausbreitung für dispergierte Samen. Signifikante Selektion wird durch dicke Linien gekennzeichnet, nichtsignifikante Selektion durch dünne Linien (siehe auch Tabelle 3). Die berücksichtigten Fitnesskomponenten sind Ausbreitungswahrscheinlichkeit (durchgezogene Linie), Flucht vor Saatprädation (gestrichelte Linie) und Setzling-Etablierung (gestrichelte Linie).

Gesamtselektion und mittlere Korngrößenverteilung

Die Gesamtselektion nach der Samengröße, geschätzt als Kovariation zwischen der mittleren Samengröße der Pflanze und der Gesamtfitness (die Summe der kumulativen Pflanzenfitness durch dispergierte und nicht dispergierte Samenrouten) war signifikant direktional und positiv (Tabelle 3 und Fig. 2). Tatsächlich ähnelte es dem Selektionsmuster über den undispergierten Saatweg (siehe Abb. 1). Dies lag hauptsächlich an der Tatsache, dass die Gesamtfitness über die nicht verteilte Saatroute (RS = 0.99, P < 0,001). Im Gegensatz dazu stand die Samenentfernungsrate in keinem Zusammenhang mit der Gesamtfitness (RS = 0.124, P = 0,3). In ähnlicher Weise war die kumulative Fitness über die verteilte Route weitgehend unabhängig von der Gesamtfitness (RS = 0.0098, P = 0,93), sowie zur kumulativen Fitness durch die unzerstreute Route (RS = 0.039, P = 0,75). Daher wurden Pflanzen mit großen Samen als Folge der Überdominanz der nicht verteilten Samenroute in Bezug auf die Fitness bevorzugt.

Gesamtselektion nach Samengröße als Ergebnis der Summe der kumulativen Selektion durch die ausgestreuten und nicht ausgestreuten Saatrouten für Fitness (durchgezogene Linie). Das Ergebnis eines an die Gesamtfitness angepassten kubischen Splines wird ebenfalls gezeigt (gestrichelte Linie). Selektionskurven werden der Häufigkeitsverteilung der mittleren Pflanzensamengröße in der Population überlagert, und die Richtung der Änderung der mittleren Samengröße, die durch die resultierende Selektion hervorgerufen wird, wird mit einem Pfeil eingezeichnet.

Ein an die Gesamtfitnessschätzungen angepasster kubischer Spline legt nahe, dass die modale Saatgröße in der Population (Abb. 2) derzeit kleiner ist als das von der Selektionsfunktion vorhergesagte Optimum.

Selektive Szenarien für Folgen der Samenverbreitung

Die beiden simulierten Szenarien der Ausbreitungsfolgen ergaben sehr unterschiedliche Selektionsmuster (Abb. 3). Das Selektionsmuster im Szenario der kollabierten Ausbreitung war dem beobachteten Muster ziemlich ähnlich, und die optimale Saatgröße weicht in beiden Fällen von der beobachteten modalen Saatgröße ab. Im Gegensatz dazu entspricht im Szenario ohne Etablierung über den nicht verteilten Saatweg die optimale mittlere Saatgröße dem tatsächlichen Spitzenwert der mittleren Saatgröße.

Gesamtselektion nach Samengröße unter drei verschiedenen Szenarien der Folgen der Ausbreitung: (a) keine Ausbreitung (gestrichelte Linie) und Fitness nur durch den nicht ausgestreuten Samenweg (b) die Samenausbreitung, die in der Population mit Setzlingsbildung durch die Ausbreitung beobachtet wurde und Nicht-Ausbreitungs-Weg (durchgezogene Linie) und (c) vollständiges Rekrutierungsversagen über den Nicht-Ausbreitungs-Weg für Fitness (gestrichelte Linie = ausgestreute Samen). Selektionskurven werden der beobachteten Häufigkeitsverteilung der mittleren Pflanzensamengröße in der Population überlagert. Die aufgetragenen Fitnessfunktionen sind diejenigen, die aus der quadratischen Regression erhalten wurden: w = 0.75 + 0.80S + 0.25S 2 für keine Verbreitung w = 0.84 + 0.78S + 0.16S 2 für das beobachtete Ausmaß der Samenausbreitung und w = 1.31−0.006S−0.32S 2 für gestreute Samen, wobei S = Samengröße.


Obst- und Samenausbreitung

Die Frucht hat einen einzigen Zweck: die Samenverbreitung. Samen, die in Früchten enthalten sind, müssen weit von der Mutterpflanze entfernt werden, damit sie günstige und weniger konkurrenzfähige Bedingungen zum Keimen und Wachsen vorfinden.

Einige Früchte haben eingebaute Mechanismen, damit sie sich von selbst verteilen können, während andere die Hilfe von Mitteln wie Wind, Wasser und Tieren benötigen (Abbildung). Modifikationen in der Samenstruktur, Zusammensetzung und Größe helfen bei der Verbreitung. Vom Wind verstreute Früchte sind leicht und können flügelartige Anhängsel haben, die es ihnen ermöglichen, vom Wind getragen zu werden. Einige haben eine Fallschirm-ähnliche Struktur, um sie über Wasser zu halten. Manche Früchte – zum Beispiel der Löwenzahn – haben behaarte, schwerelose Strukturen, die sich für die Verbreitung durch den Wind eignen.

Durch Wasser verbreitete Samen sind in leichten und schwimmfähigen Früchten enthalten, was ihnen die Fähigkeit verleiht zu schwimmen. Kokosnüsse sind bekannt für ihre Fähigkeit, auf dem Wasser zu schwimmen, um an Land zu gelangen, wo sie keimen können. In ähnlicher Weise produzieren Weiden- und Silberbirken leichte Früchte, die auf Wasser schwimmen können.

Tiere und Vögel fressen Früchte, und die Samen, die nicht verdaut werden, werden in einiger Entfernung mit ihrem Kot ausgeschieden. Einige Tiere, wie Eichhörnchen, vergraben Samen enthaltende Früchte für die spätere Verwendung, wenn das Eichhörnchen seinen Fruchtvorrat nicht findet und wenn die Bedingungen günstig sind, keimen die Samen. Einige Früchte, wie die Herzmuschel, haben Haken oder klebrige Strukturen, die am Fell eines Tieres kleben und dann an einen anderen Ort transportiert werden. Humans also play a big role in dispersing seeds when they carry fruits to new places and throw away the inedible part that contains the seeds.

All of the above mechanisms allow for seeds to be dispersed through space, much like an animal’s offspring can move to a new location. Seed dormancy, which was described earlier, allows plants to disperse their progeny through time: something animals cannot do. Dormant seeds can wait months, years, or even decades for the proper conditions for germination and propagation of the species.

Fruits and seeds are dispersed by various means. (a) Löwenzahnsamen werden durch Wind verbreitet, (b) Kokosnusssamen werden durch Wasser verbreitet und (c) Eicheln werden durch Tiere verbreitet, die sie zwischenspeichern und dann vergessen. (credit a: modification of work by "Rosendahl"/Flickr credit b: modification of work by Shine Oa credit c: modification of work by Paolo Neo)


Definition of Pericarp

Pericarp can define as the fruit wall that develops out of Eierstock after the process of fertilization, and differentiates into an Endokarp (innermost layer), a Mesokarp (intermediate layer), and an Exokarp (outermost layer). Sometimes, we get confused between the term pericarp and fruit, but both are different. Die Perikarp is either a dry or fleshy portion of the fruit, while Frucht wholly comprises of a pericarp (develops from an ovary wall) and a seed (develop from an ovule).

Pericarp Layers

It possesses three distinct layers:

  • Epicarp: It is the outermost layer that forms the skin or peel of the fruit.
  • Mesocarp: It is generally fleshy or dry mid portion of the fruit.
  • Endocarp: It is the inmost part surrounding the seed.

In some fruits, all these layers are sometimes difficult to discern, as only a few rows of cells are found. For instance, in fleshy fruits like orange both epicarp and mesocarp compose the peel portion, while the layers of the pericarp are not distinctly identifiable in dry fruits.

Epicarp

Epicarp (epi-“on” + carp-“fruit”) accounts for an outmost covering of the pericarp, which also called as Exokarp. It can define as the differentiated, dünn, und hart outermost layer of tissue that constitutes the fruit rind or peel. In citrus fruits, this particular portion is termed as the flavedo.

Mesocarp

Mesocarp (meso-“middle” + carp-“fruit”) accounts for a layer intermediary to the layer of epicarp and the endocarp, and also called as hypodermis. It can define as the differentiated, fleshy or dry middle layer of tissue that generally constitutes the edible portion of fruit. For instance, the majority of fruits like peach, tomato, etc. the mesocarp makes up most of the edible part.

In citrus fruits (Orange, citrus lemon etc.), the layer of the mesocarp is specifically termed as albedo or pith, which is generally getrennt prior eating. The inner rind or mesocarp of citrus species is processed to make succade.

Endocarp

Endocarp (endo-“inside” + carp-“fruit”) accounts for an innermost covering of the pericarp, which straightaway encloses the Samen. In citrus fruits, the endocarp is the only part consumed that is fractioned into some sections called Segmente. Die juice vesicles are tightly incorporated within these segments containing the fruit juices. On contrary, the stone fruits like peaches, plums, apricots, etc. an endocarp is dick und schwer. In dry fruits, it represents the hard cover enclosing the kernel of pecans, walnuts, etc., which is separated before consumption.

Salient Points

Fruits can be of two kinds (true and false), depending upon the origin of the pericarp. In the majority of fruits, pericarp or the edible portion of fruit flourish from the ovary, and called as true fruits or eucarp. Zum Beispiel, Mango is a true fruit that develops from the mature ovary.

On the contrary, the pericarp of some fruits is formed from the plant tissues or floral parts except for the ovary and known as false fruits or pseudocarp. Zum Beispiel, Apfel is a spurious or false fruit that develops from the flower thalamus.

Besides, there is another kind of class of parthenocarpic fruits that are sterile i.e. lacks seed. To exemplify, banana is a parthenocarpic fruit considering as “true fruit” that develops from the ovary or only contains pericarp.

Funktionen

Fruit pericarp mainly helps in seed dispersal and its protection.

Samenausbreitung

Pericarp comes in various colours and exudes a delectable odour that significantly helps in seed dispersal. Fruits can be dry and fleshy, so the medium of seed dispersal differs accordingly.

Dry fruits can have hard or fleshy counterparts that generally disseminate via physical factors. Seeds are ejected by pod-shattering when it attains maturity, then disperse through the Wind, and thereby adhere to the animal body for transport (epizoochory).

On the other hand, the dispersal mechanism in fleshy fruits is quite different, which often depends on animals or birds those intake the fruit (endozoochory) and disperse the seeds after ingestion and excretion.

Seed Protection

In addition to seed dispersal, an innermost layer or periplasm plays a pivotal role in seed sustenance during its developmental stages. As we have studied that an endocarp is in the closest vicinity towards the Saat that are connected to the placental layer of ovary through an umbilical structure termed as funiculus.

Die funiculus appears stalk-like and attaches to the Plazenta on the ovary wall, once it reaches the layer of the seed coat. When the fruit attains Reife, the placental layer of the plant ovary eventually gets fused with the Endokarp.

The endocarp layer often modifies into a hardened pit that protects the seeds from disease and herbivory. Despite this, it also nurtures the seed during its growth by maintaining the favourable micro-climate.


51. Watermelon

The origin of watermelons is Southern Africa, and it is a large fruit that grows in tropical and subtropical regions.

As you might guess from the name, watermelons are another fruit with a high water content 91.5% to be exact.

The fruit can wildly vary in size, with some fruit being a few kilograms in weight, but others reaching gigantic proportions.

Apparently, the largest watermelon on record was from Tennessee and weighed in at 159kg (351 pounds).

Watermelons taste sweet and juicy, and provide the following nutrients per cup (154g) (58)

  • Kalorien: 46.2 kcal
  • Kohlenhydrat: 11.6 g
  • Faser: 0,6 g
  • Sugar: 9.5 g
  • Fett: 0,2 g
  • Protein: 0.9 g
  • Vitamin C: 21% RDA
  • Vitamin A: 18% RDA
  • Kalium: 5% RDA
  • Magnesium: 4% RDA
  • Vitamin B5: 3% RDA

And that marks the end of this guide to 50 different types of fruit.

For more articles on fruit, see this guide to 20 different berries.

Also, is there any truth to the common claim that fruit can be fattening due to the sugars it contains? Find out here.


Schau das Video: Partall, oddetall og primtall (September 2022).