Information

9.5: Raubpflanzen - Biologie

9.5: Raubpflanzen - Biologie


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Moore können sich über weite Gebiete bilden, in denen der Lebensraum von einer normalen Nährstoffversorgung isoliert ist (Abbildung (PageIndex{1}), links) und das Leben dort einen geringen Stickstoffgehalt aushalten muss. In dieser Situation werden einige Pflanzen zu Raubtieren.

Die Kannenpflanze (Abbildung (PageIndex{1}), Mitte) zum Beispiel lockt Insekten mit Nektar an und frisst sie dann, um Stickstoff zu gewinnen, und fängt sie in einem Teich mit Verdauungsflüssigkeit am Boden einer hohen grünen Vase mit rutschige, einseitig gerichtete Seiten der nach unten zeigenden Haare. Der Sonnentau (Abbildung (PageIndex{1}), rechts) scheint einfacher, unachtsame Insekten in klebrigen Tröpfchen einzufangen und dann zu verzehren.


Raubtier

Ein Raubtier ist ein Organismus das jagt und frisst seine Beute. Alle Raubtiere sind heterotroph, was bedeutet, dass sie das Gewebe anderer Organismen verbrauchen müssen, um ihr eigenes Wachstum und ihre Fortpflanzung zu fördern. Der Begriff wird am häufigsten verwendet, um die vielen Arten von fleischfressenden Tieren zu beschreiben, die andere Tiere fangen, töten und essen. Es gibt eine große Vielfalt solcher Raubtiere, von klein bis klein Arthropoden wie winzig Bodenmilben die andere Milben fressen und Springschwänze, bis hin zu großen Fleischfressern von Säugetieren wie Löwen und Orcas, die in zusammenhängenden sozialen Gruppen leben und gemeinsam Beutetiere jagen, töten und ernähren, die mehr als eine Tonne wiegen können.

Die meisten Tier Raubtiere töten ihre Beute und fressen sie dann. Allerdings verzehren sogenannte Mikroräuber nur einen Teil der großen Beutetiere und töten ihre Beute nicht unbedingt. Weiblich Mücken, zum Beispiel, sind Mikroräuber, die große Beutetiere aufsuchen, um an a Blut Mahlzeit, wobei sie ihre Beute verschlimmern, aber nicht töten. Wenn diese Art der Nahrungsbeziehung für den Mikroräuber obligatorisch ist, spricht man von Parasitismus.

Pflanzenfresser ist eine andere Art der Prädation, bei der Tiere eine Beute von . suchen und verzehren Pflanze, Anlage Gewebe und tötet dabei manchmal die Pflanze. In einigen Fällen werden nur bestimmte Pflanzengewebe oder -organe von der Pflanzenfresser, und Ökologen beziehen sich manchmal auf eine solche Fütterung Ein Gepard und ihre Jungen bei einer Tötung in der Kalahari, Südafrika. Foto von Stan Osolinski. Aktienmarkt. Vervielfältigung mit Genehmigung.

Beziehungen wie zum Beispiel Samenprädation oder Blatt Raub.

Die meisten Raubtiere sind Tiere, aber einige andere sind Pflanzen und Pilze. Zum Beispiel, Fleischfressende Pflanzen wie Kannenpflanzen und Sonnentau sind morphologisch angepasst, um kleine Arthropoden anzulocken und zu fangen. Die Beute wird dann von Enzymen verdaut, die zu diesem Zweck sezerniert werden, und einige der Nährstoffe werden von der Raubpflanze assimiliert. Fleischfressende Pflanzen wachsen normalerweise in nährstoffarmen Lebensräumen, und dies ist die Grundlage in natürlichen Auswahl für die Evolution dieser ungewöhnlichen Raubtierart. Einige Arten von Pilzen sind auch räuberisch und fangen kleine Nematoden mit verschiedenen anatomischen Geräten wie klebrigen Knöpfen oder Ästen und winzigen Ringen, die sich schließen, wenn Nematoden versuchen, sich zu bewegen. Sobald ein Nematode gefangen ist, umgeben und durchdringen Pilzhyphen ihr Opfer und nehmen ihre Nährstoffe auf.


Ausgewählte Publikationen

Für eine vollständige Liste und Nachdrucke klicken Sie hier

Cronin, J. T., E. Kiviat, L. A. Meyerson, G. P. Bhattarai und W. J. Allen. 2016. Biologische Kontrolle von invasiven Phragmites australis wird schädlich für Einheimische sein P. australis. Biologische Invasionen 18(9): 2749-2752.

Meyerson, L. A., J. T. Cronin, G. P. Bhattarai, H. Brix, C. Lambertini, M. Lučanová, S. Rinehart, J. Suda und P. Pyšek. 2016. Modifizieren das Ploidie-Level und die Größe des Kerngenoms und die Ursprungsbreite die Expression von Phragmites australis Eigenschaften und Interaktionen mit Pflanzenfressern? Biologische Invasionen 18(9): 2531-2549.

Meyerson, L. A., J. T. Cronin und P. Pyšek. 2016. Phragmiten als Modellorganismus für Pflanzeninvasionen. Biologische Invasionen 18(9): 2421-2431.

Cronin, J. T., J. D. Reeve, D. Xu, M. Xiao und H. N. Stevens. 2016. Variable Beuteentwicklungszeit unterdrückt Räuber-Beute-Zyklen und erhöht die Stabilität. Ökologie-Briefe 19: 318-327.

Allen, W. J., R. Young*, G. P. Bhattarai, J. Croy*, L. A. Meyerson, A. Lambert und J. T. Cronin. 2015. Multitrophe feindliche Flucht von invasiven Phragmites australis und seine eingeführten Pflanzenfresser in Nordamerika. Biologische Invasionen 17: 3419-3432.

Cronin, J. T., L. A. Meyerson, G. Bhattarai und W. Allen. 2015. Biogeographie einer Pflanzeninvasion: Pflanzen-Herbivor-Interaktionen. Ökologie 96: 1115-1127.

Bhattarai, G. und J.T. Cronin. 2014. Hurrikanaktivität und das großräumige Ausbreitungsmuster einer invasiven Feuchtgebietspflanze. Plus eins 9(5): e98478. DOI: 10.1371/journal/pone.0098478.

Bezemer, T.M., J.A. Harvey und J.T. Cronin. 2014. Die Reaktion einheimischer Insektengemeinschaften auf invasive Pflanzen. Jährliche Überprüfung der Entomologie 59: 119-141.

Jackson, H. B., A. Zeccarias und J. T. Cronin. 2013. Mechanismen, die die Dichte-Flächen-Beziehung in einem saproxylischen Käfer antreiben. Ökologie 173: 1237-1247.

Hakes, A.S. und J.T. Cronin. 2012. Sukzessive Veränderung der Pflanzenresistenz und -toleranz gegenüber Herbivorie. Ökologie 93: 1059-1070.


Danksagung

Diese Arbeit wurde durch ein Arbeitsgruppenstipendium des Centre for Integrative Ecology an der Deakin University, des Climate Change Consortium for Wales (C3W), des CSIRO Marine and Coastal Carbon Biogeochemistry Cluster und eines Australian Research Council DECRA Grants an P.I.M. (DE130101084). Das ist Beitrag Nr. 735 vom Southeast Environmental Research Center der Florida International University. Wir danken E. Hammill und R. Takett für die Hilfe bei den Zahlen.


Bringen Sie Ihre räuberischen Veröffentlichungen in PubMed!

Wie man eine akademische Karriere in der Medizin macht, ein Leitfaden für weiße Männer und ihre Frauen.

Sich begegnen Samy McFarlane, angesehener Medizinprofessor und stellvertretender Dekan der SUNY Downstate Health Sciences University in New York sowie Chefredakteur von Predatory Journals, in denen er eifrig, fast ausschließlich, selbst publiziert. Die Zeitschriften sind in PubMed nicht gelistet, gerade weil sie räuberisch sind und ihre Herausgeber alles andere als vertrauenswürdig sind.

Das Bizarre ist, dass McFarlane (und seine Frau) Artikel in diesen räuberischen Zeitschriften besitzen, meistens in den American Journal of Medical Case Reports, sind alle gut auf PubMed aufgelistet, was er mithilfe eines Schlupflochs erreicht, das NIH-finanzierten Forschern zur Verfügung steht. Nur dass McFarlane nicht wirklich von NIH finanziert wird, der Professor verwendet das Stipendium eines Fakultätskollegen, das für Anti-Rassismus-Training und die Rekrutierung von Minderheiten bestimmt ist! Und PubMed kann oder will nichts gegen den Missbrauch des Systems tun.

Ich wette, die räuberischen Gauner unter den Wissenschaftlern außerhalb der USA fühlen sich jetzt dumm, weil ihre Arbeiten niemals von PubMed auf die weiße Liste gesetzt werden.

McFarlane ist Chefredakteur der American Journal of Medical Case Reports, die meisten seiner eigenen Arbeiten erscheinen dort. Seine Co-Autoren sind, wie ich verstehe, Medizinstudenten und Bewohner seiner SUNY Downstate. Das Journal wird von einem räuberischen Outlet namens . herausgegeben SciEP.

SciEP wurde von der US-Bibliothekarin gelistet Jeffrey Beall als räuberischer Verleger bereits im Jahr 2012. Beall’s List und sein Blog wurden seit 2017 komplett gelöscht, weil einige fragwürdige Verlage in der Schweiz (nämlich Frontiers) Anwälte eingesetzt und sogar Bealls Entlassung erreicht haben. Aber einige nette Seelen bewahrten Bealls Kopien des Blogs, also hier ist der Eintrag von 2012 über SciEp:

Soeben ist ein brandneuer Open-Access-Verlag erschienen: Science and Education Publishing (SciEP). Der Verlag startet mit 85 neuen Zeitschriften […] Diese Praxis, einen Verlag mit einer übermäßigen Anzahl von Zeitschriften zu gründen, wird als „Flotten-Startup“ bezeichnet.”

Es ist nicht klar, wo genau SciEP wirklich betrieben wird, Schmutz Clyde vermutet Hyderabad in Indien. Die offizielle Adresse in “10 Cheswold Blvd., #1D, Newark, De, 19713, Vereinigte Staaten” ist offensichtlich ein Fake, nicht weniger als 250 Firmen sind in dieser einzigen Wohnung in einem zweistöckigen Wohnhaus registriert. Die American Journal of Medical Case Reports War 2012 noch nicht unter den ersten 85 Zeitschriften, wurde sie ein Jahr später vom SciEP-Inhaber, wer auch immer dieser indische Gentleman ist, gegründet. Er brauchte nur einen interessierten Wissenschaftler: SciEP bietet dafür sogar einen praktischen Button “Launch a New Journal”. Der Gründungs-“editor” war wahrscheinlich nicht McFarlane, der New Yorker Professor scheint 2018 irgendwo in der Zeitschrift angekommen zu sein, seine Papiere erschienen dort ab Band 6, Ausgabe 12, 2018.

Die Article Processing Charges (APC) für McFarlanes räuberisches Journal betrugen früher 600 US-Dollar, aber da seine Kunden er selbst, seine Frau und ansonsten hauptsächlich Menschen aus Ländern mit niedrigem Einkommen sind, wurde die Gebühr 2021 auf 150 US-Dollar gesenkt.

Obwohl die meisten Arbeiten von McFarlane in der räuberischen SciEP-Zeitschrift erschienen sind, deren Chefredakteur er ist, veröffentlicht McFarlane als angesehener Wissenschaftler seine wissenschaftlichen Studien natürlich gelegentlich auch anderswo. Insbesondere in

    , herausgegeben von einem räuberischen Verlag PeerTechZ aus Hyderabad (natürlich in Beall aufgeführt), der Chefredakteur ist Samy I. McFarlane
  • Internationale Zeitschrift für klinische Forschung und Studien, herausgegeben von Graphy-Publikationen aus Bangalore, Indien, (natürlich in Beall aufgeführt), Chefredakteur ist Samy I. McFarlane

Aber vergessen Sie nicht, dass "Hilaris" und "Longdom" – frisch gegründete OMICS-Tochtergesellschaften (nicht gekauft und entkernt) einige ihrer Zeitschriften / Konferenzen neu kennzeichnen.

DH Kaye hat tsijournals bereits 2018 als OMICS-Polyp gekennzeichnet.https://t.co/adfNAVQ9fH

&mdash Smut Clyde, X-Ray Haruspex (@SmutClyde) 29. Juli 2020

Im Jahr 2020 und bisher 2021 veröffentlichte McFarlane über 50 PubMed-gelistete Artikel. Fast jede einzelne erschien in einer dieser drei Zeitschriften (mit Am J Med Case Repräsentant mit Abstand führend), außer einer gelegentlichen Zusammenarbeit. 2019-2017 war es nicht besser. Für diesen Zeitraum von drei Jahren listet McFarlane über 70 Artikel auf PubMed auf, mit Ausnahme einiger seltener Kooperationen. Ich habe 3 Artikel in Hindawi-Zeitschriften entdeckt, einen bei Karger, den Rest mit verschiedenen räuberischen Zeitschriften, insbesondere Am J Med Case Repräsentant und die anderen beiden oben aufgeführten. Mehrere PubMed-gelistete Papiere wie Shaikh et al Scifed J Cardio 2019 erschien auf scifedpublishers.com, was auch immer diese räuberische Klatscherei war, sie hörte auf zu existieren. Das gleiche Schicksal scheint Zeitungen wie Jehan et al. getroffen zu haben Schlafmedizinische Störung. 2018, veröffentlicht von einer anderen unerreichbaren räuberischen Fehlfunktion auf jscimedcentral.com. Soweit wir wissen, hat McFarlane möglicherweise auch dort als Redakteur agiert, aber wir können es nicht mehr überprüfen. In seinen Veröffentlichungen 2021-2017 habe ich auch gelegentliche Artikel bei den OMICS-Nachkommen Longdom, den Beall-Listed Gavin Publishers, Juniper Publishers und Baishideng sowie einer anderen zeitschriftförmigen PeertechZ-Einheit entdeckt.

Wie oben erwähnt, leistet ein weiterer regelmäßiger Beitrag zum American Journal of Medical Case Reports ist der Rheumatologe von SUNY Downstate Isabel McFarlane, die tatsächlich die Frau von Samy ist. Fast alle von ihr

60 PubMed-gelistete Artikel mit Mrs McFarlane als letzte Autorin erschienen in dieser Zeitschrift, die seltene Ausnahme war die andere Zeitschrift ihres Mannes. Internationale Zeitschrift für klinische Forschung und Studien, oder das nicht mehr Scifed J Cardio. Oh schau, da ist etwas in den von Beall gelisteten Crimson Publishers:

Wenn zwei Krankheiten ihren Weg kreuzen: Die diagnostische Herausforderung der rheumatoiden Arthritis bei Patienten mit Sichelzellanämie von Isabel M. McFarlane* in
Forschungen in Arthritis- und Knochenstudie pic.twitter.com/WcbQx2w5rI

&mdash Crimson Publishers (@CrimsonPublish1) 4. September 2018

Was für eine akademische Karriere dieses Paar erreicht hat.

Was unseren Hauptprotagonisten betrifft, kann man sagen, dass fast alles, was Herr McFarlane in den letzten dreieinhalb Jahren veröffentlicht hat, in räuberischen Zeitschriften erschienen ist, von denen er in fast allen Fällen der Chefredakteur ist. Wir sprechen von über 120 Artikeln, die alle in PubMed gelistet sind.

Wie so? Von US-Wissenschaftlern, die von der nationalen biomedizinischen Förderagentur National Institutes of Health (NIH) gefördert werden, wird erwartet, dass sie ihre veröffentlichten Manuskripte auf die Website der National Library of Medicine (NLM) des NIH und des National Center for Biotechnology Information (NCBI) hochladen. allgemein bekannt als PubMed. Es ist die Website, auf der alle biomedizinischen Forscher auf der ganzen Welt nach Peer-Review-Literatur suchen, Artikel finden, die sie in ihren eigenen Studien zitieren können, und auf der alle ihre eigenen Artikel aufgelistet werden möchten. Während Papiere mit Whitelist-Verlagen und mittlerweile sogar biorxiv Preprints erscheinen automatisch auf PubMed, Predatory Journals werden nicht zugelassen und kommen daher nie dort an.

Das heißt, abgesehen von Arbeiten von Wissenschaftlern wie McFarlane und seiner Frau, die ihre Manuskripte einfach auf PubMed hochladen, und voila, die Veröffentlichung in einem Raubtierjournal wird plötzlich mit einer PubMed-ID (PMID) legalisiert und kann verwendet werden, um eine Beförderung zu erhalten oder das nächste NIH-Stipendium. Nur, dass Sie in der Regel zunächst einen NIH-Zuschuss benötigen, sonst sind Sie nicht qualifiziert, Ihren räuberischen Müll auf PubMed hochzuladen.

Theoretisch ist das so. Die Praxis ist anders.

McFarlane beschreibt sich selbst auf der Website von IntechOpen (ein von Beall als räuberisch eingestufter Verlag) als jemand, der vom NIH finanziert wird:

“Er ist ein national und international anerkannter Wissenschaftler, der als Mitglied des National Institute of Health-NIDDK-Komitees (3x 4-jährige Amtszeit) und als Vorsitzender des NIH-NIDDK U01-Review-Komitees (dreimal) tätig war. Er hat mehrere Anerkennungen erhalten, darunter das Certificate of Special Congressional Recognition, und er war auch Distriktpräsident des American College of Physicians. Er ist auch ein anerkannter Mentor, wobei einige seiner Auszubildenden in Führungspositionen am NIH und anderen großen Institutionen tätig sind.”

Diabetes und das Auge: Neueste Konzepte und Praktiken

McFarlanes institutionelle Website bei SUNY Downstate klingt ebenfalls beeindruckend und besteht darauf, dass er Stipendien von NIH erhält:

Er ist ein produktiver Forscher und hat über 300 Veröffentlichungen verfasst, darunter mehrere Bücher in den Bereichen Diabetes, Bluthochdruck und Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Er nutzt Forschung und Publikationen, um die Karriere seiner Studenten, Bewohner und Stipendiaten zu fördern. Seine von NIH, ADA und NKF sowie anderen wichtigen Institutionen finanzierte Forschung wurde über 10.000 Mal zitiert.

Vielleicht war es in der Vergangenheit? Dieselben NIH-Referenzen wurden 2016 gemacht, als McFarlane für seine “ . zum angesehenen Professor ernannt wurdebedeutende Beiträge zur Forschungsliteratur“:

“Sein natürliches Talent, seine Liebe und sein Engagement für die Schülerausbildung sind in allen Aspekten seiner Karriere offensichtlich. Er hat zahlreiche Bücher veröffentlicht und mehrere Bücher geschrieben diente als Vorsitzender des NIH-NIDDK U01 Überprüfungsausschusses.”

Das Problem ist, dass ich Samy McFarlane unter den NIH-Stipendiaten auf der Website Grantome nicht finden konnte. Also habe ich einige seiner Papiere überprüft, in denen Wissenschaftler immer ihre Stipendien anerkennen, d.h. wenn sie welche haben. Ich begann mit dieser neuesten PubMed-gelisteten Publikation, die natürlich in McFarlanes eigenem Raubtierjournal erschienen ist:

Julian C. Dunkley, Krunal H. Patel, Andrew V. Doodnauth, Pramod Theetha Kariyanna, Emmanuel Valery, Samy I. McFarlane Kontrastmittelinduzierte Enzephalopathie nach Herzkatheterisierung, eine seltene Mimikry des akuten Schlaganfalls – Fallpräsentation und Literaturübersicht American Journal of Medical Case Reports. (2021) DOI: 10.12691/ajmcr-9-5-8

Diese Arbeit wird teilweise durch die Bemühungen von Dr. Moro O. Salifu MD, MPH, MBA, MACP, Professor und Vorsitzender der Medizin durch NIMHD Grant Nummer S21MD012474 unterstützt.”

Es ist alles sehr schön, aber Dr. Moro Salifu ist kein Co-Autor auf diesem Papier! Ich habe dann zufällig einen anderen McFarlane-Artikel in derselben Zeitschrift ausgewählt (Doudnath et al. 2020), und er erkennt auch Salifu an, der wiederum kein Co-Autor ist!

Herzlichen Glückwunsch Dr. Rosenfeld, Dr. McFarlane & Dr. Goldfinger sowie unseren @SUNY-Kollegen zu dieser hohen Ehre! https://t.co/PEGa7XyWPe

&mdash Downstate Student Life & Services (@DownstateSLS) 11. Mai 2016

Ein etwas älteres McFarlane-Papier, das zufällig aus einem anderen seiner eigenen räuberischen Zeitschriften ausgewählt wurde:

Angelina Zhyvotovska, Denis Yusupov, Haroon Kamran, Tarik Al-Bermani, Rishard Abdul, Samir Kumar, Nikita Mogar, Angeleque Hartt, Louis Salciccioli und Samy I. McFarlane Metaanalyse Diastolische Dysfunktion bei Patienten mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung: Eine Metaanalyse fallkontrollierter Studien, International Journal of Clinical Research & Trials (2019) doi: 10.15344/2456-8007/2019/137

Diese Arbeit wird teilweise durch die Bemühungen von Dr. Moro O. Salifu M.D., M.P.H., M.B.A., M.A.C.P., Professor und Vorsitzender der Medizin durch NIH Grant Nummer S21MD012474 . unterstützt.”

OK, wie wäre es mit einem Artikel von Samys Frau, der hochproduktiven SUNY-Forscherin? Isabel McFarlane?

Pramod Theetha Kariyanna, Naseem A. Hossain, Neema Jayachamarajapura Onkaramurthy, Apoorva Jayarangaiah, Nimrah A. Hossain, Amog Jayarangaiah, Isabel M. McFarlane Hypereosinophilie und Löffler-Endokarditis: Eine systematische Überprüfung American Journal of Medical Case Reports (2021) DOI: 10.12691/ajmcr-9-4-10

Diese Arbeit wird teilweise durch die Bemühungen von Dr. Moro O. Salifu durch NIH Grant # S21MD012474 unterstützt.”

Jetzt kommt das unappetitliche Bit. SUNY Dowstate ist eine traditionell schwarze Universität, diese Finanzierungsquelle S21MD012474 ist kein Forschungsstipendium, sondern ein Ausbildungsstipendium für “Forschungstraining zu Gesundheitsdisparitäten“, im Grunde um Rassismus im US-Gesundheitswesen zu studieren, entworfen für “Rekrutierung und Ausbildung unterrepräsentierter Minderheiten“. Dieses NIH-Ausbildungsstipendium wurde 2018 an Salifu und zwei weitere Personen (Carlos Pato, ehemaliger Dekan des College of Medicine, und Wayne J Riley, Präsident von SUNY Downstate) vergeben. Es hat genau NULL Verbindung zu dem, worum es in diesen Hunderten von McFarlanes räuberischen Papieren auf allen möglichen Gebieten der Medizin geht.

Es gibt nichts für Salifu, der “Chairman of the Department of Medicine at SUNY Downstate” ist oder war, von diesem Betrug zu profitieren haben sie auch nur einen entfernten Bezug zum Thema des Stipendiums, noch ist er kein Co-Autor an ihnen. Aber McFarlane kann diese NIH-Genehmigungsnummer verwenden, um den Raubmüll seiner Frau und seiner Frau auf PubMed hochzuladen und auf diese Weise zu legalisieren.Was nicht nur seine Universität beeindrucken wird, sondern der Familie McFarlane sogar eine weitere Gehaltserhöhung und ein eigenes NIH-Stipendium einbringen könnte!

Die Universität hat mir nicht geantwortet. Ich kann nicht sagen, was los ist, wenn sie es wissen oder auch wenn Salifu es weiß. Er scheint auf dem Spiel zu sein, hier hat er ein Buch mit McFarlane beim sehr grenzwertigen Verlag Bentham veröffentlicht:

Nierenerkrankungen bei Diabetes

Die Logik scheint zu sein, dass, selbst wenn McFarlane persönlich genau null mit Salifus Stipendium zu tun hat, der Zweck darin besteht, etwas gegen “ zu tundas Fehlen von Minderheiten in Wissenschaft und Medizin“, einige der studentischen Co-Autoren haben vielleicht in einer Vorlesung über Rassismus im Gesundheitswesen gesessen, und anscheinend reicht dies aus, um einem unehrlichen weißen Mann und seiner unehrlichen weißen Frau zu helfen, an ihren unehrlichen Lebensläufen herumzufummeln. (Update 15.04.2021. Ein Leser von SUNY Downstate protestierte, dass Samy und Isabel McFarlane nicht weiß sind, sondern Ägypter bzw. Latina.)

Weißes Privileg funktioniert anscheinend auch an einem schwarzen College.

Kann jemand etwas tun? Nö. Ich habe diese Aussage von der National Library of Medicine (NLM) erhalten:

Vom NIH finanzierte Forscher unterliegen der NIH Public Access Policy, die verlangt, dass Forschungspapiere, die die vom NIH finanzierte Forschung beschreiben, innerhalb von 12 Monaten nach der Veröffentlichung über PubMed Central (PMC) der Öffentlichkeit kostenlos zur Verfügung stehen. In Übereinstimmung mit der NLM-Praxis hat jedes der Papiere in PMC ein entsprechendes Zitat in PubMed.

Das NIH bestimmt nicht die Wahl der Zeitschriften der Forscher, in denen sie ihre Ergebnisse veröffentlichen. Folglich können Autorenmanuskripte in PMC in Zeitschriften veröffentlicht werden, die nicht vom NLM begutachtet wurden oder nicht Teil der NLM-Sammlung sind.

Alle NIH-finanzierten Forschungsarbeiten werden streng überprüft und während ihres Fortschritts genau überwacht. Das NIH hat auch Schritte unternommen, um Autoren zu ermutigen, in renommierten Zeitschriften zu veröffentlichen, um die Glaubwürdigkeit der Veröffentlichungen zu schützen, die sich aus seinen Forschungsinvestitionen ergeben. (Siehe NIH-Leitfaden-Notiz NOT-OD-18-011: NIH-Erklärung zur Veröffentlichung von Artikeln aus NIH-finanzierter Forschung.)

Um zu übersetzen: NLM ist nicht nur hilflos oder willens, nichts zu tun, sie scheinen sogar zu glauben, dass das, was McFarlane und seine Frau tun, “ istsehr geprüft” Wissenschaft. Weil es eine NIH-Grant-Nummer hat. Irgendwie.

Wenn Sie Interesse haben, meine Arbeit zu unterstützen, können Sie hier ein kleines Trinkgeld von $5 hinterlassen. Oder mehrere kleine Tipps, erhöhen Sie einfach den Betrag nach Belieben (2x=10€ 5x=25€). Die APC-Raten bei Dr. McFarlanes Zeitschriften sind dieses Jahr niedrig, ich muss mich beeilen, um meinen eigenen Mist einzureichen!


Ein Rahmen für die naturwissenschaftliche Bildung der K-12: Praktiken, Querschnittskonzepte und Kernideen (2012)

T Die Lebenswissenschaften konzentrieren sich auf Muster, Prozesse und Beziehungen lebender Organismen. Das Leben ist in sich geschlossen, selbsterhaltend, sich selbst replizierend und entwickelt sich nach den Gesetzen der physischen Welt sowie der genetischen Programmierung. Biowissenschaftler verwenden Beobachtungen, Experimente, Hypothesen, Tests, Modelle, Theorie und Technologie, um zu erforschen, wie das Leben funktioniert. Die Erforschung des Lebens reicht von einzelnen Molekülen über Organismen und Ökosysteme bis hin zur gesamten Biosphäre, also allem Leben auf der Erde. Es untersucht Prozesse, die auf Zeitskalen von einem Wimpernschlag bis hin zu solchen, die sich über Jahrmilliarden abspielen, ablaufen. Lebende Systeme sind miteinander verbunden und interagieren. Obwohl lebende Organismen auf die physische Umgebung oder Geosphäre reagieren, haben sie die Erde im Laufe der Evolution auch grundlegend verändert. Die rasanten Fortschritte in den Biowissenschaften tragen dazu bei, biologische Lösungen für gesellschaftliche Probleme in den Bereichen Ernährung, Energie, Gesundheit und Umwelt bereitzustellen.

Von Viren und Bakterien über Pflanzen bis hin zu Pilzen und Tieren ist die Vielfalt der Millionen von Lebensformen auf der Erde erstaunlich. Ohne vereinheitlichende Prinzipien wäre es schwierig, die lebendige Welt zu verstehen und diese Erkenntnisse auf die Lösung von Problemen anzuwenden. Ein Kernprinzip der Lebenswissenschaften ist, dass alle Organismen evolutionär verwandt sind und evolutionäre Prozesse zu der enormen Vielfalt der Biosphäre geführt haben. Sowohl innerhalb der Arten als auch zwischen den Arten gibt es Vielfalt. Doch was man über die Funktion eines Gens oder einer Zelle oder eines Prozesses in einem Organismus lernt, ist wegen ihrer ökologischen Wechselwirkungen und evolutionären Verwandtschaft für andere Organismen relevant. Evolution und ihre zugrunde liegende Genetik

Vererbungs- und Variabilitätsmechanismen sind der Schlüssel zum Verständnis sowohl der Einheit als auch der Vielfalt des Lebens auf der Erde.

Das Komitee entwickelte vier Kernideen, die vereinheitlichende Prinzipien in den Biowissenschaften widerspiegeln. Diese Kernideen sind für ein konzeptionelles Verständnis der Lebenswissenschaften unerlässlich und ermöglichen den Studierenden, neue Forschungsergebnisse zu verstehen. Wir beginnen auf der Ebene der Organismen und tauchen in die vielen Prozesse und Strukturen ein, auf Skalen, die von so kleinen Komponenten wie einzelnen Atomen bis hin zu Organsystemen reichen, die für die Aufrechterhaltung des Lebens notwendig sind. Unser Fokus erweitert sich dann auf die Betrachtung von Organismen in ihrer Umgebung und wie sie mit den lebenden (biotischen) und physikalischen (abiotischen) Merkmalen der Umwelt interagieren. Als nächstes untersucht das Kapitel, wie sich Organismen reproduzieren, genetische Informationen an ihre Nachkommen weitergeben und wie diese Mechanismen zu Variabilität und damit Diversität innerhalb der Arten führen. Schließlich gipfeln die Kerngedanken in den Lebenswissenschaften in dem Prinzip, dass die Evolution erklären kann, wie die innerhalb von Arten beobachtete Vielfalt durch einen Abstiegsprozess mit adaptiver Modifikation zur Vielfalt des Lebens zwischen Arten geführt hat. Die Evolution erklärt auch die bemerkenswerte Ähnlichkeit der grundlegenden Eigenschaften aller Arten.

Die erste Kernidee, LS1: From Molecules to Organisms: Structures and Processes, befasst sich mit der Konfiguration einzelner Organismen und der Funktionsweise dieser Strukturen, um Leben, Wachstum, Verhalten und Fortpflanzung zu unterstützen. Der erste Kerngedanke beruht auf dem verbindenden Prinzip, dass Zellen die Grundeinheit des Lebens sind.

Die zweite Kernidee, LS2: Ecosystems: Interactions, Energy, and Dynamics, erforscht die Interaktionen von Organismen untereinander und mit ihrer physischen Umgebung. Dazu gehört, wie Organismen Ressourcen gewinnen, wie sie ihre Umwelt verändern, wie sich ändernde Umweltfaktoren auf Organismen und Ökosysteme auswirken, wie sich soziale Interaktionen und Gruppenverhalten innerhalb und zwischen Arten abspielen und wie diese Faktoren zusammenwirken, um die Ökosystemfunktion zu bestimmen.

Die dritte Kernidee, LS3: Heredity: Inheritance and Variation of Traits across generations, konzentriert sich auf den Fluss genetischer Informationen zwischen den Generationen. Diese Idee erklärt die Mechanismen der genetischen Vererbung und beschreibt die umweltbedingten und genetischen Ursachen der Genmutation und der Veränderung der Genexpression.

Die vierte Kernidee, LS4: Biological Evolution: Unity and Diversity, untersucht &bdquoÄnderungen in den Merkmalen von Populationen von Organismen im Laufe der Zeit&rdquo [1] und die Faktoren, die für die Einheit und Vielfalt der Arten gleichermaßen verantwortlich sind. Die Sektion

Die Evolution und ihre zugrunde liegenden genetischen Mechanismen der Vererbung und Variabilität sind der Schlüssel zum Verständnis sowohl der Einheit als auch der Vielfalt des Lebens auf der Erde.

beginnt mit einer Diskussion der konvergierenden Beweise für gemeinsame Abstammung, die aus einer Vielzahl von Quellen hervorgegangen sind (z. B. vergleichende Anatomie und Embryologie, Molekularbiologie und Genetik). Es beschreibt, wie die Variation genetisch bedingter Merkmale in einer Population einigen Mitgliedern einen Fortpflanzungsvorteil in einer bestimmten Umgebung verschaffen kann. Diese natürliche Selektion kann zu einer Anpassung führen, d. h. zu einer Verteilung von Merkmalen in der Population, die den Umweltbedingungen angepasst ist und sich mit diesen ändern kann. Solche Anpassungen können schließlich zur Entwicklung getrennter Arten in getrennten Populationen führen. Schließlich beschreibt die Idee die Faktoren, einschließlich menschlicher Aktivitäten, die die Biodiversität in einem Ökosystem beeinflussen, und den Wert der Biodiversität für die Widerstandsfähigkeit von Ökosystemen. Eine Zusammenfassung dieser vier Kernideen und ihrer Komponenten finden Sie in Kasten 6-1.

Diese vier Kernideen, die grundlegende biowissenschaftliche Untersuchungsfelder und Strukturen und Prozesse in Organismen, Ökologie, Vererbung und Evolution darstellen, haben eine lange Geschichte und ein solides Fundament, das auf den Forschungsergebnissen vieler Wissenschaftler basiert, die in verschiedenen Bereichen tätig sind. Die Rolle vereinheitlichender Prinzipien bei der Weiterentwicklung der modernen Biowissenschaften wird in Die Rolle der Theorie bei der Weiterentwicklung der Biologie des 21. Jahrhunderts und Eine neue Biologie für das 21. Jahrhundert [2, 3]. Bei der Entwicklung dieser Kernideen stützte sich das Komitee auch auf die etablierte K-12-Literatur zur naturwissenschaftlichen Bildung, darunter Nationale Standards für den naturwissenschaftlichen Unterricht und Benchmarks für Wissenschaftskompetenz [4, 5]. Die Ideen beziehen auch zeitgenössische Dokumente ein, wie z Standards des Wissenschaftskollegiums für den Hochschulerfolg [6], und die Ideen stehen im Einklang mit Rahmenwerken für nationale und internationale Bewertungen, wie z. B. dem National Assessment of Educational Progress (NAEP), dem Program for International Student Assessment (PISA) und dem Trends im internationalen Mathematik- und Naturwissenschaftsstudium (TIMSS) [7-9]. Darüber hinaus stimmen die Ideen mit den Kernkonzepten für die biologische Alphabetisierung für Studenten überein, auf die aufgebaut werden kann, wie im Bericht der American Association for the Advancement of Science (AAAS) beschrieben Vision und Wandel im Biologieunterricht [10].

KERN- UND BESTANDTEILIDEEN IN DEN LIFE SCIENCES

Kernidee LS1: Von Molekülen zu Organismen: Strukturen und Prozesse

LS1.A: Struktur und Funktion

LS1.B: Wachstum und Entwicklung von Organismen

LS1.C: Organisation für Stoff- und Energiefluss in Organismen

LS1.D: Informationsverarbeitung

Kernidee LS2: Ökosysteme: Interaktionen, Energie und Dynamik

LS2.A: Interdependente Beziehungen in Ökosystemen

LS2.B: Stoffkreisläufe und Energieübertragung in Ökosystemen

LS2.C: Ökosystemdynamik, Funktionsweise und Resilienz

LS2.D: Soziale Interaktionen und Gruppenverhalten

Kernidee LS3: Vererbung: Vererbung und Variation von Merkmalen

LS3.A: Vererbung von Merkmalen

Kernidee LS4: Biologische Evolution: Einheit und Vielfalt

LS4.A: Beweise für gemeinsame Abstammung und Vielfalt

LS4.D: Biodiversität und Mensch

Von Molekülen zu Organismen: Strukturen und Prozesse

Wie leben, wachsen, reagieren Organismen auf ihre Umwelt und wie reproduzieren sie sich?

Alle lebenden Organismen bestehen aus Zellen. Leben ist die Eigenschaft, die Lebewesen&mdash aus lebenden Zellen&mdash von nichtlebenden oder abgestorbenen Objekten unterscheidet. Während eine einfache Definition von Leben schwer zu erfassen sein kann, können alle Lebewesen, dh alle Organismen, durch gemeinsame Aspekte ihrer Struktur und Funktionsweise charakterisiert werden. Organismen sind komplex, organisiert und bauen auf einer hierarchischen Struktur auf, wobei jede Ebene die Grundlage für die nächste bildet, von der chemischen Grundlage von Elementen und Atomen über die Zellen und Systeme einzelner Organismen bis hin zu Arten und Populationen, die in Komplexen leben und interagieren Ökosysteme. Organismen können aus einer einzelnen Zelle oder Millionen von Zellen bestehen, die zusammenarbeiten und umfassen Tiere, Pflanzen, Algen, Pilze, Bakterien und alle anderen Mikroorganismen.

Organismen reagieren auf Reize aus ihrer Umgebung und erhalten ihre innere Umgebung aktiv durch Homöostase. Sie wachsen und vermehren sich, indem sie ihre genetischen Informationen an ihre Nachkommen weitergeben. Während einzelne Organismen im Laufe ihres Lebens die gleiche genetische Information tragen, führen Mutationen und die Übertragung von Eltern zu Nachkommen zu neuen Kombinationen von Genen. Über Generationen hinweg kann die natürliche Selektion zu Veränderungen in einer Art insgesamt führen, daher entwickeln sich Arten im Laufe der Zeit. Um all diese Prozesse und Funktionen aufrechtzuerhalten, benötigen Organismen Materialien und Energie aus ihrer Umgebung, fast alle Energie, die das Leben erhält, kommt letztendlich von der Sonne.

LS1.A: AUFBAU UND FUNKTION

Wie ermöglichen die Strukturen von Organismen die Lebensfunktionen?

Ein zentrales Merkmal des Lebens ist, dass Organismen wachsen, sich vermehren und sterben. Sie haben charakteristische Strukturen (Anatomie und Morphologie), Funktionen (Prozesse auf molekularer Ebene zur Physiologie des Organismus) und Verhaltensweisen (Neurobiologie und bei einigen Tierarten Psychologie). Organismen und ihre Teile bestehen aus Zellen, die die strukturellen Einheiten des Lebens sind und die selbst molekulare Unterstrukturen besitzen, die ihre Funktion unterstützen. Die Zusammensetzung der Organismen reicht von einer einzelnen Zelle (einzellige Mikroorganismen) bis hin zu vielzelligen Organismen, in denen verschiedene Gruppen einer großen Anzahl von Zellen zusammenarbeiten, um Systeme zu bilden

von Geweben und Organen (z. B. Kreislauf, Atmung, Nerven, Bewegungsapparat), die auf bestimmte Funktionen spezialisiert sind.

Sonderkonstruktionen innerhalb Zellen sind auch für bestimmte Zellfunktionen verantwortlich. Die wesentlichen Funktionen einer Zelle umfassen chemische Reaktionen zwischen vielen Arten von Molekülen, einschließlich Wasser, Proteinen, Kohlenhydraten, Lipiden und Nukleinsäuren. Alle Zellen enthalten genetische Informationen in Form von DNA. Gene sind spezifische Regionen innerhalb der extrem großen DNA-Moleküle, die die Chromosomen bilden. Gene enthalten die Anweisungen, die für die Bildung von Molekülen kodieren, die Proteine ​​genannt werden und die den größten Teil der Arbeit der Zellen übernehmen, um die wesentlichen Funktionen des Lebens zu erfüllen. Das heißt, Proteine ​​liefern strukturelle Komponenten, dienen als Signalgeber, regulieren Zellaktivitäten und bestimmen die Leistung von Zellen durch ihre enzymatischen Wirkungen.

Grade-Band-Endpunkte für LS1.A

Am Ende der Klasse 2. Alle Organismen haben äußere Teile. Verschiedene Tiere verwenden ihre Körperteile auf unterschiedliche Weise, um zu sehen, zu hören, Gegenstände zu greifen, sich zu schützen, sich von Ort zu Ort zu bewegen und Nahrung, Wasser und Luft zu suchen, zu finden und aufzunehmen. Pflanzen haben auch verschiedene Teile (Wurzeln, Stängel, Blätter, Blüten, Früchte), die ihnen helfen zu überleben, zu wachsen und mehr Pflanzen zu produzieren.

Bis zum Ende der Klasse 5. Pflanzen und Tiere haben sowohl innere als auch äußere Strukturen, die verschiedene Funktionen in Bezug auf Wachstum, Überleben, Verhalten und Fortpflanzung erfüllen. (Grenze: In dieser Klassenstufe liegt der Schwerpunkt auf dem Verständnis der makroskaligen Systeme und ihrer Funktion, nicht auf mikroskopischen Prozessen.)

Bis zum Ende der 8. Alle Lebewesen bestehen aus Zellen, der kleinsten Einheit, von der man sagen kann, dass sie lebt. Ein Organismus kann aus einer einzelnen Zelle (einzellig) oder aus vielen verschiedenen Zellzahlen und -typen (mehrzellig) bestehen. Einzellige Organismen (Mikroorganismen) benötigen wie vielzellige Organismen Nahrung, Wasser, eine Möglichkeit zur Abfallentsorgung und eine Umgebung, in der sie leben können.

Innerhalb von Zellen sind spezielle Strukturen für bestimmte Funktionen verantwortlich, und die Zellmembran bildet die Grenze, die kontrolliert, was in die Zelle ein- und austritt. In vielzelligen Organismen ist der Körper ein System von mehreren interagierenden Subsystemen. Diese Subsysteme sind Gruppen von Zellen, die zusammenarbeiten, um Gewebe oder Organe zu bilden, die auf bestimmte Körperfunktionen spezialisiert sind. (Grenze: Auf dieser Klassenstufe sollten nur wenige große Zellstrukturen eingeführt werden.)

Bis zum Ende der Klasse 12. Systeme spezialisierter Zellen innerhalb von Organismen helfen ihnen, die wesentlichen Funktionen des Lebens zu erfüllen, die chemische Reaktionen beinhalten, die zwischen verschiedenen Arten von Molekülen wie Wasser, Proteinen, Kohlenhydraten, Lipiden und Nukleinsäuren stattfinden. Alle Zellen enthalten genetische Informationen in Form von DNA-Molekülen. Gene sind Bereiche in der DNA, die die Anweisungen enthalten, die für die Bildung von Proteinen kodieren, die die meiste Arbeit der Zellen ausführen.

Vielzellige Organismen haben eine hierarchische Strukturorganisation, in der jedes einzelne System aus zahlreichen Teilen besteht und selbst Bestandteil der nächsten Ebene ist. Feedback-Mechanismen halten die internen Bedingungen eines lebenden Systems innerhalb bestimmter Grenzen und vermitteln Verhaltensweisen, sodass es lebendig und funktionsfähig bleibt, selbst wenn sich die äußeren Bedingungen in einem bestimmten Bereich ändern. Außerhalb dieses Bereichs (z. B. bei zu hoher oder zu niedriger Außentemperatur, zu wenig Nahrung oder Wasser) kann der Organismus nicht überleben. Feedback-Mechanismen können ermutigen (durch positives Feedback) oder entmutigen (negatives Feedback), was im lebenden System vor sich geht.

LS1.B: WACHSTUM UND ENTWICKLUNG VON ORGANISMEN

Wie wachsen und entwickeln sich Organismen?

Die charakteristischen Strukturen, Funktionen und Verhaltensweisen von Organismen ändern sich auf vorhersehbare Weise von der Geburt bis ins hohe Alter. Organismen können sich beispielsweise im Erwachsenenalter vermehren und ihre genetischen Informationen an ihre Nachkommen weitergeben. Tiere zeigen Verhaltensweisen, die ihre Fortpflanzungschancen erhöhen, und Pflanzen können spezialisierte Strukturen entwickeln und/oder auf das Verhalten der Tiere angewiesen sein, um die Fortpflanzung zu erreichen.

Das Verständnis, wie aus einer einzelnen Zelle ein komplexer, vielzelliger Organismus entstehen kann, basiert auf den Konzepten der Zellteilung und der Genexpression. In mehrzelligen Organismen ist die Zellteilung ein wesentlicher Bestandteil von Wachstum, Entwicklung und Reparatur. Die Zellteilung erfolgt über einen Prozess namens Mitose: Wenn sich eine Zelle in zwei Teile teilt, gibt sie identisches genetisches Material an zwei Tochterzellen weiter. Aufeinanderfolgende Teilungen produzieren viele Zellen. Obwohl das genetische Material in jeder der Zellen identisch ist, aktivieren oder inaktivieren kleine Unterschiede in der unmittelbaren Umgebung verschiedene Gene, was dazu führen kann, dass sich die Zellen leicht unterschiedlich entwickeln. Dieser Differenzierungsprozess ermöglicht es dem Körper, spezialisierte Zellen zu bilden, die verschiedene Funktionen erfüllen, obwohl sie alle von einer einzigen Zelle, der befruchteten Eizelle, abstammen. Zellwachstum und Differenzierung sind die Mechanismen, durch die sich eine befruchtete Eizelle zu einem komplexen Organismus entwickelt. Bei der sexuellen Fortpflanzung eine spezialisierte Art der Zellteilung

Meiose genannt, tritt auf und führt zur Produktion von Geschlechtszellen, wie Gameten (Sperma und Eier) oder Sporen, die nur ein Mitglied von jedem Chromosomenpaar in der Elternzelle enthalten.

Grade-Band-Endpunkte für LS1.B

Am Ende der Klasse 2. Pflanzen und Tiere haben vorhersagbare Eigenschaften in verschiedenen Entwicklungsstadien. Pflanzen und Tiere wachsen und verändern sich. Erwachsene Pflanzen und Tiere können Junge haben. Bei vielen Tierarten zeigen die Eltern und die Nachkommen selbst Verhaltensweisen, die den Nachkommen helfen, zu überleben.

Bis zum Ende der Klasse 5. Die Fortpflanzung ist für den Fortbestand jeder Art von Organismus unabdingbar. Pflanzen und Tiere haben einzigartige und vielfältige Lebenszyklen, die von der Geburt (das Keimen in Pflanzen), dem Wachsen, der Entwicklung zu Erwachsenen, der Fortpflanzung und schließlich dem Sterben umfassen.

Bis zum Ende der 8. Organismen vermehren sich sexuell oder ungeschlechtlich und übertragen ihre genetischen Informationen an ihre Nachkommen. Tiere zeigen charakteristische Verhaltensweisen, die die Fortpflanzungschancen erhöhen. Pflanzen vermehren sich auf unterschiedliche Weise, manchmal abhängig vom Tierverhalten und speziellen Merkmalen (z. B. attraktiv gefärbte Blumen) für die Fortpflanzung. Das Pflanzenwachstum kann während des gesamten Pflanzenlebens durch die Produktion von Pflanzenmaterial in der Photosynthese fortgesetzt werden.Genetische Faktoren sowie lokale Bedingungen beeinflussen die Größe der erwachsenen Pflanze. Das Wachstum eines Tieres wird durch genetische Faktoren, Nahrungsaufnahme und Interaktionen mit anderen Organismen gesteuert, und jede Art hat einen typischen Größenbereich für Erwachsene. (Grenze: Die Reproduktion wird hier nicht näher behandelt, genauere Angaben zur Klassenstufe, siehe LS3.A.)

Bis zum Ende der Klasse 12. In vielzelligen Organismen wachsen einzelne Zellen und teilen sich dann über einen Prozess namens Mitose, wodurch der Organismus wachsen kann. Der Organismus beginnt als einzelne Zelle (befruchtete Eizelle), die sich nacheinander teilt, um viele Zellen zu produzieren, wobei jede Elternzelle identisches genetisches Material weitergibt (zwei Varianten

jedes Chromosomenpaares) an beide Tochterzellen. Wenn sukzessive Unterteilungen der Zellen eines Embryos auftreten, aktivieren oder inaktivieren programmierte genetische Anweisungen und kleine Unterschiede in ihrer unmittelbaren Umgebung verschiedene Gene, die dazu führen, dass sich die Zellen unterschiedlich entwickeln - ein Prozess, der Differenzierung genannt wird. Zellteilung und Differenzierung erzeugen und erhalten einen komplexen Organismus, der aus Gewebe- und Organsystemen besteht, die zusammenarbeiten, um die Bedürfnisse des gesamten Organismus zu erfüllen. Bei der sexuellen Fortpflanzung kommt es zu einer speziellen Art der Zellteilung, der sogenannten Meiose, die zur Produktion von Geschlechtszellen führt, wie z.

LS1.C: ORGANISATION FÜR MATERIAL- UND ENERGIEFLUSS IN ORGANISMEN

Wie gewinnen und nutzen Organismen die Materie und Energie, die sie zum Leben und Wachsen benötigen?

Die Erhaltung des Lebens erfordert einen erheblichen Energie- und Stoffeinsatz. Die komplexe strukturelle Organisation von Organismen ermöglicht das Einfangen, Umwandeln, Transportieren, Freisetzen und Eliminieren der Materie und Energie, die zu ihrer Erhaltung benötigt werden. Während Materie und Energie durch verschiedene Organisationsebenen fließen, Zellen, Gewebe, Organe, Organismen, Populationen, Gemeinschaften und Ökosysteme und lebende Systeme, werden chemische Elemente auf unterschiedliche Weise rekombiniert, um unterschiedliche Produkte zu bilden. Das Ergebnis dieser chemischen Reaktionen ist, dass Energie von einem System wechselwirkender Moleküle auf ein anderes übertragen wird.

In den meisten Fällen wird die für das Leben benötigte Energie letztendlich durch Photosynthese aus der Sonne gewonnen (obwohl in einigen ökologisch wichtigen Fällen Energie aus Reaktionen mit anorganischen Chemikalien in Abwesenheit von Sonnenlicht gewonnen wird, z. B. Chemosynthese). Pflanzen, Algen (einschließlich Phytoplankton) und andere energiefixierende Mikroorganismen nutzen Sonnenlicht, Wasser und Kohlendioxid, um die Photosynthese zu erleichtern, die Energie speichert, Pflanzenmaterial bildet, Sauerstoff freisetzt und die Pflanzenaktivität aufrechterhält. Pflanzen und Algen sind die Ressourcengrundlage für Tiere, die Tiere, die sich von Tieren ernähren, und die Zersetzer und teilen energiefixierende Organismen, die den Rest des Nahrungsnetzes erhalten.

Grade-Band-Endpunkte für LS1.C

Am Ende der Klasse 2. Alle Tiere brauchen Nahrung, um zu leben und zu wachsen. Ihre Nahrung beziehen sie aus Pflanzen oder anderen Tieren. Pflanzen brauchen Wasser und Licht zum Leben und Wachsen.

Bis zum Ende der Klasse 5. Tiere und Pflanzen müssen im Allgemeinen Luft und Wasser aufnehmen, Tiere müssen Nahrung aufnehmen und Pflanzen brauchen Licht und Mineralien anaerobes Leben, wie Bakterien im Darm, funktioniert ohne Luft. Nahrung liefert den Tieren die Materialien, die sie für die Körperreparatur und das Wachstum benötigen, und wird verdaut, um die Energie freizusetzen, die sie für die Aufrechterhaltung der Körperwärme und für Bewegung benötigen. Pflanzen gewinnen ihr Wachstumsmaterial hauptsächlich aus Luft und Wasser und verarbeiten von ihnen gebildete Stoffe, um ihre inneren Bedingungen aufrechtzuerhalten (z. B. nachts).

Am Ende der Klasse 8. Pflanzen, Algen (einschließlich Phytoplankton) und viele Mikroorganismen nutzen die Energie des Lichts, um durch den Prozess der Photosynthese aus Kohlendioxid aus der Atmosphäre und Wasser Zucker (Nahrung) herzustellen, wobei auch Sauerstoff freigesetzt wird. Diese Zucker können sofort verwendet oder zum Wachstum oder zur späteren Verwendung aufbewahrt werden. Tiere erhalten Nahrung, indem sie Pflanzen essen oder andere Tiere essen. Innerhalb einzelner Organismen durchläuft Nahrung eine Reihe chemischer Reaktionen, bei denen sie abgebaut und neu angeordnet werden, um neue Moleküle zu bilden, das Wachstum zu unterstützen oder Energie freizusetzen. In den meisten Tieren und Pflanzen reagiert Sauerstoff mit kohlenstoffhaltigen Molekülen (Zucker), um Energie bereitzustellen und Kohlendioxid zu produzieren. Anaerobe Bakterien decken ihren Energiebedarf in anderen chemischen Prozessen, die keinen Sauerstoff benötigen.

Bis zum Ende der Klasse 12. Der Prozess der Photosynthese wandelt Lichtenergie in gespeicherte chemische Energie um, indem Kohlendioxid plus Wasser in Zucker plus freigesetzten Sauerstoff umgewandelt wird. Die so gebildeten Zuckermoleküle enthalten Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff. Ihre Kohlenwasserstoffrückgrate werden verwendet, um Aminosäuren und andere auf Kohlenstoff basierende Moleküle herzustellen, die zu größeren Molekülen (wie Proteinen oder DNA) zusammengesetzt werden können, um beispielsweise neue Zellen zu bilden. Während Materie und Energie durch verschiedene Organisationsebenen lebender Systeme fließen, werden chemische Elemente auf unterschiedliche Weise zu unterschiedlichen Produkten rekombiniert. Als Ergebnis dieser chemischen Reaktionen wird Energie von einem System wechselwirkender Moleküle auf ein anderes übertragen. Beispielsweise ist die aerobe (in Gegenwart von Sauerstoff) Zellatmung ein chemischer Prozess, bei dem die Bindungen von Nahrungsmolekülen und Sauerstoffmolekülen aufgebrochen und neue Verbindungen gebildet werden, die Energie zu den Muskeln transportieren können. Die anaerobe (ohne Sauerstoff) Zellatmung folgt einem anderen und weniger effizienten chemischen Weg, um Energie in den Zellen bereitzustellen. Die Zellatmung setzt auch die Energie frei, die benötigt wird, um die Körpertemperatur trotz anhaltender Energieverluste an die Umgebung aufrechtzuerhalten. Materie und Energie bleiben bei jeder Veränderung erhalten. Dies gilt für alle biologischen Systeme, von einzelnen Zellen bis hin zu Ökosystemen.

LS1.D: INFORMATIONSVERARBEITUNG

Wie erkennen, verarbeiten und nutzen Organismen Informationen über die Umwelt?

Die Fähigkeit eines Organismus, seine Umgebung wahrzunehmen und darauf zu reagieren, erhöht seine Überlebens- und Fortpflanzungschancen. Tiere haben externe und interne sensorische Rezeptoren, die verschiedene Arten von Informationen erkennen, und sie verwenden interne Mechanismen, um sie zu verarbeiten und zu speichern. Jeder Rezeptor kann auf verschiedene Eingaben (elektromagnetisch, mechanisch, chemisch) reagieren, einige Rezeptoren reagieren, indem sie Impulse übertragen, die entlang von Nervenzellen wandern. In komplexen Organismen wandern die meisten dieser Eingaben zum Gehirn, das in mehrere unterschiedliche Regionen und Schaltkreise unterteilt ist, die primäre Funktionen erfüllen, insbesondere Funktionen wie visuelle Wahrnehmung, auditive Wahrnehmung, Interpretation von Wahrnehmungsinformationen, Führung motorischer Bewegungen und Entscheidungsfindung . Darüber hinaus lösen einige der Schaltkreise des Gehirns Emotionen aus und speichern Erinnerungen. Die Gehirnfunktion beinhaltet auch mehrere Interaktionen zwischen den verschiedenen Regionen, um ein integriertes Gefühl für sich selbst und die umgebende Welt zu bilden.

Grade-Band-Endpunkte für LS1.D

Bis zum Ende der 2. Tiere haben Körperteile, die verschiedene Arten von Informationen erfassen und übermitteln, die für Wachstum und Überleben erforderlich sind, zum Beispiel Augen für Licht, Ohren für Geräusche und Haut für Temperatur oder Berührung. Tiere reagieren auf diese Eingaben mit Verhaltensweisen, die ihnen beim Überleben helfen (z. B. Nahrung finden, vor einem Raubtier fliehen). Pflanzen reagieren auch auf einige externe Eingaben (z. B. drehen Blätter in Richtung der Sonne).

Bis zum Ende der Klasse 5. Verschiedene Sinnesrezeptoren sind auf bestimmte Arten von Informationen spezialisiert, die dann von einem tierischen Gehirn verarbeitet und integriert werden können, wobei einige Informationen als Erinnerungen gespeichert werden. Tiere sind in der Lage, ihre Wahrnehmungen und Erinnerungen zu nutzen, um ihre Handlungen zu leiten. Einige Reaktionen auf Informationen sind instinktiv. Das heißt, das Gehirn von Tieren ist so organisiert, dass sie nicht darüber nachdenken müssen, wie sie auf bestimmte Reize reagieren sollen.

Bis zum Ende der 8. Jeder Sinnesrezeptor reagiert auf verschiedene Eingaben (elektromagnetisch, mechanisch, chemisch) und überträgt sie als Signale, die entlang der Nervenzellen zum Gehirn wandern. Die Signale werden dann im Gehirn verarbeitet, was zu sofortigen Verhaltensweisen oder Erinnerungen führt. Veränderungen in der Struktur und Funktion vieler Millionen miteinander verbundener Nervenzellen ermöglichen es, kombinierte Eingaben über lange Zeiträume als Gedächtnis zu speichern.

Bis zum Ende der Klasse 12. Bei komplexen Tieren ist das Gehirn in mehrere unterschiedliche Regionen und Schaltkreise unterteilt, von denen jeder in erster Linie zweckbestimmte Funktionen erfüllt, wie z Ereignis bestimmter Eingaben. Darüber hinaus lösen einige Schaltkreise Emotionen und Erinnerungen aus, die Organismen motivieren, Belohnungen zu suchen, Bestrafungen zu vermeiden, Ängste zu entwickeln oder Bindungen zu Mitgliedern ihrer eigenen Spezies und in einigen Fällen zu Individuen anderer Spezies (z Säugetiere, gemischte Vogelschwärme). Das integrierte Funktionieren aller Teile des Gehirns ist wichtig für die erfolgreiche Interpretation von Eingaben und die Generierung von Verhaltensweisen als Reaktion darauf.

Ökosysteme: Interaktionen, Energie und Dynamik

Wie und warum interagieren Organismen mit ihrer Umwelt und welche Auswirkungen haben diese Interaktionen?

Ökosysteme sind komplexe, interaktive Systeme, die sowohl biologische Gemeinschaften (biotisch) als auch physikalische (abiotische) Komponenten der Umwelt umfassen. Wie bei einzelnen Organismen gibt es eine hierarchische Struktur, bei der Gruppen der gleichen Organismen (Arten) Populationen bilden, verschiedene Populationen interagieren, um Gemeinschaften zu bilden, Gemeinschaften leben innerhalb eines Ökosystems und alle Ökosysteme der Erde bilden die Biosphäre. Organismen wachsen, reproduzieren und verewigen ihre Spezies, indem sie die notwendigen Ressourcen durch wechselseitige Beziehungen mit anderen Organismen und der physischen Umwelt erhalten. Dieselben Interaktionen können das Wachstum erleichtern oder hemmen und die Bevölkerungsgröße erhöhen oder begrenzen, indem sie das Gleichgewicht zwischen verfügbaren Ressourcen und denen, die sie verbrauchen, aufrechterhalten. Diese Wechselwirkungen können auch biotische und abiotische Eigenschaften der Umwelt verändern. Wie einzelne Organismen werden Ökosysteme durch den kontinuierlichen Energiefluss, der hauptsächlich von der Sonne stammt, und das Recycling von Stoffen und Nährstoffen innerhalb des Systems erhalten. Ökosysteme sind dynamisch und erfahren im Laufe der Zeit Veränderungen in der Bevölkerungszusammensetzung und -häufigkeit sowie Veränderungen in der physischen Umgebung, was sich letztendlich auf die Stabilität und Widerstandsfähigkeit des gesamten Systems auswirkt.

LS2.A: UNABHÄNGIGE BEZIEHUNGEN IN ÖKOSYSTEMEN

Wie interagieren Organismen mit der lebenden und unbelebten Umgebung, um Materie und Energie zu gewinnen?

Ökosysteme verändern sich ständig aufgrund der gegenseitigen Abhängigkeit von Organismen derselben oder verschiedener Arten und den nicht lebenden (physischen) Elementen der Umwelt. Auf der Suche nach Stoffen und Energieressourcen, um das Leben zu erhalten, interagieren Organismen in einem Ökosystem miteinander in komplexen Ernährungshierarchien von Produzenten, Verbrauchern und Zersetzern, die zusammen ein Nahrungsnetz darstellen. Interaktionen zwischen Organismen können räuberisch, kompetitiv oder für beide Seiten vorteilhaft sein. Ökosysteme haben Tragfähigkeiten, die die Anzahl der Organismen (innerhalb von Populationen) begrenzen, die sie unterstützen können. Das individuelle Überleben und die Populationsgröße hängen von Faktoren wie Prädation, Krankheit, Verfügbarkeit von Ressourcen und Parametern der physischen Umgebung ab. Organismen sind auf physikalische Faktoren wie Licht, Temperatur, Wasser, Boden und Raum für Unterschlupf und Fortpflanzung angewiesen. Die vielfältigen Kombinationen dieser Faktoren auf der Erde bilden die physischen Umgebungen, in denen sich ihre Ökosysteme (z. B. Wüsten, Grasland, Regenwälder und Korallenriffe) entwickeln und in denen die verschiedenen Arten des Planeten leben. Innerhalb eines Ökosystems beeinflussen die biotischen Interaktionen zwischen Organismen (z. B. Konkurrenz, Prädation und verschiedene Arten von Erleichterungen wie Bestäubung) ihr Wachstum, ihr Überleben und ihre Fortpflanzung sowohl individuell als auch in Bezug auf ihre Populationen.

Grade-Band-Endpunkte für LS2.A

Am Ende der Klasse 2. Tiere sind auf ihre Umgebung angewiesen, um zu bekommen, was sie brauchen, einschließlich Nahrung, Wasser, Unterkunft und einer günstigen Temperatur. Tiere sind auf Pflanzen oder andere Tiere als Nahrung angewiesen. Sie benutzen ihre Sinne, um Nahrung und Wasser zu finden, und sie benutzen ihre Körperteile, um die Nahrung zu sammeln, zu fangen, zu essen und zu kauen. Pflanzen sind für ihr Wachstum auf Luft, Wasser, Mineralien (im Boden) und Licht angewiesen. Tiere können sich bewegen, Pflanzen jedoch nicht, und sie sind oft auf Tiere zur Bestäubung oder zum Transport ihrer Samen angewiesen. Verschiedene Pflanzen überleben in verschiedenen Umgebungen besser, da sie einen unterschiedlichen Bedarf an Wasser, Mineralien und Sonnenlicht haben.

Bis zum Ende der Klasse 5. Die Nahrung fast aller Tierarten lässt sich auf Pflanzen zurückführen. Organismen sind in Nahrungsnetzen verwandt, in denen einige Tiere Pflanzen fressen

denn Nahrung und andere Tiere fressen die Tiere, die Pflanzen fressen. So oder so sind sie „Verbraucher&rdquo. Einige Organismen, wie Pilze und Bakterien, bauen tote Organismen (sowohl Pflanzen als auch Pflanzenteile und Tiere) ab und wirken daher als &ldquorZersetzer.&rdquo Durch die Zersetzung werden einige Materialien schließlich wieder in den Boden zurückgeführt (recycelt). Pflanzen zu verwenden. Organismen können nur in Umgebungen überleben, in denen ihre besonderen Bedürfnisse befriedigt werden. Ein gesundes Ökosystem ist eines, in dem mehrere Arten unterschiedlicher Art ihre Bedürfnisse in einem relativ stabilen Lebensnetz befriedigen können. Neu eingeführte Arten können das Gleichgewicht eines Ökosystems schädigen.

Bis zum Ende der 8. Organismen und Populationen von Organismen sind von ihren Umweltinteraktionen sowohl mit anderen Lebewesen als auch mit nicht lebenden Faktoren abhängig. Das Wachstum von Organismen und das Bevölkerungswachstum werden durch den Zugang zu Ressourcen begrenzt. In jedem Ökosystem können Organismen und Populationen mit ähnlichem Bedarf an Nahrung, Wasser, Sauerstoff oder anderen Ressourcen miteinander um begrenzte Ressourcen konkurrieren, deren Zugang folglich ihr Wachstum und ihre Reproduktion einschränkt. In ähnlicher Weise können räuberische Interaktionen die Anzahl der Organismen reduzieren oder ganze Populationen von Organismen eliminieren. Im Gegensatz dazu können gegenseitig vorteilhafte Interaktionen so voneinander abhängig werden, dass jeder Organismus den anderen zum Überleben benötigt. Obwohl die Arten, die an diesen konkurrierenden, räuberischen und für beide Seiten vorteilhaften Interaktionen beteiligt sind, in den Ökosystemen unterschiedlich sind, werden die Interaktionsmuster von Organismen mit ihrer Umwelt, sowohl lebenden als auch nichtlebenden, geteilt.

Bis zum Ende der Klasse 12. Ökosysteme haben eine Tragfähigkeit, die die Anzahl der Organismen und Populationen, die sie ernähren können, begrenzt. Diese Grenzen resultieren aus Faktoren wie der Verfügbarkeit lebender und nicht lebender Ressourcen und aus Herausforderungen wie Raub, Konkurrenz und Krankheiten. Organismen hätten die Fähigkeit, große Populationen zu produzieren, wenn Umwelt und Ressourcen nicht endlich wären. Diese grundlegende Spannung beeinflusst die Häufigkeit (Anzahl der Individuen) von Arten in einem bestimmten Ökosystem.

LS2.B: STOFFZYKLEN UND ENERGIETRANSFER IN ÖKOSYSTEMEN

Wie bewegen sich Materie und Energie durch ein Ökosystem?

Der Stoffkreislauf und der Energiefluss innerhalb von Ökosystemen erfolgen durch Interaktionen zwischen verschiedenen Organismen sowie zwischen Organismen und der physikalischen Umwelt. Alle lebenden Systeme brauchen Materie und Energie. Materie treibt die energiefreisetzenden chemischen Reaktionen an, die Energie für Lebensfunktionen bereitstellen und die

Material für Wachstum und Reparatur von Gewebe. Für Pflanzen wird Energie aus Licht benötigt, da die chemische Reaktion, die Pflanzenmaterial aus Luft und Wasser erzeugt, einen Energieeintrag erfordert. Tiere nehmen Materie aus der Nahrung auf, also aus Pflanzen oder anderen Tieren. Die chemischen Elemente, aus denen die Moleküle von Organismen bestehen, passieren Nahrungsnetze und die Umwelt und werden auf unterschiedliche Weise kombiniert und rekombiniert. Auf jeder Ebene eines Nahrungsnetzes liefert ein Teil der Materie Energie für Lebensfunktionen, einiges wird in neu geschaffenen Strukturen gespeichert und vieles wird an die Umgebung abgegeben. Nur ein kleiner Bruchteil der auf einer Ebene verbrauchten Materie wird von der nächsthöheren Ebene erfasst. Da Materie kreist und Energie durch lebende Systeme und zwischen lebenden Systemen und der physischen Umgebung fließt, werden Materie und Energie bei jeder Veränderung konserviert.

Der Kohlenstoffkreislauf ist ein Beispiel für Stoffkreisläufe und Energieflüsse in Ökosystemen. Photosynthese, Verdauung von Pflanzenmaterial, Atmung und Zersetzung sind wichtige Bestandteile des Kohlenstoffkreislaufs, in dem Kohlenstoff durch chemische, physikalische, geologische und biologische Prozesse zwischen Biosphäre, Atmosphäre, Ozeanen und Geosphäre ausgetauscht wird.

Grade-Band-Endpunkte für LS2.B

Am Ende der Klasse 2. Organismen beziehen die Materialien, die sie zum Wachsen und Überleben benötigen, aus der Umwelt. Viele dieser Materialien stammen von Organismen und werden von anderen Organismen wieder verwendet.

Bis zum Ende der Klasse 5. Materie kreist zwischen Luft und Boden und zwischen Pflanzen, Tieren und Mikroben, während diese Organismen leben und sterben. Organismen gewinnen Gase, Wasser und Mineralien aus der Umwelt und geben Abfallstoffe (gasförmig, flüssig oder fest) wieder an die Umwelt ab.

Am Ende der Klasse 8. Nahrungsnetze sind Modelle, die zeigen, wie Materie und Energie zwischen Produzenten (im Allgemeinen Pflanzen und anderen Organismen, die Photosynthese betreiben), Verbrauchern und Zersetzern übertragen werden, während die drei Gruppen hauptsächlich für Nahrungszwecke und innerhalb eines Ökosystems interagieren. Übertragungen von Materie in die und aus der physikalischen Umgebung finden auf allen Ebenen statt. Wenn beispielsweise Moleküle aus der Nahrung mit Sauerstoff aus der Umgebung reagieren, werden das dabei produzierte Kohlendioxid und Wasser an die Umwelt zurückgegeben, und letztendlich auch Abfallprodukte, wie z als Fäkalienmaterial. Zersetzer recyceln Nährstoffe aus abgestorbenen Pflanzen- oder Tiermaterialien zurück in den Boden in terrestrischen Umgebungen oder in das Wasser in aquatischen Umgebungen. Die Atome, aus denen die

Ökosysteme werden durch den kontinuierlichen Energiefluss, der hauptsächlich von der Sonne stammt, und das Recycling von Stoffen und Nährstoffen innerhalb des Systems erhalten.

Organismen in einem Ökosystem werden wiederholt zwischen den lebenden und nicht lebenden Teilen des Ökosystems hin und her geschaltet.

Bis zum Ende der Klasse 12. Photosynthese und Zellatmung (einschließlich anaerober Prozesse) liefern den größten Teil der Energie für Lebensprozesse. Pflanzen oder Algen bilden die unterste Ebene des Nahrungsnetzes. An jeder Verbindung nach oben in einem Nahrungsnetz wird nur ein kleiner Bruchteil der auf der unteren Ebene verbrauchten Materie nach oben transportiert, um Wachstum zu erzeugen und Energie bei der Zellatmung auf der höheren Ebene freizusetzen. Angesichts dieser Ineffizienz gibt es im Allgemeinen weniger Organismen auf höheren Ebenen eines Nahrungsnetzes, und die Anzahl der Organismen, die ein Ökosystem erhalten kann, ist begrenzt.

Die chemischen Elemente, aus denen die Moleküle der Organismen bestehen, gelangen durch Nahrungsnetze und in die Atmosphäre und in den Boden und wieder heraus und werden auf unterschiedliche Weise kombiniert und rekombiniert. An jedem Glied in einem Ökosystem werden Materie und Energie konserviert, einige Materie reagiert, um Energie für Lebensfunktionen freizusetzen, einige Materie wird in neu geschaffenen Strukturen gespeichert und vieles wird verworfen. Der Wettbewerb zwischen den Arten ist letztlich ein Wettbewerb um die zum Leben benötigte Materie und Energie.

Photosynthese und Zellatmung sind wichtige Bestandteile des Kohlenstoffkreislaufs, in dem Kohlenstoff durch chemische, physikalische, geologische und biologische Prozesse zwischen Biosphäre, Atmosphäre, Ozeanen und Geosphäre ausgetauscht wird.

LS2.C: ÖKOSYSTEM DYNAMIK, FUNKTION UND BELASTBARKEIT

Was passiert mit Ökosystemen, wenn sich die Umwelt verändert?

Ökosysteme sind von Natur aus dynamisch, ihre Eigenschaften schwanken im Laufe der Zeit, abhängig von Veränderungen der Umwelt und der Populationen verschiedener Arten. Störungen in den physikalischen und biologischen Komponenten eines Ökosystems–die zu Verschiebungen der Arten und Anzahl der Ökosystem-Organismen, zur Erhaltung oder dem Aussterben von Arten, zur Wanderung von Arten in oder aus der Region oder zur Bildung von neue Arten (Arten)&mdashoccur für a

verschiedene natürliche Gründe. Veränderungen können sich beispielsweise aus dem Fall von Baumkronen in einem Wald oder aus katastrophalen Ereignissen wie Vulkanausbrüchen ergeben. Viele Veränderungen werden jedoch durch menschliche Aktivitäten induziert, wie zum Beispiel Ressourcenabbau, ungünstige Landnutzungsmuster, Umweltverschmutzung, die Einführung nicht einheimischer Arten und der globale Klimawandel. Das Aussterben von Arten oder die Entwicklung neuer Arten kann als Reaktion auf erhebliche Störungen des Ökosystems auftreten.

Arten in einer Umwelt entwickeln Verhaltensmuster und physiologische Muster, die ihr Überleben unter den vorherrschenden Bedingungen erleichtern, aber diese Muster können sich ändern, wenn sich die Bedingungen ändern oder neue Arten eingeführt werden. Ökosysteme mit einer großen Artenvielfalt, d. h. einer größeren Artenvielfalt, sind widerstandsfähiger gegenüber Veränderungen als solche mit wenigen Arten.

Grade-Band-Endpunkte für LS2.C

Am Ende der Klasse 2. Die Orte, an denen Pflanzen und Tiere leben, ändern sich oft, manchmal langsam und manchmal schnell. Wenn Tiere und Pflanzen zu heiß oder zu kalt werden, können sie sterben. Wenn sie nicht genug Nahrung, Wasser oder Luft finden, können sie sterben.

Bis zum Ende der Klasse 5. Wenn sich die Umgebung in einer Weise ändert, die die physikalischen Eigenschaften eines Ortes, die Temperatur oder die Verfügbarkeit von Ressourcen beeinflusst, überleben und vermehren sich einige Organismen, andere ziehen an neue Orte, wieder andere ziehen in die veränderte Umgebung ein und einige sterben.

Am Ende der Klasse 8. Ökosysteme sind von Natur aus dynamisch, ihre Eigenschaften können sich im Laufe der Zeit ändern. Störungen jeder physikalischen oder biologischen Komponente eines Ökosystems können zu Verschiebungen in allen Populationen führen.

Biodiversität beschreibt die Vielfalt der Arten, die in den terrestrischen und ozeanischen Ökosystemen der Erde vorkommen. Die Vollständigkeit oder Integrität der Biodiversität eines Ökosystems wird oft als Maß für seine Gesundheit verwendet.


Mimikry

Batesianische Mimikry

Wenn ein Tier für potenzielle Raubtiere nicht schädlich ist, warum dann nicht wie ein Tier aussehen, das es ist?

  • Eine Reihe harmloser Schlangen ahmen die leuchtende Warnfärbung der Korallenschlange &ndash die giftigste Schlange in den Vereinigten Staaten.
  • Das Harmlose Räuber fliegen (rechts) ähnelt dem Hummel (links) obwohl die beiden nicht eng verwandt sind. Die Raubfliege ist ein Zweiflügler mit nur einem einzigen Flügelpaar, während die Hummel ein Hymenopteran mit zwei Paaren ist.
  • Die Vizekönig Schmetterling (unten) enthält keine giftigen Substanzen in seinem Körper und ist vermutlich sehr schmackhaft (ein Entomologe erklärte, er schmecke wie getrockneter Toast). Wenn ja, die auffallende Ähnlichkeit des Vizekönigs mit dem Monarch (oben) ermöglicht es ihm, aus der Ungeschicklichkeit des Monarchen Kapital zu schlagen. (Fotos von und mit freundlicher Genehmigung von Howard Hoople.)

Müllerianische Mimikry

Einige ungenießbare Tiere ähneln stark anderen ebenso ungenießbaren Arten. Eine solche Mimikry wird Müllersche Mimikry genannt (zu Ehren des deutschen Zoologen Fritz Müller, der sie studiert hat). Vermutlich erhält jede Art ein gewisses Maß an Schutz vor den gelegentlichen, aber erzieherischen Verlusten der anderen Arten an Räuber.

Lincoln Brower, der den Monarchen und Vizekönig studiert hat, glaubt, dass der Vizekönig für potenzielle Raubtiere ebenso ungenießbar ist wie der Monarch, und daher wirklich ein Beispiel für muumlllersche Mimikry ist.

Aggressive Mimikry

Einige Fleischfresser haben Geräte entwickelt, mit denen sie die Beute (oder den potenziellen Partner) anderer (normalerweise kleinerer) Raubtiere nachahmen. Sie verwenden diese Geräte als Köder.

    Der Seeteufel (Antennarius) zeigt einen Köder, der einem kleinen Fisch ähnelt. Der Köder ist eine Entwicklung der Wirbelsäule der ersten Rückenflosse. Diese auf den Philippinen gefundene Seeteufelart ist 9,5 cm lang. Beachten Sie die Verwendung von Tarnung: Seine Textur (und Farbe) ähnelt stark den schwamm- und algenverkrusteten Gesteinen seines Lebensraums.

(Foto mit freundlicher Genehmigung von David B. Grobecker von Pietsch, T. W. und D. B. Grobecker, Wissenschaft, 201:369, 1978.)


9.5: Raubpflanzen - Biologie

Nematoden sind nicht segmentierte Würmer, typischerweise 1/500 Zoll (50 &mgr;m) im Durchmesser und 1/20 Zoll (1 mm) lang. Den wenigen Arten, die für Pflanzenkrankheiten verantwortlich sind, wurde viel Aufmerksamkeit gewidmet, aber weit weniger ist über die Mehrheit der Nematodengemeinschaft bekannt, die eine nützliche Rolle im Boden spielt.

Eine unglaubliche Vielfalt an Nematoden funktioniert auf mehreren trophischen Ebenen des Nahrungsnetzes des Bodens. Einige ernähren sich von Pflanzen und Algen (erste trophische Ebene), andere ernähren sich von Bakterien und Pilzen (zweite trophische Ebene) und einige ernähren sich von anderen Nematoden (höhere trophische Ebenen).

Freilebende Nematoden können basierend auf ihrer Ernährung in vier große Gruppen eingeteilt werden. Bakterienfresser Bakterien verbrauchen. Pilzfresser durch Durchstechen der Zellwand von Pilzen und Absaugen des inneren Inhalts. Raubtiernematoden essen alle Arten von Nematoden und Protozoen. Sie fressen kleinere Organismen im Ganzen oder heften sich an die Nagelhaut größerer Nematoden und kratzen ab, bis die inneren Körperteile der Beute extrahiert werden können. Allesfresser essen eine Vielzahl von Organismen oder haben in jedem Lebensstadium eine andere Ernährung. Wurzelfresser sind Pflanzenparasiten und leben daher nicht frei im Boden.

WAS TUN NEMATODEN?

Nährstoffkreislauf. Wie Protozoen sind Nematoden bei der Mineralisierung oder Freisetzung von Nährstoffen in pflanzenverfügbaren Formen wichtig. Wenn Nematoden Bakterien oder Pilze fressen, wird Ammonium (NH4+) freigesetzt, weil Bakterien und Pilze viel mehr Stickstoff enthalten, als die Nematoden benötigen.

Weiden. Bei niedrigen Nematodendichten stimuliert die Fütterung durch Nematoden die Wachstumsrate der Beutepopulationen. Das heißt, Bakterienfresser stimulieren das Bakterienwachstum, Pflanzenfresser stimulieren das Pflanzenwachstum und so weiter. Bei höheren Dichten reduzieren Nematoden die Population ihrer Beute. Dies kann die Pflanzenproduktivität verringern, sich negativ auf Mykorrhizapilze auswirken und die Zersetzungs- und Immobilisierungsraten durch Bakterien und Pilze verringern. Räuberische Nematoden können Populationen von bakterien- und pilzfressenden Nematoden regulieren und so eine Überweidung durch diese Gruppen verhindern. Die Beweidung mit Nematoden kann das Gleichgewicht zwischen Bakterien und Pilzen und die Artenzusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft kontrollieren.

Verbreitung von Mikroben. Nematoden helfen, Bakterien und Pilze durch den Boden und entlang der Wurzeln zu verteilen, indem sie lebende und ruhende Mikroben auf ihren Oberflächen und in ihrem Verdauungssystem transportieren.

Nahrungsquelle. Nematoden sind Nahrung für höherwertige Raubtiere, einschließlich räuberischer Nematoden, Bodenmikroarthropoden und Bodeninsekten. Sie werden auch durch Bakterien und Pilze parasitiert.

Unterdrückung und Entwicklung von Krankheiten. Einige Nematoden verursachen Krankheiten. Andere konsumieren krankheitserregende Organismen wie wurzelfressende Nematoden oder verhindern ihren Zugang zu Wurzeln. Dies können potentielle Biokontrollmittel sein.

WO SIND NEMATODEN?

Nematoden sind in der Nähe ihrer Beutegruppen konzentriert. Bakterienfresser gibt es in der Nähe von Wurzeln, wo sich Bakterien versammeln Pilzfresser sind in der Nähe von Pilzbiomasse Wurzelfresser konzentrieren sich um die Wurzeln gestresster oder anfälliger Pflanzen. Räuberische Nematoden sind in Böden mit hoher Nematodenzahl häufiger anzutreffen.

Nematoden kommen aufgrund ihrer Größe eher in grobkörnigeren Böden vor. Nematoden bewegen sich in Wasserfilmen in großen Porenräumen (>1/500 Zoll oder 50 &mgr;m).

Landwirtschaftliche Böden unterstützen im Allgemeinen weniger als 100 Nematoden in jedem Teelöffel (trockenes Gramm) Erde. Grasland kann 50 bis 500 Nematoden enthalten, und Waldböden halten im Allgemeinen mehrere Hundert pro Teelöffel. Der Anteil der bakterienfressenden und pilzfressenden Nematoden hängt von der Menge an Bakterien und Pilzen im Boden ab. Im Allgemeinen enthalten weniger gestörte Böden mehr räuberische Nematoden, was darauf hindeutet, dass räuberische Nematoden gegenüber einer Vielzahl von Störungen sehr empfindlich sind.

NEMATODEN UND BODENQUALITÄT

Nematoden können aufgrund ihrer enormen Vielfalt und ihrer Beteiligung an vielen Funktionen auf verschiedenen Ebenen des Nahrungsnetzes des Bodens nützliche Indikatoren für die Bodenqualität sein. Mehrere Forscher haben Ansätze zur Bewertung des Zustands der Bodenqualität vorgeschlagen, indem sie die Anzahl der Nematoden in verschiedenen Familien oder trophischen Gruppen zählen.* Zusätzlich zu ihrer Vielfalt können Nematoden nützliche Indikatoren sein, da ihre Populationen als Reaktion auf Feuchtigkeitsänderungen relativ stabil sind und Temperatur (im Gegensatz zu Bakterien), doch Nematodenpopulationen reagieren auf Veränderungen in der Landbewirtschaftung in vorhersehbarer Weise. Da sie recht klein sind und in Wasserfilmen leben, spiegeln Veränderungen in den Nematodenpopulationen Veränderungen in der Mikroumgebung des Bodens wider.

*Blair, J.M.et al. 1996. Bodenwirbellose Tiere als Indikatoren für die Bodenqualität. In Methoden zur Beurteilung der Bodenqualität, SSSA-Sonderveröffentlichung 49, S. 273-291.

BUG BIOGRAPHIE: Nematodenfänger
Eine Gruppe von Pilzen kann ein nützliches biologisches Kontrollmittel gegen parasitäre Nematoden sein. Diese räuberischen Pilze wachsen durch den Boden und stellen Fallen auf, wenn sie Anzeichen ihrer Beute entdecken. Einige Arten verwenden Klebefallen, andere bilden runde Hyphenringe, um ihre Beute einzuschnüren. Wenn die Falle gestellt ist, setzen die Pilze einen Köder aus und locken Nematoden an, die nach Mittagessen suchen. Der Nematode wird jedoch zum Mittagessen für den Pilz.


Methoden

Pflanzen- und Insektenmaterial

Westliche Balsampappel (Populus trichocarpa) Bäume wurden aus monoklonalen Stammstecklingen vermehrt (Klon 625, NW-FVA, Hann. Münden, Deutschland) und unter sommerlichen Bedingungen im Gewächshaus (24 °C, 60 % rel. Luftfeuchtigkeit, 16 h/8 h Hell-Dunkel-Zyklus) angezogen ) in einer 1:1 Mischung aus Sand und Erde (Klasmann Topfsubstrat), bis sie eine Höhe von ca. 1 m erreicht haben. Zigeunermotte (Lymantria dispar) Eierchargen wurden freundlicherweise von Hannah Nadel, APHIS, USA, zur Verfügung gestellt. Nach dem Schlüpfen wurden die Raupen mit einer künstlichen Diät (Zigeunermottendiät, MP Biomedicals LLC, Illkirch, Frankreich) aufgezogen.

Sammlung und Analyse von flüchtigen Pappeln

Um die räumliche Verteilung der flüchtigen Emission nach der Fütterung von Zigeunermotten zu untersuchen, führten wir flüchtige Einzelblattsammlungen durch. Acht Blätter (von LPI3 bis LPI10, LPI = Leaf Plastochron Index [28]) von jedem Baum wurden einzeln mit einem PET-Beutel ("Bratschlauch", Toppits, Minden, Deutschland) durch Fixieren der Enden mit Kabelbindern umhüllt. Bäume waren befallen mit L. dispar Larven auf entweder einem apikalen Blatt (LPI3) oder einem basalen Blatt (LPI10) und flüchtige Bestandteile wurden getrennt von den Blättern LPI3 bis LPI10 gesammelt (Zusätzliche Datei 1: Abbildung S8). Fünf L. dispar Raupen im dritten bis vierten Stadium, die 12 Stunden lang verhungerten, wurden auf den Blättern freigesetzt. Die Raupen wurden eine Woche lang mit Pappelblättern gefüttert frühere bis zum Versuchsbeginn. Die Raupen durften 24 Stunden lang fressen (16.00 Uhr (Tag 1) - 16.00 Uhr (Tag 2)). Flüchtige Stoffe wurden für 6 Stunden in der Mitte der Lichtperiode von Tag 2 (10.00 - 16.00 h) nach Entfernung der Raupen unter Verwendung eines Push-Pull-Systems gesammelt, wie von Tholl et al. (2006) [65]. Der Luftstrom wurde im System durch Teflonrohre aufrechterhalten. Mit Aktivkohle gefilterte Luft wurde ständig mit einer Flussrate von 1,5 l/min in die Beutel gepumpt. Die Abluft (Durchfluss: 1 l/min) passierte einen Filter, der mit 30 mg Super Q (ARS, Inc., Gainesville, FL, USA) gefüllt war, um die flüchtigen Verbindungen zu adsorbieren. Nach dem Sammeln wurden die flüchtigen Stoffe durch zweimaliges Eluieren des Filters mit 100 &mgr;l Dichlormethan, das Nonylacetat als internen Standard enthielt (10 ng &mgr;l –1 ), desorbiert. Es wurden jeweils fünf Replikate von LPI3-behandelten Bäumen, LPI10-behandelten Bäumen und unbeschädigten Kontrollbäumen gemessen.

Die qualitative und quantitative flüchtige Analyse wurde mit einem Gaschromatographen der Agilent 6890-Serie in Verbindung mit einem massenselektiven Agilent 5973 Quadrupol-Detektor (Grenzflächentemperatur, 250 °C Quadrupoltemperatur, 150 °C Quellentemperatur, 230 °C Elektronenenergie, 70 eV) oder a . durchgeführt Flammenionisationsdetektor (FID), der jeweils bei 300 °C betrieben wird. Die Bestandteile des flüchtigen Bouquets wurden unter Verwendung einer ZB-WAX-Säule (Phenomenex, Aschaffenburg, Deutschland, 60 m × 0,25 mm × 0,15 µm) und He (MS) oder H2 (FID) als Trägergas. Die Probe (1 &mgr;l) wurde ohne Split bei einer anfänglichen Ofentemperatur von 40 °C injiziert. Die Temperatur wurde 2 min gehalten und dann mit einem Gradienten von 5°C min -1 auf 225°C erhöht, weitere 2 min gehalten und dann mit einem Gradienten von 100°C min -1 weiter auf 250°C erhöht und a 1 min halten. Die Verbindungen wurden durch Vergleich der Retentionszeiten und Massenspektren mit denen von authentischen Standards identifiziert, die von Fluka (Seelze, Deutschland), Roth (Karlsruhe, Deutschland), Sigma (St. Louis, MO, USA), Bedoukian (Danbury, CT, USA) erhalten wurden ) oder durch Referenzspektren in den Bibliotheken des Wiley und des National Institute of Standards and Technology. Aldoxim-Standards wurden synthetisiert, wie in Irmisch et al. 2013 [10].

Entnahme von Pflanzengewebe, RNA-Extraktion und reverse Transkription

Pappelmaterial wurde nach 24 h Herbivorie geerntet, mit flüssigem Stickstoff schockgefroren und bis zur Weiterverarbeitung bei –80°C gelagert. Nach dem Mahlen wurde die Gesamt-RNA mit einem Invisorb Spin Plant RNA Mini Kit (Invitek GmbH, Berlin, Deutschland) nach Herstellerangaben isoliert. RNA-Konzentration, Reinheit und Qualität wurden mit einem Spektrophotometer (NanoDrop 2000c, Thermo Scientific, Wilmington, USA) und einem Agilent 2100 Bioanalyzer (Agilent Technologies GmbH, Waldbronn, Deutschland) ermittelt. Vor der cDNA-Synthese wurden 0,75 µg RNA mit 1 µl DNase (Fermentas GmbH, St. Leon Roth, Deutschland) DNase-behandelt. Einzelsträngige cDNA wurde aus der DNase-behandelten RNA unter Verwendung von SuperScript™ III Reverse Transkriptase und Oligo (dT12-18) Primer (Invitrogen, Carlsbad, CA, USA).

Identifizierung und Isolierung von PtTPS-Genen

Um mutmaßliche Pappeln zu identifizieren TPS Gene, eine BLAST-Suche gegen die P. trichocarpa Genomdatenbank (http://www.phytozome.net/pappel) unter Verwendung von PtTPS1 (JF449450) und AtGAS2 (Q9SAK2) als Untersuchungssequenzen durchgeführt. 38 in voller Länge TPS Gene mit einer Mindestlänge von 520 Aminosäuren wurden identifiziert. Fünfzehn (einschließlich PtTPS1-4) [21] dieser Sequenzen konnten aus cDNA amplifiziert werden, die aus durch Pflanzenfresser geschädigten Blättern von . gewonnen wurde P. trichocarpa. Informationen zur Primersequenz sind in Zusatzdatei 2: Tabelle S10 verfügbar. PCR-Produkte wurden in den Sequenzierungsvektor pCR® - Blunt II-TOPO® (Invitrogen) kloniert und beide Stränge wurden vollständig sequenziert. Die Signalpeptidvorhersage wurde unter Verwendung des TargetP 1.1-Servers (http://www.cbs.dtu.dk/services/TargetP/) durchgeführt und eine positive Vorhersage wurde getroffen, wenn die Zuverlässigkeitsklasse (RC-Wert) größer als 4 war hinterlegt bei der GenBank mit den Zugangsnummern KF776503 (PtTPS5), KF776504 (PtTPS6), KF776505 (PtTPS7), KF776506 (PtTPS8), KF776507 (PtTPS9), KF776508 (PtTPS10), KF776509 (PtTPS11), KF776510 (PtTPS12), KF776511 (PtTPS13), KF776512 (PtTPS14), KF776502 (PtTPS15).

Heterologe Expression von PtTPS in E. coli

Die offenen Leserahmen der TPS Gene wurden geklont als BsaI fragmentiert in den pASK-IBA7-Vektor (IBA-GmbH, Göttingen, Deutschland). Die E coli Stamm TOP10 (Invitrogen) wurde zur Expression verwendet. Die Kulturen wurden bei 37 °C gezüchtet, induziert bei einer OD600 = 0,6 mit 200 ug/l Anhydrotetracyclin (IBA-GmbH) und anschließend bei 18°C ​​gehalten und weitere 20 Stunden kultiviert. Die Zellen wurden durch Zentrifugation gesammelt und durch eine 3-30 s lange Behandlung mit einem Beschallungsgerät (Bandelin UW2070, Berlin, Deutschland) in gekühltem Extraktionspuffer (50 mM Mopso, pH 7,0, mit 5 mM MgCl&sub2;2, 5 mM Natriumascorbat, 0,5 mM PMSF, 5 mM Dithiothreitol und 10 % (v/v) Glycerin). Zellfragmente wurden durch Zentrifugation bei 14.000 g entfernt und der Überstand wurde durch Passage durch eine Econopac 10DG-Säule (BioRad, Hercules, CA, USA).

Analyse von rekombinantem PtTPS

Zur Bestimmung der katalytischen Aktivität der verschiedenen Terpensynthasen werden Enzymassays mit 40 µl des Bakterienextraktes und 60 µl Assaypuffer mit 10 µM (E,E)-FPP oder (E)-GPP und 10 mM MgCl2, in einem Teflon-versiegelten 1 ml GC-Glasfläschchen mit Schraubverschluss durchgeführt. Eine SPME-Faser (Festphasen-Mikroextraktion) bestehend aus 100 &mgr;m Polydimethylsiloxan (SUPELCO, Belafonte, PA, USA) wurde für eine 45-minütige Inkubation bei 30°C in den Kopfraum des Fläschchens gegeben. Zur Analyse der adsorbierten Reaktionsprodukte wurde die SPME-Faser direkt in den Injektor des Gaschromatographen eingeführt. Zur Bestimmung der Diterpen-Synthase-Aktivität wurden wie oben beschrieben Assays mit 50 μM (E,E,E)-GGPP als Substrat und überschichtet mit 100 μl Hexan. Nach 60-minütiger Inkubation bei 30°C wurde die Hexanphase gesammelt und mittels GC-MS analysiert.

Als Negativkontrolle inkubierten wir Rohproteinextrakte aus E coli Exprimieren des leeren Vektors pASK-IBA7 mit den Substraten GPP, FPP bzw. GGPP, wie oben beschrieben. Wie in Zusatzdatei 1: Abbildung S9 gezeigt, wurden keine Terpenkohlenwasserstoffe oder Terpenalkohole gebildet, mit Ausnahme von sehr wenigen GPP- und FPP-Hydrolyseprodukten, die wahrscheinlich durch unspezifische E coli Phosphatasen.

Die TPS-Enzymprodukte wurden unter Verwendung von GC-MS analysiert und identifiziert, wie oben für flüchtige Pappelbestandteile beschrieben. Der GC wurde mit einer DB-5MS-Säule (Agilent, Santa Clara, USA, 30 m × 0,25 mM × 0,25 µm) betrieben. Die Probe (SPME) wurde ohne Split bei einer anfänglichen Ofentemperatur von 50 °C eingespritzt.Die Temperatur wurde 2 min gehalten, dann mit einem Gradienten von 7 °C min –1 auf 240 °C erhöht und mit einem Gradienten von 60 °C min –1 und einer Haltezeit von 2 min weiter auf 300 °C erhöht. Für die GC-MS-Analyse mit einem kühleren Injektor wurde die Injektortemperatur von 220 °C auf 150 °C gesenkt. Für die flüchtige Diterpenanalyse wurden 2 μl der Hexanproben ohne Split bei einer anfänglichen Ofentemperatur von 80 °C injiziert. Die Temperatur wurde 2 min gehalten, dann mit einem Gradienten von 7 °C min –1 auf 250 °C erhöht und mit einem Gradienten von 100 °C min –1 und einer Haltezeit von 2 min weiter auf 320 °C erhöht.

Die chirale GC-MS-Analyse wurde mit einer Rt™-βDEXsm-Säule (Restek, Bad Homburg, Deutschland) und einem Temperaturprogramm von 50 °C (2 min Haltezeit) bei 2 °C min -1 bis 220 °C (1 min .) durchgeführt halt). Enantiomere wurden unter Verwendung von authentischen Standards identifiziert, die von (Fluka, Seelze, Deutschland) erhalten wurden. Eine racemische Mischung aus (E)-β-Caryophyllen wurde freundlicherweise von Stefan Garms (MPI für Chemische Ökologie, Jena, Deutschland) zur Verfügung gestellt. A (+)-Germacren-A-Synthase aus der Kamille MrTPS3 (Matricaria recutita) [42] wurde verwendet, um einen authentischen (+)-Germacren-A-Standard herzustellen.

QRT-PCR-Analyse der PtTPS-Expression

RNA wurde aus Blättern isoliert, die 24 h lang mit Herbivorie behandelt wurden, und cDNA wurde wie oben beschrieben hergestellt und 1:3 mit Wasser verdünnt. Für die Verstärkung von TPS Genfragmenten mit einer Länge zwischen 110 200 bp wurde ein genspezifisches Primerpaar mit einem Tm von ca. 60 °C, einem GC-Gehalt zwischen 40 - 55 % und einer Primerlänge im Bereich von 19 25 nt (Zusatzdatei 2: Tabelle S9). Aufgrund der hohen Sequenzähnlichkeit wurde nur ein Primerpaar für die Amplifikation von . verwendet PtTPS11 und PtTPS14. Die Sequenzierung von PCR-Produkten aus vier biologischen Replikaten ergab den durchschnittlichen Prozentsatz für die Transkripte von PtTPS11 und PtTPS14.

Die Primerspezifität wurde durch Agarosegelelektrophorese, Schmelzkurvenanalyse und Standardkurvenanalyse und durch Sequenzverifizierung klonierter PCR-Amplikons bestätigt. Ubiquitin wurde als Referenzgen verwendet [66]. Die Proben wurden in Triplikaten unter Verwendung von Brilliant® III SYBR® Green QPCR Master Mix (Stratagene, CA, USA) mit ROX als Referenzfarbstoff laufen gelassen. Die folgenden PCR-Bedingungen wurden für alle Reaktionen angewendet: Anfängliche Inkubation bei 95°C für 3 Minuten, gefolgt von 40°Amplifikationszyklen (95°C für 20 Sekunden, 60°C für 20 Sekunden). Plattenablesungen wurden während des Temperns und des Verlängerungsschrittes jedes Zyklus durchgeführt. Die Daten für die Schmelzkurven wurden am Ende der Zyklen von 55 °C bis 95 °C aufgezeichnet.

Alle Proben wurden auf derselben PCR-Maschine (MxPro – Mx3000P, Stratagene, Agilent Technologies, USA) in einer optischen 96-Well-Platte laufen gelassen. Fünf biologische Replikate wurden als Triplikate in der qRT-PCR für jede der drei Behandlungen analysiert. Daten für die relative Menge zum Kalibratormittelwert (dRn) wurden aus der MXPro-Software exportiert.

Phylogenetische Baumrekonstruktion

Für die Schätzung eines phylogenetischen Baums haben wir den in MEGA5 implementierten MUSCLE-Algorithmus (gap open, -2.9 gap extend, 0 hydrophobicity multiplier, 1.5 clustering method, upgmb) verwendet, um ein Aminosäure-Alignment aller Pappel-TPS . in voller Länge zu berechnen Enzyme. Basierend auf dem MUSCLE-Alignment wurde der Baum mit MEGA5 unter Verwendung eines Neighbor-Joining-Algorithmus (Poisson-Modell) rekonstruiert. Eine Bootstrap-Resampling-Analyse mit 1000 Replikaten wurde durchgeführt, um die Baumtopologie zu bewerten. Nach diesem Verfahren wurde ein phylogenetischer Baum konstruiert, der die charakterisierten PtTPS-Enzyme und andere repräsentative TPS-Enzyme enthält. Ein zusätzlicher Baum, der die phylogenetische Verwandtschaft aller voller Länge zeigt PtTPS Gene und Vertreter TPS Gene aus anderen Pflanzen wurde unter Verwendung eines Cluster-W-Alignments (Nukleotide behandelt als Triplikate) konstruiert, um einen Neighbor-Joining-Baum unter Verwendung von MEGA 5 wie oben beschrieben aufzubauen.

Ein Alignment aller charakterisierten PtTPS-Enzyme und ein Alignment der mutmaßlichen Diterpen-Synthasen der Pappel mit anderen charakterisierten Diterpen-Synthasen wurden mit BioEdit (http://www.mbio.ncsu.edu/bioedit/bioedit.html) und dem ClustalW . konstruiert und visualisiert Algorithmus.

Quantifizierung von Jasmonsäure, JA-Ile-Konjugaten, OPDA, ABA und Salicylsäure

Für die Phytohormonanalyse wurden 110 mg fein gemahlenes Blattmaterial mit 1 ml Methanol mit 60 ng 9,10-D . extrahiert2-9,10-Dihydrojasmonsäure, 60 ng D4-Salicylsäure (Sigma-Aldrich), 60 ng D6-Abscisinsäure (Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA, USA) und 15 ng Jasmonsäure-[ 13 C6] Isoleucin-Konjugat als interne Standards. Jasmonsäure-[ 13 C6]-Isoleucin-Konjugat wurde wie von Kramell et al. (1988) unter Verwendung von [ 13 C6] Isoleucin (Sigma-Aldrich) [68].

Die Chromatographie wurde auf einem Agilent 1200 HPLC-System (Agilent Technologies) durchgeführt. Die Trennung erfolgte auf einer Zorbax Eclipse XDB-C18-Säule (50 × 4,6 mM, 1,8 µm, Agilent). Als mobile Phasen A bzw. B wurden Ameisensäure (0.05%) in Wasser und Acetonitril eingesetzt. Das Elutionsprofil war: 0 0,5 min, 5 % B 0,5 – 9,5 min, 5 – 42 % B 9,5 – 9,51 min 42 – 100 % B 9,51 – 12 min 100 % B und 12,1 – 15 min 5 % B. Die mobile Phase die Fließgeschwindigkeit betrug 1,1 ml/min. Die Säulentemperatur wurde bei 25ºC gehalten. Ein mit einer Turbospray-Ionenquelle ausgestattetes API 3200-Tandem-Massenspektrometer (Applied Biosystems) wurde im negativen Ionisationsmodus betrieben. Die Geräteparameter wurden durch Infusionsversuche mit reinen Standards, sofern verfügbar, optimiert. Die Ionensprühspannung wurde bei 4500 eV gehalten. Die Turbogastemperatur wurde auf 700°C eingestellt. Das Zerstäubungsgas wurde auf 60 psi, das Vorhanggas auf 25 psi, das Heizgas auf 60 psi und das Kollisionsgas auf 7 psi eingestellt. Multiple Reaction Monitoring (MRM) wurde verwendet, um das Analyt-Stammion → Produkt-Ion zu überwachen: m/z 136,9 → 93,0 (Kollisionsenergie (CE )-22 V Declustering-Potential (DP) -35 V) für Salicylsäure m/z 140,9 → 97,0 (CE -22 V DP -35 V) für D4-Salicylsäure m/z 209,1 → 59,0 (CE -24 V DP -35 V) für Jasmonsäure m/z 213,1 → 56,0 (CE -24 V DP -35 V) für 9,10-D2-9,10-Dihydrojasmonsäure m/z 263,0 → 153,2 (CE -22 V DP -35 V) für Abscisinsäure m/z 269,0 → 159,2 (CE -22 V DP -35 V) für D6-Abscisinsäure m/z 322,2 → 130,1 (CE -30 V DP -50 V) für Jasmonsäure-Isoleucin-Konjugat m/z 328.2 → 136,1 (CE -30 V DP -50 V) für Jasmonsäure-[ 13 C6]-Isoleucin-Konjugat. Sowohl Q1- als auch Q3-Quadrupole wurden bei Einheitsauflösung gehalten. Zur Datenerfassung und -verarbeitung wurde die Software Analyst 1.5 (Applied Biosystems) verwendet. Die Linearität der Ionisationseffizienz wurde durch Analysieren von Verdünnungsreihen von Standardmischungen verifiziert. Phytohormone wurden relativ zum Signal ihres entsprechenden internen Standards quantifiziert. Zur Quantifizierung von 12-Oxophytodiensäure, cis-OPDA, 9,10-D2Als interner Standard wurde -9,10-Dihydrojasmonsäure unter Anwendung eines experimentell bestimmten Responsefaktors von 2,24 verwendet.

Statistische Analyse

Bei Bedarf wurden die Daten logarithmisch transformiert, um statistische Annahmen wie Normalität und Homogenität der Varianzen zu erfüllen. Im gesamten Manuskript werden die Daten als Mittelwerte ± SE dargestellt. Vergleichen P. trichocarpa flüchtige Emission von Pflanzenfresser-induzierten Blättern und ihren jeweiligen Kontrollblättern, Emission von apikalen vs. basalen Blättern und Expression von TPS in Blättern von Pflanzenfressern-induzierten Bäumen im Vergleich zu unbeschädigten Kontrollen, wurden Student's t-Tests mit SigmaPlot 11.0 für Windows (Systat Software Inc. 2008) durchgeführt. Eine lineare Regression wurde unter Verwendung von R2.15.2 (R Development Core Team, http://www.R-project.org) durchgeführt, um nach Gradienten der flüchtigen Emission an den Bäumen zu suchen. Vergleich der Phytohormonkonzentrationen in einzelnen Blättern von P. trichocarpa und PtTPS6 und PtTPS9 Genexpression in verschiedenen Einzelblättern eines Baumes, Mixed-Effects-Modelle (nlme-Paket) mit Blattnummer als festem Effekt und Pflanzenidentität als Zufallseffekt wurden verwendet, gefolgt von einem Maximum-Likelihood-Ratio-Test. Das Testen auf signifikante Unterschiede im Phytohormongehalt und der Terpenemission zwischen der apikalen, basalen und Kontrollbehandlung in einer Blattposition wurde unter Verwendung einer Einweg-Varianzanalyse (ANOVA) durchgeführt. Die Modelle wurden durch Faktorstufenreduktion [69] vereinfacht und wurden mit R2.15.2 erstellt.

Verfügbarkeit unterstützender Daten

Phylogenetische Daten (Bäume und die zu ihrer Generierung verwendeten Daten) wurden im TreeBASE-Repository hinterlegt und sind unter der URL http://purl.org/phylo/treebase/phylows/study/TB2:S16450 verfügbar.


Schau das Video: 10. Vorlesung - Bestäubungsbiologie (Juni 2022).


Bemerkungen:

  1. Dunris

    . Selten. Sie können diese Ausnahme sagen :)

  2. Eder

    Es tut mir leid, aber meiner Meinung nach lagen sie falsch. Wir müssen diskutieren. Schreiben Sie mir in PM, sprechen Sie.

  3. Tudor

    Toll!!! Alles super!

  4. Wardley

    Es tut mir leid, aber ich denke, Sie machen einen Fehler. Lass uns diskutieren. Senden Sie mir eine E -Mail an PM, wir werden reden.

  5. Galan

    Ich verstehe diese Frage. Es ist möglich zu diskutieren.

  6. Warian

    Ein sehr nützlicher Gedanke



Eine Nachricht schreiben