BIO102 1 Botanikk Kandidat 3005 Oppgaver Oppgavetype Vurdering Status 1 Forside BIO102 27.mai 2016 Flervalg Automatisk poengsum Levert 2 Oppgave 1 Skriveoppgave Manuell poengsum Levert 3 Oppgave 2 Skriveoppgave Manuell poengsum Levert 4 Oppgave 3 Skriveoppgave Manuell poengsum Levert 5 Oppgave 4 a Skriveoppgave Manuell poengsum Levert 6 Oppgave 4 b Skriveoppgave Manuell poengsum Levert BIO102 1 Botanikk Emnekode BIO102 Vurderingsform BIO102 Starttidspunkt: 27.05.2016 09:00 Sluttidspunkt: 27.05.2016 13:00 Sensurfrist 201606170000 PDF opprettet 01.09.2016 12:16 Opprettet av Espen Andersen Antall sider 12 Oppgaver inkludert Ja Skriv ut automatisk rettede Ja 1
Introduksjon og makroevolusjon 1 OPPGAVE Forside BIO102 27.mai 2016 Emnekode: BIO102 Emnenavn: Botanikk Dato: 27. mai Varighet: 4 timer Merknader: Hele oppgavesettet leveres inn med besvarelsen. Oppgave 1-4 skal alle besvares og vektes likt LYKKE TIL! ----------------------------- Det forekommer av og til spørsmål om bruk av eksamensbesvarelser til undervisnings- og læringsformål. Universitetet trenger kandidatens tillatelse til at besvarelsen kan benyttes til dette. Besvarelsen vil være anonym. Tillater du at din eksamensbesvarelse blir brukt til slikt formål? Nei Ja BIO102 1 Botanikk Page 2 av 12
2 OPPGAVE Oppgave 1 a) Fortell så detaljert du kan om bygningstrekkene hos brunalgen blæretang (Fucus vesiculosus). Redegjør deretter for livssyklus til denne gruppa. b) Bruk Polysiphonia (Rhodophyta) som eksempel og redegjør for den spesielle livssyklusen vi finner hos de fleste rødalger. Skriv ditt svar her... BESVARELSE A) Brunalgen Fucus vesiculosus hører til under rike protister, og rekken Chromophyta. Morfologisk sett har blæretang et thallus der to og to blærer ofte sitter sammen med en midtribbe som deler dem. Blæretang bruker klorofyll A+C for å drive fotosyntese og danne næring som ofte består av oljer istedet for stivelse.blærene brukes til å holde organismen flytende og inneholder ofte gasser som CO. Den menneskelige relevansen av brunalger er at vi kan høste stoff som er produsert av brunalger som kalles algin, dette blir brukt mye i industri når det gjelder å gi produkter en mer gelantiniøs konsistens. Når blæretang er inne i den reproduktive perioden vil en ny type blærer dannes på thallus kalt receptakler. Disse er ulike de andre blærene ettersom de ikke inneholder gass men en mer slimete substans. Receptaklene finnes i hann- og hunnkjønn, inne i receptaklene finnes det mange, mindre små runde strukturer som kalles conceptakler. Inne i hunnlig conceptakel finner vi svært mange oogonium som danner eggceller. I de hannlig conceptaklene finner vi mange antheridium som danner spermceller. For at en befruktning skal kunne skje vil brunalgen slippe spermcellene ut i vannet slik at de kan finne et hunnlig oogonium og befrukte egget. Ettersom brunalgens spermceller har flageller vil de kunne svømme bort til egget av egen maskin. Etter en suksessfull befruktning vil kjernene fra egget og spermcellen smelte sammen og danne en zygote som er det diploide stadiet. Zygoten vil så gå gjennom meiose og danne haploide zoosporer som slippes ut og kan vokse opp til en ny generasjon haploide gametophyter slik at syklusen kan starte på ny. Ettersom brunalgen ikke har ulike morfologiske generasjoner er generasjonsvekslingen til blæretang isomorf. B) BIO102 1 Botanikk Page 3 av 12
Rødalgen Polysiphonia har en generasjonsveksling som er heteromorf. Dette vil si at den har to morfologisk ulike generasjoner av gamet- eller sporeproduserende organismer i sin generasjonsveksling. Når Polisiphonia er inne i en reproduktive periode vil det dannes spermetangia som danner sperm hos den hannlige gametophyten. Hos den kvinnelige gametophyten vil det dannes carpogonium med et egg i hvert. På den hunnlige reproduserende strukturen er det også hjelpestrukturer som er dannet for å gjøre en befruktning mulig for rødalgen, ettersom spermcellene ikke har flageller og kan dermed ikke svømme og finne frem til egget selv. Ut av carpogoniumet står et slags "spyd" som kalles trichogyne med en spermfanger kalt spermatium. Ettersom enorme mengder med spermceller blitt sluppet ut i frie vannmasser må de altså bli ført med strømmen slik at de blir "fanget" av et spermatium. Når spermen er fanget vil den bli ført ned til egget der kjernene smelter sammen og danner en zygote. Zygoten vil dele seg mange ganger og danne carposporer inne i carposporangiumet. Disse er godt beskyttet av cystokarp som er lag med beskyttende celler. Når carposporene er ferdig modnet vil de bli sluppet ut i vannet til de finner et gunstig område og spire til en tetrasporophyt. Når tetrasporophyten er ferdig modnet vil den danne tetrasporangier der celler vil gå inn i meiose og danne 4 (tetra) haploide tetrasporer i hvert sporangium. Tetrasporene vil bli sluppet løs og ved gunstige omgivelser spire til nye hannlige- og hunnlig gametophyter slik at syklusen kan starte på ny. Det er altså flere ting som gjør at Polisiphonia har en spesiell reproduksjonssyklus iforhold til brunalger. Rødalgen er heteromorf med ulike spore- og gametproduserende organismer, der brunalgen er isomorf uten en sporeproduserende generasjon. Der brunalgens spermceller selv svømmer frem til egget med hjelp av flageller må rødalgens spermceller bli fanget for at en befruktning skal være mulig. Rødalger har også en økologisk relevans til mennesker, der vi kan høste agar som er et gelatiniøst stoff produsert av rødalgene. Dette kan brukes til medisinsk forskning ettersom det kan gi et næringsrikt medium til bakterievekst i laboratorier. Noen rødalger kan også høstes til bruk av mat. BIO102 1 Botanikk Page 4 av 12
3 OPPGAVE Oppgave 2 a) Hvilke tre rekker (phyla) deler vi mosene inn i? Nevn noen årsaker til at mosene i mange habitat taper i konkurransen med karplanter. b) På laboratoriet studerte vi Bjørnemose. Ta utgangspunkt i denne mosen og forklar hvordan livssyklusen for moser arter seg. Bruk faguttrykk der du kan, både på strukturer og prosesser. Skriv ditt svar her... BESVARELSE A) Mosene var de første av plantene til å kolonisere terrestriske områder, for å kunne gjøre dette trengte de 3 tilpasninger (fra vann til land): 1. Skille ut et voksstoff som kalles kutikula som hindret uttørkning. 2. Beskytte de multicellulære spore- og gametproduserende organismene med jacket cells. 3. Danne multicellulært embryo, der diploide sporocytter gir opphav til haploide sporer ved å dele seg med meiose. Mosene kan deles inn i 3 phylum. 1. Levermoser Thalluset vokser ofte lateralt og har luftfylte rom inne i cellene med porer som hjelper til med gassutveksling. Små "rot"-lignende strukturer kalt rhizoider forankrer thallus og hjelper til med noe vann- og næringsopptak. Det meste av vannopptak skjer over thallus. Gametophyt generasjonen vokser vertikalt opp fra thallus, og den multicellulære sporophyten sitter fast og er avhengig av næring fra morsplanten. 2. Nålkapselmoser Gametophytgenerasjon under bakken og sporophyten som har klorofyll vokser opp som små "nåler" over bakken. Cellerommene er fylt med en slimaktig substans som gir næring til nitrogenfikserende bakterier som gir opphav til et mutualistisk forhold. Sporofyttgenerasjon har stoma som er porer til å hjelpe med gassutveksling. Mye av vanntransport skjer over cellemembran, eller via opptak fra rhizoider. 3. Ekte moser. Ekte moser har svært ofte en dominerene gametophytgenerasjon der sporophyten er helt avhengig av morplanten for næring. Svært gode til å tåle tørke og ta opp vann når det først er tilgjengelig pga. hyalinceller. Dette er celler med store tomrom som kan lagre store mengder vann, men selv med tørke ikke kolapser sammen. Dette er pga. cellestrukturer som kalles lister "stiver" opp cellen slik at vanntap ikke gjør at den skrumper inn. Vanntransport skjer ofte via overflaten men har også primitive transportsystem som kalles BIO102 1 Botanikk Page 5 av 12
leptoider (næringstransport) og hydroider (vanntransport). Vann- og næringsopptak skjer også via rhizoider som også fungerer som forankring. Ettersom moser mangler karsystem som xylem og phloem er det ikke mulig for stor vertikal vekst ettersom det ikke er mulig for transport av næring og vann i høyden. Moser kan derfor lett bli utkonkurrert av karplanter som kan vokse høyt og blokkere sollys, som er næringsgrunnlaget til moser. Noen moser har løst dette problemet ved å vokse som epifytter. Dette gjør at de kommer seg mer opp i høyden der det er mer solenergi tilgjengelig. Mer avanserte karplanter har også større og mer effektive rotstrukturer som lettere kan suge opp vann og næring fra jord, som gjør at mosene er mer avhengig av atmosfærisk fuktighet og regn som de kan ta opp direkte inn overflaten og blir dermed utkonkurrert av høyerestående planter i svært tørre omgivelser. Livssyklus til bjørnemose - ekte mose En spore fra en tidligere generasjon vil med gunstige forhold spire til en protonema. Protonema vil danne små knupper som vil spire til flere hannlige-, og hunnlige gametophyter. gametophytene vil være grønne og er den generasjonen som driver fotosyntese for næring til seg selv og neste generasjon. Den kvinnelige gametophytens archegonium vil danne egg som sitter "gjemt" nede i en lang trakt med fuktighetsbevarende celler rundt seg. Den hannlige gametophyten vil danne spermceller med flageller som er fullstendig avhengig av vann for å svømme bort og befrukte egget. Når en spermcelle har svømt bort til egget vil kjernene smelte sammen og det vil dannes en zygote. Zygoten vil begynne å dele seg og spirer til en sporophyt som vokser opp av den hunnlige gametophyten. Ettersom sporophyten ikke har klorofyll er den totalt avhengig av morsplanten for næring. Når sporophyten er ferdig modnet består den av en setastengel med et sporangium på toppen. Før et sporangium er ferdig modnet vil den ha en "dun-aktig" beskyttende kappe som kalles calyptra. Under calyptra vil sporangiumet ha et lokk kalt operculum som er festet i annulus (åpningen til sporangiumet). Når sporocyttene inne i sporangiumet har delt seg ved meiose og dannet store mengder sporer er sporophyten ferdig modnet. Den vil da felle calyptra og operculum vil falle av og åpne sporangiumet. Innenfor annulus finnes det en struktur som hjelper med sporespredning kalt peristom, peristomet har en hygroskopisk egenskap. Dette vil si at den har egenskaper til å absorbere fuktighet slik at den endrer form. Med gunstige sporespredningsforhold (tørt) vil peristomet være åpent slik at sporene slippes løs og blir spredt med vinden. Hvis vinden tar sporene med til et fuktig område vil de falle ned å spire til en ny protonema og syklus kan gjentas på ny. BIO102 1 Botanikk Page 6 av 12
BIO102 1 Botanikk Page 7 av 12
4 OPPGAVE Oppgave 3 a) På feltkurset på Mallorca så vi mange eksempler på hvordan planter har tilpasset seg tørke. Velg 3 arter som viser tørketilpasning, beskriv og forklar hva tilpasningen går ut på. b) Forklar hva plantenes stomata er, hvordan de er bygd opp og hvordan disse fungerer. Hva er kutikula, tendril og guttasjon? Skriv ditt svar her... BESVARELSE A) Da vi var på Mallorca ved feltkurs var vi på flere utflukter som gav oss innblikk i planteøkologien på forskjellige steder. Arter vi så var ofte svært tilpasset områdene vi besøkte og vi fant flere endemiske arter. Vann er helt essensielt for at planter skal kunne overleve av flere grunner: 1. kjemiske prosesser i cellene som f. eks. fotosyntesen trenger vann. 2. Hindre at bladene blir brent ved at vann fordamper og avkjøler bladene. 3. Mesofyll trenger ofte en fuktig hinne rundt seg slik at karbondioksid letter kan bli tatt opp. Å tilpasse seg tørke ved morfologiske endringer kalles xeromorf. Eksempler på xeromorfe planter som vi fant på Mallorca er: 1. Rosemarin 2. Asphodelus aestivus 3. Vortemelk Tilpasninger disse 3 plantene hadde for å unngå tørke var at de først og fremst hadde en kraftig og tykk kutikula. Kutikula er et vokslag som skilles ut av epidermceller i bladene. Kutikula er svært effektiv til å hindre at vann fordamper slik at planten mister vann. Dette så vi spesielt hos Asphodelus aestivus og vortemelk. Andre tilpasninger var nedsunket stomata og reduserte blader. Dette så vi spesielt hos rosmarin. Nedsunket stomata hindrer også at for mye vann kan fordampe ut gjennom stomata slik at planten mister vann, mens reduserte blader gjør at mindre overflate blir påvirket av sterk varme slik at planten overopphetes og må fordampe vann for å avkjøles. B) BIO102 1 Botanikk Page 8 av 12
Plantenes stomata er porter i bladet som fungere som et gassutvekslingsorgan. De brukes til avkjøling ved å fordampe vann, opptak av karbondioksid som er essensielt for å drive fotosyntese og kvitter seg med oksygen som er et biprodukt av fotosyntesen. Stomata er vanligvis plassert på undersiden av bladene og består av spesialiserte celler som kalles guardcells. Guardcells er plassert i epidermisen på undersiden av bladet og er de eneste cellene som har kloroplast og kan drive med egen fotosyntese. De fungerer som et åpning/lukke system basert på hvor mye vann som er inne i vakoulene i cellene. Hvis planten har lite vann vil det aktivt transporteres kalium ut av guardcellen som gjør at det osmotiske potensialet synker inne i cellen. Dette gjør at vann vil følge og gå ut av cellen pga. flere oppløste salter utenfor cellen en inne i den. Når vann forlater cellen vil vakoulene tappes for vann og cellen vil klappe sammen og stomata dermed lukkes. Dette gjør at vann ikke kan fordampe ut stomata og planten miste vann. Selv om planten nå hindrer vanntap, hindrer den også opptak av karbondioksid. Planter i varme land løser ofte dette med å ha stomata åpen om natten når det er kaldt og risikoen for å miste vann er liten for å ta inn karbondioksid som de danner organiske syrer av og som de kan bruke i fotosyntesen når det er sol igjen. Slike planter kalles CAM og C4 planter. Hvis planten har nok vann og har råd til å miste vann ved fordampning for å ta inn karbondioksid vil kalium pumpes inn i guardcellen og gjøre at det osmotiske potensialet øker. Dette gjør at vannet samles i vakoulene og cellen vil svelle opp og stomata åpne. Kutikula er et vokslag som blir sekrert ut av epidermiscellene i bladet. Vokslaget hindrer vanntap og er essensielt for at planter kan leve på land. Tendriller er spesialiserte blad som fungerer som klatreorgan hos spesielt planter i erteblomstfamilien. Fungere ved at planten vil rotere rundt helt til en tendril kommer i kontakt med et objekt den kan klatre i. Tendrillen vil så danne to områder som roterer i motsatt retning og drar planten inntil objektet den skal klatre på. Guttasjon er en spesiell tilplasning for noen planter å kvitte seg med overflødig vann. Vannet vil bli presset ut gjennom spesielle åpninger kalt hydathoder av rottrykket. Selv om det er en gunstig måte å kvitte seg med vann åpner den også for at planten kan få sopp og bakterieinfeksjoner inn i åpningene. BIO102 1 Botanikk Page 9 av 12
5 OPPGAVE Oppgave 4 a a) Ovenfor ser du illustrasjon av to blomsterfamilier. Hvilke familier tilhører disse to? Lag en liste der du setter navn på de enkelte blomsterstrukturene til blomst A (1-8) og B (vist èn blomsterstruktur 1-7). Hvilken pollineringsstrategi antar du er aktuell for henholdsvis A og B? Hvorfor? Skriv ditt svar her... BESVARELSE a) Blomst A er en blomst i erteblomstfamilien. Blomst B er en blomst i gressfamilien. Blomst A: 1. Pedicel/peduncel (blomsterstilk) 2. Fane (petal) 3a. Vinge (petal) 3b. Vinge (petal) 4. Kjøl 5. Ovarium /fruktknute. BIO102 1 Botanikk Page 10 av 12
6. Griffel 7. Arr - Tar imot pollenet 8. Pollenbærere med pollenknapp Blomst B 1. Petal 2. Sepal 3.Ovarium /fruktknute 4.Griffel 5.Arr. 6.Pollenbærer 7.Pollenknapp Blomsten fra ertefamilien har en innbydende, fargerik ogspesialisert blomst der den er har valgt en pollineringsstrategi fra biovektorer som f.eks insekter. Ofte er blomstene spesialisert til en spesiell biovektor med spesiell morfolgi, lukter og farge. Blomsten fra gressfamilien har en fargeløs blomst og langsstrakte arr og stamens som tilsier at den har valgt en abiotisk vektor som vind til å pollinere. BIO102 1 Botanikk Page 11 av 12
6 OPPGAVE Oppgave 4 b b) Lag en nummerert liste med navn på artene vist nedenfor (evt familie om du ikke har artsnavn): Skriv ditt svar her... BESVARELSE 1. Trollhegg 2. Lind 3. Lønn 4. Sigdmose 5. Røsslyng 6. Reinlav 7. Klokkelyng 8. Maiblom 9. Furu 10. Krekling 11. Sisselrot 12. Hengeving 13. Einstape 14. Søl 15. Japansk drivtang 16. Skolmetang 17. Galactites tomentosa 18. Salviebladet cistus 19. Gråbladet cistus 20. Urospermum dalechampii 21. Gladiolus illyericum 22. Vortemelk 23. Asphodelus Aestivus 24. Balearis [E] 25. Smilax - klatreform BIO102 1 Botanikk Page 12 av 12