Ökologie
Biologie III
Biologie III
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Lernkarten
Zweck der Ökologie
- Nachhaltigkeit
- Artenerhaltung
- Auswirkung von eingriffen ins Ökosystem abschätzen
Ebenen der Ökologie
- Organismen
- Populationen (= Alle Organismen einer Art, die an einem Ort leben)
- Lebensgemeinschaften (= Alle Organismen die einem Ort leben)
- Ökosysteme (Lebensräume = Alle Organismen sowie Luft, Wasser und Boden)
Terrestische Lebensräume
- Abiotisch: Gestein, Grundwasser, Boden, Luft, Sonnenstrahlung
- Biotisch: Produzenten, Destruenten, Konsumenten
Biome Definition
Gebiete der Welt mit gleicher zonaler Vegetation
Wieso kommen die meisten Organismen nicht überall auf der Welt vor?
- Ungünstige Umweltbedingungen / Ressourcen
- Ausschluss durch Fressfeinde und Konkurrenten
- Art ist nie an diesen Ort gekommen
Ökologische Nische Definition
Ökologische Nische = Kombination von Umweltbedingungen, unter denen eine Art überleben, wachsen und sich fortpflanzen kann. Fortpflanzung brauch oft günstigere Bedingungen als reines Überleben
Adaption
Anpassungen von Populationen einer Organismenart über mehrere Generationen durch natürliche Selektion
Es mpssen schon Individuen mit günstigen Eigenschaften da sein
Akklimatisation
Anpassung im Laufe des Lebens durch Veränderung morphologischer, anatomischer oder physiologischer Eigenschaften
z.B. Einbau von Hitzeproteinen
Ökosysteme Definition
Gesamtheit der Lebewesen und unbelebten Dinge in einem bestimmten Raumvolumen. Enthalten bestimmte Menge Energie & Materie, können diese aufnehmen, umwandeln und abgeben.
Ökosysteme sind offene Systeme, denn sie tauschen mit denen ihnen umgebenden Systeme Stoffe, Wärme etc aus
Sie befinden sich meist im Gleichgewicht
Produzenten
- Pflanzen und wenige Bakterien
- Wandeln Kohlenstoffdioxid und Wasser mit Hilfe von Sonnennergie in Biomasse (organischer Substanz) um --> Photosynthese
Konsumenten
- Menschen und Tiere
- Sind direkt oder indirekt auf die Produktion der Biomasse angewieseb¨
- Herbivore ernähren sich direkt von organischer Substanz und Karnivore ernähren sich von Herbivoren
Destruenten
- Regenwürmer, Asseln, Springschwänze
- Zerkleinern und verdauen organische Substanzen, die in den Mineralböden eingearbeitet wird
Reduzenten
- Bakterien und Pilze
- Zerlegen die teilzersetzte Biomasse der Destruenten in ihre anorganischen Ausgangsstoffen (Magnesium, Calcium, Phosphor), die von den Produzenten wiederaufgenommen werden
Ökosystemfunktionen
- Produktion von Nahrung und Rohstoffen
- Regulation des Klimas und des Wasserhaushalts
- Erhaltung von Luft- und Wasserqualität
- Erhaltung der Bodenfruchtbarkeit
- Aufarbeitung von Abfällen
Ökosystemforschung befasst sich mit:
- Mengen von Stoff und Energie, die sich in den verschiedenen Kompartimenten befinden
- Flüsse von Stoffen und Energie die zwischen dem Ökosystem und der Umgebung erfolgen
- Beeinflussungen der Grösse von Kompartimente und Flüsse
- Regulation der Kompartimente und Flüsse
Massenbilanz für ein Ökosystem
Summe der Einträge = Summe der Austräge + Änderung der gespeicherten Energie
Massenbilanz beruht auf den Flüssen zwischen Ökosystem und Umgebung sowie die im gesamten Ökosystem gespeicherte Menge (Stoffe und Energie)
Primärproduktion
Durch Photosynthese gespeicherte Energie und Kohlenstoff (Biomasse der Produzenten)
Brutto-Primärproduktion
Gesamte Fixierung von Energie durch Photosynthese
Netto-Primärproduktion
Brutto-Primärproduktion - Atmung der Produzenten
(Atmung der Produzenten = 30-60% Brutto-Primärproduktion)
Netto-Ökosystemproduktivität
= Netto-Primärproduktion - Atmung der Konsumenten und Destruenten
Produktion: Begrenzende Faktoren (Aquatische Ökosystem)
- Lichtmangel: Lichtintensität nimmt mit der Tiefe ab
- Nährstoffmangel: Begrezt die Photosynthese Rate und die Zellteilung der Algen
- Strömung: Begrezt die Ansiedlung von Produzenten
Produktion: Begrezende Faktoren (Terretische Ökosystem)
- Kälte: Begrenzt Vegetationszeit
- Trockenheit: Begrenzt Vegetationszeit und Blattfläche und CO2 Aufnahme
- Nährstoffmangel: Begrenzt Blattfläche und Blattaktivität
- Frass, Brände und Störungen: Reduziert Blattfläche, verändert Nährstoffverfügbarkeit
- Effizienz der Pflanze: Begrenzt Produktion, wenn alle andere Faktoren optimal sind
Sekundär Produktion
Bildung von Biomasse durch Konsumenten
Trophischer Transfereffizienz
- Verhältnis von Sekundärproduktion zu Primärproduktion
- TE = KE * AE * PE
KE: Konsumptionseffizienz
AE: Assimilationseffizienz
PE: Produktionseffizienz
Abbau Definition
Konsum und Umwandlung von toter organischer Substanz durch Destruenten
Es entsteht:
- CO2 (Produkt der Atmung)
- Mineralische Nährstoffe
- Humus (Sehr langsam abbaubare Rückstände)
Messung vom Abbau
- Abnahme der Masse des verbleibenden Detritus
- Freisetzung von CO2 --> Atmung der Destruenten
- Freisetzung von mineralischen Nährstoffen
- Bildung von Humusstoffen
Abbau Rate wird bestimmt durch
- Umgebungsbedingungen: Tempertaur, Feuchtigkeit, Sauerstoff, pH, Destruenten
- Qualität des Detritus: Gehalt löslicher Stoffe, Nährstoffgehalt, Energiegehalt, Ligningehalt, Oberfläche relativ zur Masse
Abbau Reihenfolge
- Lösliche, energie- und nährstoffreiche Verbindungen --> sehr schnell abgebaut
- Verbindungen wie Zellulose
- Resistenten Verbindungen wie Lignin und neugebildeten Humusstoffe
Stoffkreislauf
Gesamtheit der Flüsse eines bestimmten Elementes (C,N,P,S) oder einer bestimmten Verbindung (H2O) innerhalb und zwischen Ökosystemen
Stoffkeislauf 3 Ebenen
- Lokal (Wiese, Waldstück): Im Vordergrund stehen biologische Prozesse (Primärproduktion, Sekundärproduktion und Abbau), cheische und mikrobielle Umwandlungen im Boden
- Regional (Flusseinzugsgebiet, Bergwälder in CH): Austauschprozesse zwischen Lebensgemeinschaften, Boden, Wasser und Atmosphäre
- Global (Ganze Erde): Summe der Austauschprozesse zwischen Lebensgemeinschaften, Boden und Atmosphäre
Lokaler Kohlenstoff-Kreislauf
- Gleich wie beim Energiefluss: Flüsse von Energie und Kohlenstoff sind gekoppelt
- Lokaler Kohlenstoff Kreislauf im Meer wichtig: Austausch mit Atmosphäre und Ablagerung
Globaler Kohlenstoff-Kreislauf
CO2 Freisetzung vom Menschen kommt dazu
Lokaler Stickstoff-Kreislauf
- Mikrobielle Umwandlung und Aufnahme durch Pflanzenwurzeln sind entscheidend
- Abbau der toten organischen Substanz werden Verbindungen (Proteine,DNA) durch Enzyme der Destruenten in kleinere Bestandteile aufgespalten (Aminosäuren)
- Der Erhaltene Stickstoff kann in Ammonium und Nitrat umgewandelt werden
Globaler Stickstoffkreislauf
Erdölverbrennung und Nutztierhaltung haben Stickstoffgehalt der Niedeschläge 5-10 fache erhöht --> negative Auswirkung auf Pflanzen, die an nährstoffarme Bedingungen angepasst sind
Lokaler Phosphor Kreislauf
Chemische Reaktionen im Boden wichgtiger als mikrobielle Umwandlungen
Phosphormangel
Weltweite Reserven in Mineralien, aus denen Dünger gewonnen werden kann sind begrenzt
Phosphordünger wichtig für landwirtschaftliche Produktion
Phosphorüberschuss Problem
Moderne intensive Tierproduktion beruht auf Einsatz phosphorreicher Kraftfutter zur Anreicherung landwirtschaftlicher Böden mit Phosphor. Jedoch wird es durch Auswaschung in Gewässer gespült --> Abnahme des O2 Gehalts --> Fischsterben
Biomanipulation Definition
Künstliche Einflussnahme auf eine Lebensgemeinschaft.
Bsp. Erreicherung der Ursprungssituation nach Algenblüte in einem See durch Fischfang
Populationsdynamik
Theoretisch wächst eine Population exponetiell jedoch ist es in der Natur anders. Populationen sind limitiert oder reguliert