Ökologie
Biologie III
Biologie III
Die Veräderung der Artenzusammensetzung durch Versauerung in schlecht gepufferten Seen ist ein Beispiel allogener Sukzession
Im Verlaufe einer natürlichen Sukzession ist der Artenreichtum während mittlerer Sukzessionsstadien häufig am höchsten
Pionierarten sind meist starke interspezifische Konkurrenten
Klimaxarten sind meist starke interspezifische Konkurrenten
Welche Bedingungen fördert die Lichthemmung?
Was ist das wesentliche Merkmal eines regulierenden Faktors?
In einfachen Modellen der Populationsdynamik werden 2 Prozesse zusammengefasst, weil sie die Populationsdynamik in gleicher Weise beeinflussen. Welche sind das?
Todesfälle und Auswanderung
Warum werden die Zellen von kälteempflindlichen Pflanzen durch einige Stunden bei 1°C bleibend geschädigt?
Erhöht Durchlässigkeit der Membran während der Kältephase
Predator-mediated coexistence
- Nur durch die Anwesenheit eines Räubers können verschiedene Arten koexistieren.
- Weil der Räuber die kokurrenzstärkste Art am häufigsten jagt, sonst würde diese Art die konkurrenzschwächeren Arten aus dem Habitat verdrängen
- Bsp. Sperlingskauz als Räuber, der die Tannenmeise jagt,sodass die Hauben- und Weidenmeisen koexistieren können
Gründe, warum kleine Populationen einem besonders hohen Aussterberisiko ausgesetzt sind.
- Grössere Inzuchtgefahr weil weniger Individuen vorhanden sind und ihr Genpool kleiner ist. Es gibt also weniger fitte Nachkommen und Aussterberate ist höher
- Schlechter kann sich eine Population nach einer Katastrophe erholen, da zu wenige Individuen zur Verfügung stehen um Population wieder aufzubauen
- Geringere Wachstumsrate der Population, weil die Sterberate im Verhältnis zur Geburtenrate höher ist in kleinen Populationen
Was trifft zu wenn die relative Wachstumsrate einer Population längerfristig konstant r=0 ist?
Populationsgrösse ist reguliert
Welche Kriterien werden in den Roten Listen gemäss IUCN für die Einstufung der Arten in Gefährdungskategorien verwerdet?
In Hochmooren wachsen Torfmoose, Sauergräser und Zwergsträucher. Die Torfmoose scheiden Säure aus. Der tiefe pH-Wert im Boden ist ungünstig für das Wachstum der anderen Pflanzen. Welche Art von Interaktion ist das?
Scheinbare Konkurrenz
Scheinbare Konkurrenz Definition
Anwesenheit einer Art erhöht den Feinddruck auf andere Arten, oder verändert Umweltbedingungen für andere Arten in ungünstiger Weise
Sukzession
Das nicht saisonale, gerichtete und kontinuierliche Muster von Besiedlung und Aussterben von Populationen an einer Lokalität
Allogene Sukzession
Sukzession als Folge sich ändernder externer geologischer, physikalischer oder chemischer Kräfte
Autogene Sukzession
Sukzession als Ergebnis biologischer Prozesse welche die Ressourcen und Bedingungen verändern
- primär: auf neu exponiertem noch nicht von einer Lebensgemeinschaft beeinflusstem Habitat
- sekundär: Auf durch Störung exportiertem Habitat, das noch von der vorherigen Lebensgemeinschaft beeinflusst wird
"The world ist green"
Top-down-Kontrolle: Räuber kontrollieren Herbivore --> Verhinderung übernutzung der primärproduzenten --> grüne Welt
"The World ist prickly and tastes bad"
- Bottom-up-Kontrolle: Primärproduzenten können sich wehren. Limitiert Energiefluss von unten
"The world isn't green everywhere"
- Produktion des Lebensraumes bestimmt Länge der Nahrungskette / tropische Ebenen und dies wiederum bestimmt ob top-down oder bottom-up
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
Kompartimente
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)
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Flashcards
Mechanismen, welche die Dichteabhängigkeit erzeugen
- Beschränkte Ressourcen --> Intraspezifische Konkurrenz
- Erhöhte Krankheitsübertragung bei hoher Dichte
- Erhöhte Prädation oder Parasitierung bei hoher Dichte
Intraspezifische Konkurrenz definition
Konkurrenz innerhalb einer Population derselben Art. Konkurrenz ist die Wechselbeziehung zwischen Individuen, welche beide eine begrenzte Ressource fürs Überleben oder Fortpflanzung brauchen
Arten von intraspefizischer Konkurrenz (2)
- Ausbeutungskonkurrenz
- Interferenz
Ausbeutungskonkurrenz Definition
- Indirekte Beeinträchtigung über die Ressourcen
- Intensität ist proportional zum Angebot der Ressourcen (Bsp. Nahrung)
Interferenz Definition
- Direkte Beeinträchtigung durch Interaktion zwischen Individuen
- Nicht oder schwach anhängig vom Angebot der Ressourcen (Bsp. Territorium)
Evolutionäre Konsequenzen innerartlicher Konkurrenz
Wenn die extremen Phänotypen fitter sind, kann es zu divergenter Selektion und somit zu sympatrische Artbildung kommen
Arten der Ausbreitung (2)
- Diffusion
- Jump dispersal
Was ist Diffusion?
Populationen breiten sich gleichmässig im lokalen Gebiet aus
Was ist Jump dispersal?
Einige Individuen werden durch äussere Einwirkungen zufällig und grossräumig verbreitet
Gründe für Dispersion
- Vermeidung von Konkurrenz
- Inzuchtvermeidung: Durch Inzucht erzeugte Nachkommen sind weniger fit
- Feindvermeidung
Kosten und Risiken der Ausbreitung
- Hohe Mortalität
- Energieaufwand
Durch was ändert sich die Grösse einer Population?
- Geburten
- Todesfälle
- Einwanderung
- Auswanderung
Modelle zum Populationswachstums (ohne Einwanderung)
Lebenszyklen Definition
Phasen, welche die Organismen von ihrer Geburt bis zum Tod durchlaufen
Unitäre Organismen
Haben ein festes Entwicklungsprogram und beinhaltet die meisten Tiere
- Leben beginnt mit Geburt und endet mit Tod
- Genetisch festgelegte Gestalt
- Wachstum folgt festes Entwicklungsprogramm
- Nur Grösse hängt von Umweltbedingungen / Ressourcen ab
Semelpare Organismen
Sterben zwangsläufig nach der Fortpflanzung
Iteropare Organismen
Können immer wieder Fortpflanzen
Modulare Organismen
Bestehen aus einer variablen Anzahl ähnlicher Glieder --> Pflanzen
- Gestalt und Anordnung der Module genetisch festgelegt
- Zahl und Grösse nicht festgelegt
- Gestalt und Grösse varriert in Abhängigkeit der Umwelt
Lebenszyklus modularer Organsimen
Vermehrung ohne Fortpflanzung (3 Wege)
- Klonierung: Abgetrennte Module können neue Organismen bilden. Module sind physiologisch voneinander abhängig
- Vegetative Vermehrung: Vermehrungseinheit, die sich vom Mutter-Organismus abtrennen und neue Organismen bilden, asexuelle Vermehrung, Form der Klonierung
- Regeneration einzelner Module möglich: Bei modularen Organismen zählt man Module oder misst Ausdehnung bzw. Biomasse
Lebenstafeln (2 Arten)
- Stationäre Lebenstafeln
- Kohortelebenstafeln
Stationäre Lebenstafeln
- Momentaufnahme an einem bestimmten Zeitpunkt
- Beschreiben die Population unter Berücksichtigung der verschiedenen Lebensphasen
- Ermöglichen, die Entwicklung von Populationen zu verstehen und vorherzusagen
- Beschreiben die Populationsstruktur: Verteilung der Individuen auf Alters- und Grössenklassen
Kohortelebenstafeln
- Beschreiben das Schicksal der Kohorte: Alle Individuen, die an einem bestimmten Zeitintervall geboren wurden
- Für jede Altersklasse werden Überlebende und erzeugte Nachkommen beobachtet
- Häufig nur weibliche Individuen
Analyse der Mortalitätsfaktoren: Grösse der Verluste wird gemessen als
k-Wert (killing Faktor) = log (N vorher) - log (N nachher) = log N vorher / N nacher
K-Wert beschreibt den Anteil der Individuen, welche durch eine bestimmte Ursache verloren gehen
Bei sehr langlebigen Organismen ist eine Beobachtung der Kohorte bis zum Tod nicht möglich. Was sind dafür Alternativen?
- Analyse der Populationsstruktur: Verteilung der Lebensphasen
- Schicksal der Individuen in jeder Lebensphase: Übergänge und ihre Wahrscheinlichkeit
- Populationsdynamik simulieren
Metapopulationen Definition
Innerhalb einer Landschaft sind oft nur einzelne Bereiche als Habitat für eine bestimmte Art geeignet --> Patches
Jeder Patch kann von einer Population der Art besiedelt werden. Man spricht von eine Metapopulation sobald die Patches so nahe aneinander liegen, dass Wanderbewegungen möglich sind
Modell für die Dynamik einer Metapopulation
Dynamik der Teilpopulation
Für jede Teilpopulation kann die Dynamik anhand der 4 Prozesse beschrieben werden. Die Dynamik de Teilpopulationen hängt von den Raten für diese Prozesse ab:
Arten von Konkurrenz (3)
- Ausbeutungskonkurrenz: Anspruch auf limitierte Ressourcen
- Interferenz: Störende Bewegungen zwischen Organismen, die sie von normaler Aktivität abhalten
- Scheinbare Konkurrenz: Feindruck oder Umweltbedingungen verändert
Messung der zwischenartlichen Konkurrenz
Die Konkurrenzwirkung einer Art auf eine andere erkennt und misst man am Zusammenhang zwischen der Häufigkeit der ersten Art und der Leistung der zweiten Art. Häufigkeit der ersten Art wird am besten experimentell manipuliert
- Art 1 nimmt zu nach Entfernung der Art 2 oder nimmt ab nach Erhöhung der Art 2
- Ausbeutungskonkurrenz: Teilweise durch direkte Beobachtung (z.B. Diebstahl von Vorräten)
- Interderenz: Direkte Beobachtung (z.B. Aggressives Verhalten)
Folgen der Konkurrenz
Ausschlussprinzip: Konkurrieren mehrere Arten um dieselbe Ressource, dann schliesst eine Art die andere aus .
Überlegene Arten ersetzen im Laufe der Zeit die unterlegenen Arten. Dies ist immer wieder als Folge der Einführung fremder Arten. Wenn sich eine fremde Art stark vermehrt und ausbreitet verschwinden oft einheimische Arten
Verhinderung von Ausschluss (Möglichkeiten)
- Die Verfügbarkeit der limitierende Ressourcen beeinflussen den Ausgang der Konkurrenz
- Nischendifferenzierung reduziert die Intensität der Konkurrenz
- Eigenschaften der Lebensräume können Konkurrenzausschluss verhindern
- Das Verhältnis zwischen inter- und intraspezifischer Konkurrenz ist entscheidend
- Positive Wechselwirkungen können die Wirkung der Konkurrenz ausgleichen
Prädatoren Definition
- Räuber: Töten ihre Beute und konsumieren einige bis viele Beutetiere im Verlaufe ihres Lebens
- Weidegänger: Töten ihre Beute normalerweise nicht. Konsumieren nur Teile davon und greifen einige bis viele Individuen an im Verlaufe ihres Lebens
- Parasiten Töten ihre Opfer normalerweise nicht, konsumieren nur Teiel davon und befallen normalerweise nur ein Individuum im Verlaufe ihres Lebens
- Parasitoiden: Befallen nur ein Opfer im Verlaufe ihres Lebens, welches stets getöter wird
Lotka-Volterra Prädationsmodell
Realität: Kein Räuber-Beute System folgt in der Natur dem Lotka-Volterra Modell da es nie ein isoliertes System ist (Interaktion mit anderen Arten)
Wirkung von Räubern auf Beutepopulation
- Ressourcenabhängigkeit: Beutetiere werden durch Ressourcenverfügbarkeit beeinflusst
- Selektive Prädation: Räuber bevorzugen junge, alte oder kranke Beute
- Populationsstruktur: Räuber-Beute-Interaktion oft instabil. Räuber eliminiert Beute und somit sich selbst
Sukzession
Zeitlicher Wechsel von einer Organismengemeinschaft zu einer anderen
Primärsukzession
Primärsukzession ist, wenn dieser Vorgang in einem zuvor unbelebten Gebiet beginnt und eine Neulandbesiedlung stattfindet
Sekundärsukzession
Findet statt, wenn bereits Entwickelte Organismengemeinschaften einer Störung unterliegen und die Entwicklung von Neuem wiederbeginnt
Natürliche Sukzession (schematisch)
Das Klimax Konzept
Im Klimax Stadium ist die Lebensgemeinschaft stabil (=keine Veränderung der Lebensgemeinschaft mehr). Oft Zeitspanne zwischen Störungen zu kurz um ein Klimax Stadium zu erreichen
