Ökologie 1.1
Fragen zum Theorie Skript 1 - 4 - Evolution - Umweltfaktoren - Ökosysteme - Verhalten & Anpassung
Fragen zum Theorie Skript 1 - 4 - Evolution - Umweltfaktoren - Ökosysteme - Verhalten & Anpassung
Defniere Evolution
Veränderung der erblichen Merkmale einer Population oder Art im Laufe der Zeit.
Was sind erbliche Merkmale die sich durch die Evolution verändern können?
- Körpermerkmale (Grösse, Form, Farbe)
- Stoffwechsel
- Verhaltensweisen
Welche 5 Voraussetzungen müssen erfüllt sein, damit Evolution stattfinden kann?
- Variabilität innerhalb der Art
- Erbliche Verankerung
- Selektionsdruck
- Unterschiedliche Fitness
- Anpassung der Selektion
Was ist eine biologische Art?
Gesamtheit der Organismen, die miteinander unter natürlichen Bedingungen fruchtbare Nachkommen hervorbringen können.
Was ist ein Population?
Die Vertreter einer Art, die an einem Ort leben und sich effektiv untereinander forpflanzen.
Was ist für Individuen derselben Art ähnlich?
- ähnliches Erbgut (spezielle Kombination von Genen)
- ähnliche Merkmale (Körperbau, Biochemie)
- ähnliche anspräche an Lebensraum
- ähnliche Wechselwirkung mit anderen Organismen
- ähnliche Funktionen im Ökosystem
Auch Organismen innerhalb der gleichen Art können sich in bestimmten Merkmalen deutlich unterscheiden
Was sind Ökotypen bwz. ökologische Rassen?
- Die Merkmale einer Art variieren zwischen Populationen, die in verschiedenen Lebensräumen / Orten vorkommen.
- Selbst dann, wenn Nachkommen dieser Populationen gemiensam unter einheitlichen Bedingungen aufgezogen werden. --> Nachkommen haben aber im eigenen Lebensraum den grössten Erfolg.
Wie entstehen neue Arten? (nenne 2 Möglichkeiten)
- Durch Evolution, wenn sich Populationen einer Art über längere Zeit so verschieden entwickelt haben, dass sie sich unter natürlichen Bedingungen nicht (oder kaum) mehr wechselseitig paaren können.
- Allopatrie: (Geografische Distanz der Populationen, Gebirge, Fluss, Seen
- Sympatrie: unterschiedliche Lebensweise oder Fortpflanzungverhalten
Klare Grenzen zwischen Arten gibt es nur, wenn geographische oder biologische Barrieren die Vermischung des Erbguts über längere Zeit verhindert haben.
Welche Faktoren fördern die Artenbildung?
- Ökologische Faktoren: (neue Formen als Anpassung an die Umweltbedingungen, bestmögliche Nutzung der verfügbaren Lebensräume und Nahrungsquellen)
- Historische Faktoren: Entstehen und verschinden von geographischen Trennungen (Eiszeiten, Kontinentaldrift, etc...)
Welches sind die wichtigsten Umweltfaktoren
- Sonne
- Wasser
- Temperatur
- Wind
- pH
Wie sieht eine Temperaturbedingte Reaktionskurve in Bezug zu Fortpflanzung, Wachstum und Überleben eines Organismus aus?
Nur bei optimalen Bedinungen ist ein Fortpflanzung möglich
Welche Anpassungen können Organismen vornehmen, um mit veränderten Umweltbedingungen zurecht zu kommen?
- Adaption (anpassung im Laufer er Evolution (erblich) --> spezialisierung
- Akklimatisation (Anpassung im Laufe ihres lebens) --> Toleranz
- Migration (Aufsuchen günstiger Orte im laufe ihres Lebens) --> Vermeidung
Weshalb sind Organismen in gebieten mit Temperaturschwankungen nicht ständig an Kälte und Hitze angepasst?
- Anpassungen sind mit Kosten verbunden
- Kosten habe negatives Folgen für die Leistung der Organismen
- Beispiele:
- Schutz der Zelle vor dem Austrocknen behinder die Photosynthese und Wachstum
- winterliche Abhärtung verkürzt die Wachstumsperiode
- Gesteigerte Stoffwechselleistung zur Aufrechterhaltung der Körpertemperatur
- Beispiele:
Definiere Ressourcen
- Ressourcen werden von Organismen für deren Wachstum oder Lebenserhaltung gebraucht und verbraucht.
- Ressourcen bestimmen, wie viele Organismen an einem Ort zusammenleben können
Was sind die wichtigsten Ressourcen?
Kohlenstoff (Baustoff für Pflanzen und Tiere, Energiequelle für Tiere)
Licht (Energiequelle für Pflanzen)
Wasser
mineralische Nährstoffe
Erkläre den Begriff ökologische Nische
- Eine ökologische Nische ist nicht ein bestimmter Ort.
- Es ist viel mehr die Summe der Toleranzbereiche und Ansprüche von Organismen
siehe Beispiel Sandgarnele
Die Definition ist nicht ganz eindeutig, es gibt Orte, wo eine Art zwar überlebt, sich aber nicht fortpflanzen kann.
Wiese so ist die Nischendiffernzierung eine wichtige Strategie?
Vollständige Nischenüverlappung führt zu Konkurrenzausschluss, druch eine Differenzierung können neue Lebensräume erschlossen werden
Definiere Ökosystem
Die biologische Lebensgemeinschaft mit abiotischer Umwelt in einer ökologischen Einheit (belebte und unbelebte Umwelt)
Was ist eine biologische Lebensgemeinschaft
Alle Organismen, die an einem Ort leben
Wie grenzen sich einzelne Ökosystem zueinander ab?
Die grenzen sind fliessend und durch den Betrachter gesetzt.
Ökosystem können auch kleinräumig sein. (z.B. Teich im Garten, welcher wiederum Bestandteil eines grösseren Ökosystems ist)
Nenne einige Ökosystemfunktionen
Bewohner eines Ökosystems interagieren über Stoffaustausch in verschiedenster Form und erfüllen verschiedene Funktionen:
- Bestäubung
- Nachrungsmittelproduktion
- klimaregulation
- Regulation des Wasserhaushalts
- Nährstoffrückhaltung, Nährstoffrecycling
- Erhaltung genetirscher Vielfalt
- Abbau organischer Substanz
- Schadstoffilterung
- etc.
Die Beschreibung von Ökosystemen berücksichtig nicht einzelne Organismen oder Arten. Wie werden diese Beschrieben?
Organismen, ebenso wie unbelebte Elemente, werden in Kompartimente mit ähnlicher Funktion zusammengefasst.
Nenne 4 Kompartimente über die jedes Ökosystem verfügt.
- Primärproduzenten (autotrophe Organismen, die enrgiereiche Biomasse aus anorganischen Verbindungen gewinnen) --> grüne Pflanzen, Phytoplankton
- Konsumenten (heterotrophe Organismen, konsumieren die Biomasse anderer Lebewesen. Weitere Unterteilung in:
- Primärkonsumenten (Herbivoren, Pflanzenfresser)
- Sekundärkonsumenten (Karnivoren, Fleischfresser)
- Tertiärkonsumenten (Karnivore die sich von Karnivoren ernähren)
- Destruenten, Zersetzer (Organismus der organische Substanz abbaut und zu anorganischem Material reduziert) --> Bakterien, Pilze
- tote organische Substanz
Durch was werden die Nährstoff- und Energieflüsse in einem Ökosystem bestimmt?
Durch Produzenten, Konsumenten und Zersetzer.
Klimatische Bedingungen bestimmen die Netoprimärproduktion an Biomasse.
Was wird unter Verhalten eines Organismus verstanden?
Tätigkeit eins Organismus, mit der er auf Signale aus seiner biotischen und abiotischen Umwelt reagiert, und durch die er seinen Zustand ändert.
Auf welchen 4 Ebenen kann ein Verhalten erklärt werden?
(nach Tinbergen)
- Ursachen: welche Signale lösen das Verhalten aus? Welche Körperteile und Vorgänge sind am Verhalten beteiligt?
- Entwicklung: wie entsteht die Fähigkeit zum Verhalten im individuellen Organismus? Vorder Geburt (genetisch)? Im Laufe der späteren Entwicklung (Konditionierung)? Durch Lernen?
- Funktion: Welche Folgen hat das Verhalten für den Organismus, andere Organismen oder das Ökosystem?
- Evolution: Wie und warum ist eine Verhaltensweise im Laufe der Stammesgeschichte einer Art entstanden, selektiert worden?
Welche Voraussetzung müssen gegeben sein, damit ein Verhalten als Ergebniss von Evolution und Anpassung gesehen werden kann?
- Das Verhalten ist erblich (genetisch verankert)
- Das Verhalten beeinflusst Überleben oder Fortpflanzung
- Individuen mit den Genen für das "richtige" Verhalten werden demnach im Laufe der Generationen häufiger
Wie lässt sich bewisen, dass eine Verhaltensmuster erblich ist?
- Mutationen: Organismen mit Gendefekten zeigen ein abnormales Verhalten
- Natürliche Variation: Individuen von verschiedene Standorten verhalten sich unterschiedliche --> der Unterschied bleibt bestehen, wenn sie gemeinsam aufgezogen werden.
- Künstliche Selektion: Die gezielgte Paarung von Individuen mit einer bestimmten Verhaltensweise führt zu Nachkommen, bei denen das Verhalten häufiger oder stärker auftritt
Erkläre den Begriff Trade-Off im Zusammenhang mit der Reproduktion
Trade-Off beschreibt eine gegenläufige Abhängikeit: Wird das eine Besser, wird das andere schlechter.
Mehr Energie für Fortpflanzung bedeutet weniger Energie für Grundfunktionen und daruch ein höheres Mortalitätsrisiko.
Bsp. Kohlmeise: Grösster Bruterfolg bei gelegen mit 12 Eiern, trotzdem haben die Gelege eine mittlere Grösse von nur 8-9 Eiern. --> Versorung zu vieler Jungtiere erhöht ide Mortalitätsrate der Elternvögel --> Ziel ist eine maximierung des lebenslangen Fortpflanzungserfolgs
Kann ein bestimmtes Verhalten auf ein Gen reduziert werden?
- Nein, es sind weder die Gene noch die Umwelt allein, die ein Verhalten bestimmen.
- Verhalten ist nicht isolivert betrachtbar
- Verhalten, Morphologie, Lebensweise und Genetik sind verzahnt
Wie lässt sich evolutiv, Altruismus im Tierreich erklären (Eigene Mortalität erhöht, eigener Fortpflanzungserfolg reduziert)?
Beispiele:
- Wache halten, während andere Fressen
- Jungtiere anderer Weibchen aufziehen und auf eigenen Nachwuchs verzichten
- Nachrung teilen und dadurch selber weniger Nahrung aufnehmen
Der durchschnittliche Nutzen der Hilfeleistung ist grösser als der Nachteil für den Helfer (Insgesamt ergibt sich ein Nutzen)
Bei Tieren in Gruppen, Nahe Verwandschaft = z.T. gleiche Gene
Voraussetzungen:
- Lernfähigkeit, Helferinnerungsvermögen
- Bestrafung von unfairem Verhalten
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Lernkarten
Defniere Evolution
Veränderung der erblichen Merkmale einer Population oder Art im Laufe der Zeit.
Was sind erbliche Merkmale die sich durch die Evolution verändern können?
- Körpermerkmale (Grösse, Form, Farbe)
- Stoffwechsel
- Verhaltensweisen
Welche 5 Voraussetzungen müssen erfüllt sein, damit Evolution stattfinden kann?
- Variabilität innerhalb der Art
- Erbliche Verankerung
- Selektionsdruck
- Unterschiedliche Fitness
- Anpassung der Selektion
Was ist eine biologische Art?
Gesamtheit der Organismen, die miteinander unter natürlichen Bedingungen fruchtbare Nachkommen hervorbringen können.
Was ist ein Population?
Die Vertreter einer Art, die an einem Ort leben und sich effektiv untereinander forpflanzen.
Was ist für Individuen derselben Art ähnlich?
- ähnliches Erbgut (spezielle Kombination von Genen)
- ähnliche Merkmale (Körperbau, Biochemie)
- ähnliche anspräche an Lebensraum
- ähnliche Wechselwirkung mit anderen Organismen
- ähnliche Funktionen im Ökosystem
Auch Organismen innerhalb der gleichen Art können sich in bestimmten Merkmalen deutlich unterscheiden
Was sind Ökotypen bwz. ökologische Rassen?
- Die Merkmale einer Art variieren zwischen Populationen, die in verschiedenen Lebensräumen / Orten vorkommen.
- Selbst dann, wenn Nachkommen dieser Populationen gemiensam unter einheitlichen Bedingungen aufgezogen werden. --> Nachkommen haben aber im eigenen Lebensraum den grössten Erfolg.
Wie entstehen neue Arten? (nenne 2 Möglichkeiten)
- Durch Evolution, wenn sich Populationen einer Art über längere Zeit so verschieden entwickelt haben, dass sie sich unter natürlichen Bedingungen nicht (oder kaum) mehr wechselseitig paaren können.
- Allopatrie: (Geografische Distanz der Populationen, Gebirge, Fluss, Seen
- Sympatrie: unterschiedliche Lebensweise oder Fortpflanzungverhalten
Klare Grenzen zwischen Arten gibt es nur, wenn geographische oder biologische Barrieren die Vermischung des Erbguts über längere Zeit verhindert haben.
Welche Faktoren fördern die Artenbildung?
- Ökologische Faktoren: (neue Formen als Anpassung an die Umweltbedingungen, bestmögliche Nutzung der verfügbaren Lebensräume und Nahrungsquellen)
- Historische Faktoren: Entstehen und verschinden von geographischen Trennungen (Eiszeiten, Kontinentaldrift, etc...)
Welches sind die wichtigsten Umweltfaktoren
- Sonne
- Wasser
- Temperatur
- Wind
- pH
Wie sieht eine Temperaturbedingte Reaktionskurve in Bezug zu Fortpflanzung, Wachstum und Überleben eines Organismus aus?
Nur bei optimalen Bedinungen ist ein Fortpflanzung möglich
Welche Anpassungen können Organismen vornehmen, um mit veränderten Umweltbedingungen zurecht zu kommen?
- Adaption (anpassung im Laufer er Evolution (erblich) --> spezialisierung
- Akklimatisation (Anpassung im Laufe ihres lebens) --> Toleranz
- Migration (Aufsuchen günstiger Orte im laufe ihres Lebens) --> Vermeidung
Weshalb sind Organismen in gebieten mit Temperaturschwankungen nicht ständig an Kälte und Hitze angepasst?
- Anpassungen sind mit Kosten verbunden
- Kosten habe negatives Folgen für die Leistung der Organismen
- Beispiele:
- Schutz der Zelle vor dem Austrocknen behinder die Photosynthese und Wachstum
- winterliche Abhärtung verkürzt die Wachstumsperiode
- Gesteigerte Stoffwechselleistung zur Aufrechterhaltung der Körpertemperatur
- Beispiele:
Definiere Ressourcen
- Ressourcen werden von Organismen für deren Wachstum oder Lebenserhaltung gebraucht und verbraucht.
- Ressourcen bestimmen, wie viele Organismen an einem Ort zusammenleben können
Was sind die wichtigsten Ressourcen?
Kohlenstoff (Baustoff für Pflanzen und Tiere, Energiequelle für Tiere)
Licht (Energiequelle für Pflanzen)
Wasser
mineralische Nährstoffe
Erkläre den Begriff ökologische Nische
- Eine ökologische Nische ist nicht ein bestimmter Ort.
- Es ist viel mehr die Summe der Toleranzbereiche und Ansprüche von Organismen
siehe Beispiel Sandgarnele
Die Definition ist nicht ganz eindeutig, es gibt Orte, wo eine Art zwar überlebt, sich aber nicht fortpflanzen kann.
Wiese so ist die Nischendiffernzierung eine wichtige Strategie?
Vollständige Nischenüverlappung führt zu Konkurrenzausschluss, druch eine Differenzierung können neue Lebensräume erschlossen werden
Definiere Ökosystem
Die biologische Lebensgemeinschaft mit abiotischer Umwelt in einer ökologischen Einheit (belebte und unbelebte Umwelt)
Was ist eine biologische Lebensgemeinschaft
Alle Organismen, die an einem Ort leben
Wie grenzen sich einzelne Ökosystem zueinander ab?
Die grenzen sind fliessend und durch den Betrachter gesetzt.
Ökosystem können auch kleinräumig sein. (z.B. Teich im Garten, welcher wiederum Bestandteil eines grösseren Ökosystems ist)
Nenne einige Ökosystemfunktionen
Bewohner eines Ökosystems interagieren über Stoffaustausch in verschiedenster Form und erfüllen verschiedene Funktionen:
- Bestäubung
- Nachrungsmittelproduktion
- klimaregulation
- Regulation des Wasserhaushalts
- Nährstoffrückhaltung, Nährstoffrecycling
- Erhaltung genetirscher Vielfalt
- Abbau organischer Substanz
- Schadstoffilterung
- etc.
Die Beschreibung von Ökosystemen berücksichtig nicht einzelne Organismen oder Arten. Wie werden diese Beschrieben?
Organismen, ebenso wie unbelebte Elemente, werden in Kompartimente mit ähnlicher Funktion zusammengefasst.
Nenne 4 Kompartimente über die jedes Ökosystem verfügt.
- Primärproduzenten (autotrophe Organismen, die enrgiereiche Biomasse aus anorganischen Verbindungen gewinnen) --> grüne Pflanzen, Phytoplankton
- Konsumenten (heterotrophe Organismen, konsumieren die Biomasse anderer Lebewesen. Weitere Unterteilung in:
- Primärkonsumenten (Herbivoren, Pflanzenfresser)
- Sekundärkonsumenten (Karnivoren, Fleischfresser)
- Tertiärkonsumenten (Karnivore die sich von Karnivoren ernähren)
- Destruenten, Zersetzer (Organismus der organische Substanz abbaut und zu anorganischem Material reduziert) --> Bakterien, Pilze
- tote organische Substanz
Durch was werden die Nährstoff- und Energieflüsse in einem Ökosystem bestimmt?
Durch Produzenten, Konsumenten und Zersetzer.
Klimatische Bedingungen bestimmen die Netoprimärproduktion an Biomasse.
Was wird unter Verhalten eines Organismus verstanden?
Tätigkeit eins Organismus, mit der er auf Signale aus seiner biotischen und abiotischen Umwelt reagiert, und durch die er seinen Zustand ändert.
Auf welchen 4 Ebenen kann ein Verhalten erklärt werden?
(nach Tinbergen)
- Ursachen: welche Signale lösen das Verhalten aus? Welche Körperteile und Vorgänge sind am Verhalten beteiligt?
- Entwicklung: wie entsteht die Fähigkeit zum Verhalten im individuellen Organismus? Vorder Geburt (genetisch)? Im Laufe der späteren Entwicklung (Konditionierung)? Durch Lernen?
- Funktion: Welche Folgen hat das Verhalten für den Organismus, andere Organismen oder das Ökosystem?
- Evolution: Wie und warum ist eine Verhaltensweise im Laufe der Stammesgeschichte einer Art entstanden, selektiert worden?
Welche Voraussetzung müssen gegeben sein, damit ein Verhalten als Ergebniss von Evolution und Anpassung gesehen werden kann?
- Das Verhalten ist erblich (genetisch verankert)
- Das Verhalten beeinflusst Überleben oder Fortpflanzung
- Individuen mit den Genen für das "richtige" Verhalten werden demnach im Laufe der Generationen häufiger
Wie lässt sich bewisen, dass eine Verhaltensmuster erblich ist?
- Mutationen: Organismen mit Gendefekten zeigen ein abnormales Verhalten
- Natürliche Variation: Individuen von verschiedene Standorten verhalten sich unterschiedliche --> der Unterschied bleibt bestehen, wenn sie gemeinsam aufgezogen werden.
- Künstliche Selektion: Die gezielgte Paarung von Individuen mit einer bestimmten Verhaltensweise führt zu Nachkommen, bei denen das Verhalten häufiger oder stärker auftritt
Erkläre den Begriff Trade-Off im Zusammenhang mit der Reproduktion
Trade-Off beschreibt eine gegenläufige Abhängikeit: Wird das eine Besser, wird das andere schlechter.
Mehr Energie für Fortpflanzung bedeutet weniger Energie für Grundfunktionen und daruch ein höheres Mortalitätsrisiko.
Bsp. Kohlmeise: Grösster Bruterfolg bei gelegen mit 12 Eiern, trotzdem haben die Gelege eine mittlere Grösse von nur 8-9 Eiern. --> Versorung zu vieler Jungtiere erhöht ide Mortalitätsrate der Elternvögel --> Ziel ist eine maximierung des lebenslangen Fortpflanzungserfolgs
Kann ein bestimmtes Verhalten auf ein Gen reduziert werden?
- Nein, es sind weder die Gene noch die Umwelt allein, die ein Verhalten bestimmen.
- Verhalten ist nicht isolivert betrachtbar
- Verhalten, Morphologie, Lebensweise und Genetik sind verzahnt
Wie lässt sich evolutiv, Altruismus im Tierreich erklären (Eigene Mortalität erhöht, eigener Fortpflanzungserfolg reduziert)?
Beispiele:
- Wache halten, während andere Fressen
- Jungtiere anderer Weibchen aufziehen und auf eigenen Nachwuchs verzichten
- Nachrung teilen und dadurch selber weniger Nahrung aufnehmen
Der durchschnittliche Nutzen der Hilfeleistung ist grösser als der Nachteil für den Helfer (Insgesamt ergibt sich ein Nutzen)
Bei Tieren in Gruppen, Nahe Verwandschaft = z.T. gleiche Gene
Voraussetzungen:
- Lernfähigkeit, Helferinnerungsvermögen
- Bestrafung von unfairem Verhalten
