UI12 Wädenswil Ökologie FS13
Ökologie
Ökologie
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Flashcards
Ökosystem:
Biologische Lebensgemeinschaft und ihre abiotische Umwelt (Erde, Wasser, Luft)
Biologische Lebensgemeinschaft oder Biozönose
Alle Organismen, die an einem Ort leben
Ökosystemfunktionen
Dienstleistungen:
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Bestäubung
Nahrungsmittelproduktion
Klimaregulation
Regulation des Wasserhaushalts Nährstoffrückhaltung, Nährstoffrecycling Erhaltung genetischer Vielfalt
Abbau organischer Substanz
Schadstofffilterung
Systemökologie
befasst sich mit dem Aufbau und der Funktion ganzer Ökosysteme
Nettoprimärproduktion NPP
Energiefixierung durch Photosynthese der Primärproduzenten. Da ein Teil der Photosyntheseprodukte wieder veratmet wird, spricht man bei der NPP von dem Teil der effektiv gespeichert wird in der Biomasse. Gemessen wird die NPP in der Menge Kohlenstoff oder Energie pro Flächen und Zeiteinheit (pro Tag, pro Jahr).
Nährstoffe
- recyclebar?
-untersch. zu Energieflüssen?
-Nährstoffbilanz?
-abhängig von Umweltbedingungen
-Je nach Wasserverfügbarkeit, Sonneneinstrahlung,etc. Primär- und Sekundärproduktivität grösser/kleiner
-Untersch.zu Energieflüssen, bei denen Energie durch Wärme verloren geht: Nährstoffflüsse recyclebar (Kreislauf)
-Nährstoffbilanz=Nährstoffe werden aufgenommen und freigesetzt
Die Grösse der Kompartimente, die Stoff- und Energieflüsse und somit die Funktion der Ökosysteme für die Menschen werden massgeblich durch die ...................................... bestimmt
dominante Wuchsform der Pflanzen
Dies ist die Wuchsform der grössten Pflanzen, welche die Vegetation prägen und einen grossen Teil der Primärproduktion ausmachen.
Warum bestimmt die Wuchsform der Pflanzen die Vorgänge in Ökosystemen?
Viele wichtige Merkmale sind je nach Lebensform unterschiedlich:
• Verhältnis zwischen Wurzel-, Stängel/Ast- und Blattmasse
• Lebensdauer der Pflanzenteile
• Durchwurzelung des Bodens
• Aufbau und chemische Zusammensetzung der Pflanzenzellen –> Frass durch Konsumenten und Destruenten
Biome
Gebiete der Erde, bei denen die zonale Vegetation ("Standard-Ökosystem") von einer bestimmten Lebensform dominiert wird. Die zonale Vegetation entwickelt sich:
• in tiefen Lagen
• auf durchschnittlichen Böden (weder trocken noch nass, gut entwickelt, keine speziellen chemischen Eigenschaften, wie Salz oder Schwermetalle)
• nach einer langen Zeit ungestörter Entwicklung
Beisp. Biome:
• Tropischer Regenwald
• Savanne
• Grasland der gemässigten Breiten: Steppe, Prairie, Pampa
• Wälder der gemässigten Breiten (sommergrüner Laubwald )
• Borealer Nadelwald (Taiga)
wie wird die Grösse von Populationen bestimmt?
durch Zählung der Individuen
oft problematisch, weil:
• viele Organismen klein sind und/oder versteckt leben
• mehrere Lebensphasen, mit unterschiedlicher Bedeutung für das Ökosystem und unterschiedlicher Möglichkeit der Zählung.
• die Grösse und Ausdehnung der Individuen je nach Alter unterschiedlich ist
• bei modularen (klonalen) Organismen die Individuen nicht getrennt
Prozesse, die die Populationsgrösse bestimmen
• Geburten (= Bildung von Nachkommen)
• Immigration (= Einwanderung neuer Individuen aus anderen Populationen).
• Mortalität (= Sterbefälle)
• Emigration (= Auswanderung von Individuen aus der Population).
Relative Wachstumsrate der Population
dN = Geburten + Immigrationen – Sterbefälle – Emigrationen
Unitäre Organismen
ermehren sich sexuell, und weisen unreproduktive Jungstadien sowie reproduktive adulte Stadien auf
(gilt für die meisten Tiere)
Stationäre Lebenstafeln
beschreiben die Populationsgrösse und die Anteile der Altersphasen. Sie ermöglichen gewisse Rückschlüsse auf die Populationsprozesse, jedoch in der Regel nur als Vermutungen.
Kohortenlebenstafeln
Eine Kohorte umfasst alle Individuen einer Population, die in einem bestimmten Zeitintervall (z.B. in einem Jahr) geboren wurden. Die Kohortenlebenstafel beschreibt deren Schicksal von der Geburt bis zum Tod. Für jede Altersklasse (Jahre oder Entwicklungsstadien) werden die Anzahl Überlebende und die Anzahl erzeugte Nachkommen erfasst. Bei Arten mit zwei Geschlechtern werden häufig nur die weiblichen Individuen in einer Lebenstafel erfasst, da sie die Nachkommen erzeugen.
Welche Überlebenskurve haben Bäume in einem natürlichen Wald? Welche Pflanzen in einem Getreidefeld?
(konkave Kurve)
Hohe Sterberate in frühen Lebensstadien, dann abnehmende Mortalität für die älteren Individuen. Dies ist typisch für Organismen, die eine grosse Anzahl winziger Nachkommen produzieren, aber keine/geringe Fürsorge leisten: z.B. Fische, Frösche, viele Pflanzen.
Typen von Interaktionen: Kosten und Nutzen für die interagierenden Organismen
Art 1
Art 2
Konkurrenz
-
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Prädation
+
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Parasitismus
+
-
Mutualismus
+
+
Indirekte Konkurrenz
= gemeinsame Nutzung einer Ressource
Reduzierte Ressourcenverfügbarkeit
Reduzierte Fitness (Reproduktion)
Direkte Konkurrenz
= z.B. Kämpfe oder Gift
Reduzierte Fitness durch Verletzung/Tod oder
Einschräkung des Zugangs zu Ressourcen
Intraspezifische Konkurrenz
Konkurrenz zwischen Individuen der gleichen Art.
Auswirkungen:
- erhöhte Sterberate
- Einbussen bei der Reproduktion
- geringeres Wachstum (kleinere Individuen)
Interspezifische Konkurrenz
Konkurrenz zwischen Individuen verschiedener Arten
Können auf Dauer nur in Folge einer Nischendifferenzierung koexistieren.
Ansonsten, wird eine Art die andere eliminieren oder ausgeschlossen = Konkurrenzausschluss.
Fundamentale Nische:
gesamte mögliche Spektrum aller physikalischen, chemischen und biologischen Faktoren, die Arten für sich (ohne Konkurrenzkampf mit anderen Arten) nutzen können.
Realisierte Nische
Teil der fundamentalen Nische einer Art, der wirklich von der Art genutzt wird
2 Strategietypen von Prädatoren
Spezialist:
- enges Nahrungsspektrum
- lange, intensive Suche
- Suche in weitem Radius
- kurze Handhabungszeit beim Frass
- grosse Effizienz bei der Nahrungsaufnahme
Optimales Verhältnis zwischen Nutzen und Kosten der Energieaufnahme
Beispiele: Vögel, die nur bestimmte Insekten fressen (z.B. Bachstelze); Ameisenlöwe; Raupen des Kleinen Fuchses.
Generalisten
- sehr breites Nahrungsspektrum
- flexibel bei der Beutewahl
- kurze Suchzeit
- halten sich in der Nähe der Beute auf
- lange Handhabungszeit beim Frass
- oftmals energetisch nicht einträgliche Nahrungsaufnahme
Beispiele: Mensch, Hund, Ringeltaube
gekoppelten Abundanzschwankungen
Räuber- und Beutepopulationen zeigen die Tendenz, zeitlich verzögert auf die Abundanz des jeweils anderen zu reagieren.
Bsp: viele Hasen --> mehr Luchse --> weniger Hasen --> weniger Luchse
Übertragung von Parasiten
- Unterscheidung nach Generationen:
vertikal: Von Eltern auf Kind
horizontal: innerhalb einer Generation
Unterscheidung nach Mechanismus:
direkt: ohne Zwischenwirt, bei ausreichender räumlicher Nähe
indirekt: mit Zwischenwirt, über einen Vektor oder zufällig
Hemiparasiten
z.B. Mistel,
- haben Chlorophyll und betreiben selber Photosynthese
- beziehen Wasser und Mineralnährstoffe vom Wirt
- sind meist wenig wirtsspezifisch (können zusammen mit verschiedenen Wirten leben)
- können Prozesse innerhalb ihres Ökosystems beeinflussen
Positiv:
höhere Nährstoffgehalte in ihren Blättern als andere Pflanzen --> begünstigen den Abbau der Blattstreu.
Holoparasiten
z.B. parasitische Orchideen
- ohne Blattgrün, daher keine eigene Photosynthese; produzieren keine eigenen Kohlenstoffverbindungen
- hängen vollständig vom Wirt ab in Bezug auf Energie, Mineralien und Wasser
- dringen mit spezifischen Saugorganen (Haustorien) in Wirtspflanzen ein
- oft streng wirtsspezifisch
- parasitieren meist nur eine (wenige) eng verwandte Pflanzenarten
- Schaden an Wirtspflanzen durch Entzug von Wasser und Nährstoffen
Abwehrreaktionen von Wirten gegen Parasiten
a) Immunreaktion Bsp. Wirbeltiere
b) Bildung von Phagozyten = Fresszellen, die fremde Substanz erkennen,
einschliessen und zerstören. Bsp: Wirbellose
c) Bildung von Phytoalexinen = chem. Substanzen mit anti-mikrobieller Wirkung,
(hemmen das Wachstum und die Vermehrung von Parasiten in Pflanzen)
Mutualismus
Wechselbeziehung zwischen Organismen verschiedener Arten (also eine Symbiose), die für beide Partner vorteilhaft ist. Mindestens ein Partner kann auch alleine leben.
z.B. Darmflora
Nahrungsnetze
beschreiben die trophischen Beziehungen zwischen allen Arten, die an einem Ort leben (= Lebensgemeinschaft).
D.b. Räuber-Beute-Systeme auf mehrere Ebenen und mit mehrere Arten pro Ebene
Bottom-up-Kontrolle
Die Wachstumsrate hängt von der Nahrungsverfügbarkeit ab. Im Nahrungsnetz wird die Art also durch die untere trophische Ebene reguliert: „Beute" kontrolliert „Prädatoren".
Top-down-Kontrolle
Die Artenzusammensetzung und Häufigkeit einer trophischen Ebene hängt von den Konsumenten der höheren trophischen Ebenen ab: „Prädatoren" kontrollieren „Beute".
trophischen Kaskaden
=Dominoeffekt (indirekter Effekt)
trit dann auf, wenn ein Räuber die Abundanz seiner Beute reduziert und diese Wirkung auf die nächste niedrige Trophieebene weitergegeben wird, sodass die Ressource der Beute ihre Abundanz steigert.
Patches
= Habitatinseln
Innerhalb einer Landschaft sind oft nur einzelne Bereiche als Habitat für eine bestimmte Art geeignet
Metapopulation
Wenn Patches nahe beieinander sind, sind Wanderbewegungen zwischen den Patches möglich, und es findet ein Austausch von Individuen statt. Die Gesamtheit der Teilpopulationen bildet eine Metapopulation.
-->MP kann Gleichgewicht zwischen Aussterben und fortbestehen halten. Gew. Teilbereiche können unbesetzt sein und neu besiedelt werden.
Prozesse nennen, die zur Bildung von Lebensgemeinschaften beitragen
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Ökologische Gesetzmässigkeiten
Kombination von Umweltfaktoren bestimmt wo eine Art überleben kann -
Geschichtlich bedingte Ereignisse
(Bsp. Eiszeit) -
Patch-Dynamik in Lebensgemeinschaften
unbes. Patches können von anderen Arten besetzt werden -
Gründer-kontrollierte Patch-Dynamik
einmal besiedelte Lücken lebenslang gegen Neuankömmlinge verteidigen -
Dominanz-kontrollierte Patch-Dynamik
Wer zuerst eine Lücke besiedelt, kann sich dort nicht notwendigerweise auch halten (Konkurrenten). Lücken werden deshalb von einer Abfolge von Arten besiedelt