Abiotische Faktoren: Licht, Temperatur, Toleranz und Reaktionsnorm

Toleranz und Reaktionsnorm

Die Toleranzkurve

Die grafische Darstellung zeigt, wie ein Lebewesen auf die Intensität eines abiotischen Umweltfaktors reagiert.

• Optimum: Der biologisch günstigste Wert für die Lebensvorgänge.
• Pessimum: Grenzbereich, in dem das Lebewesen zwar überlebt, sich aber nicht mehr fortpflanzt.

Toleranzbereiche

Arten unterscheiden sich stark in ihrer Empfindlichkeit gegenüber Schwankungen.

• Stenök: Geringe Toleranz gegenüber Schwankungen (z. B. Korallen).
• Euryök: Großer Toleranzbereich gegenüber Umweltfaktoren.

💡 Tipp: Merk dir das Minimum und Maximum als die absoluten Überlebensgrenzen, an denen der Tod eintritt.

Einfluss des Lichts auf Tiere

Die innere Uhr

Das Tageslicht dient Tieren als Taktgeber für ihren Jahresrhythmus und steuert wichtige Lebensphasen.

• Brutstimmung: Lange Hellperioden im Frühjahr aktivieren die Fortpflanzung.
• Reserven: Kurze Tage im Herbst signalisieren den Tieren, Fettpolster anzulegen.

Hormonelle Steuerung

Licht steuert direkt die Ausschüttung von Botenstoffen im Körper.

• Melatonin: Dieses Hormon regelt die innere Uhr; nachts ist die Konzentration hoch.
• Paarung: Sinkender Melatoninspiegel durch längere Tage im Frühling regt Vögel zum Brüten an.

💡 Tipp: In der Geflügelzucht wird dieser Lichteffekt künstlich genutzt, um das Wachstum und Eierlegen von Hühnern zu steuern.

Einfluss des Lichts auf Pflanzen

Blatttypen

Pflanzen passen ihren Blattbau flexibel an die Lichtverhältnisse ihres Standorts an.

• Sonnenblatt: Klein, dick, dunkler, mit mehrschichtigem Palisadengewebe für intensive Fotosynthese.
• Schattenblatt: Groß, dünn, hell, mit nur einschichtigem Palisadengewebe.

Schutz und Bewegung

Pflanzen reagieren aktiv auf die herrschende Lichtstrahlung.

• Fototropismus: Wachstumsbewegung von Pflanzen, die sich direkt zum Licht hinrichten.
• Hitzeschutz: Bei zu viel direktem Licht klappen Blätter zusammen, um Wasserverlust zu verhindern.

💡 Tipp: Pflanzen wie Sauerklee sind Schattenpflanzen und kommen mit minimalem Licht aus, während Bäume meist Lichtpflanzen sind.

Einfluss der Temperatur auf Tiere

Physiologische Grundlagen

Die Körpertemperatur bestimmt die Geschwindigkeit aller chemischen Prozesse im Körper.

• RGT-Regel: Eine Erhöhung der Temperatur um $10^\circ\text{C}$ verdoppelt die Stoffwechselgeschwindigkeit.
• Denaturierung: Zu hohe Temperaturen zerstören die Struktur von Enzymen, was zum Hitzetod führt.

Regulierungstypen

Tiere nutzen unterschiedliche Strategien, um ihre Körpertemperatur zu kontrollieren.

• Poikilotherm (ekotherm): Wechselwarme Tiere passen sich der Außentemperatur an (z. B. Meerechsen).
• Endotherm (homoiotherm): Gleichwarme Tiere halten ihre Körpertemperatur über den Stoffwechsel konstant.

💡 Tipp: Gleichwarme Tiere nutzen Fell, Federn, Schwitzen oder Hecheln zur Temperaturregulation.

Klimaregeln für Tiere

Die Bergmannsche Regel

Nahe verwandte, endotherme Tierarten sind in kalten Regionen meist größer als in warmen Gebieten.

• Volumen-Oberfläche-Verhältnis: Große Körper haben im Verhältnis zum wärmeabgebenden Volumen eine kleinere Oberfläche.

Beispiel:

• Pinguine in der Antarktis sind deutlich größer als Pinguine nahe dem Äquator.

Die Allensche Regel

Bei verwandten gleichwarmen Tieren sind die Körperanhänge (Ohren, Schwanz) in kalten Gebieten kürzer.

• Wärmeabgabe: Kleinere Anhänge verringern den Wärmeverlust an die kalte Luft.

💡 Tipp: Denke an den Polarfuchs mit winzigen Ohren und den Wüstenfuchs mit riesigen Ohren.

Einfluss der Temperatur auf Pflanzen

Wachstumsgrenzen

Pflanzen sind wie ekotherme Tiere direkt von der Umgebungstemperatur abhängig.

• Baumgrenze: Bäume wachsen nur dort, wo es mindestens einen Monat lang im Schnitt $10^\circ\text{C}$ warm ist.
• Frost: Temperaturen unter dem Gefrierpunkt können durch Eisbildung Zellen zerstören.

Kälte als Signal

Einige Pflanzen benötigen Kälteperioden für ihre Entwicklung.

• Frostkeimer: Samen keimen erst nach einer mehrwöchigen Frostperiode.
• Vernalisation: Kältereiz im Winter ist notwendig, damit die Pflanze im Frühjahr blüht.

💡 Tipp: Wintergetreide nutzt die Vernalisation, um nicht schon vor dem Winter auszutreiben.