Die Sukzession

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DES BEGRIFFS DER SUKZESSION DIE SUKZESSIONM1,2 ► lat. succedere = aufeinanderfolgen ► kontinuierlicher Wechsel von Besiedlung und Aussterben von Populationen in einem Habitat Ausgangspunkt sind neu entstandene (z. B. freigelegte Felsoberflächen), gestörte (z. B. Wälder nach Waldbrand) oder genutzte (z. B. Wiesen) Lebensräume ▸ das Gebiet ist dann zunächst vegetationslos zeitliche Aufeinanderfolge von Biozönosen unter Einfluss sich ändernder Umweltbedingungen II. KLÄRUNG DES BEGRIFFS DER SUKZESSION ▸ nach einem Waldbrand oder einem Bergrutsch ist das Gebiet zunächst vegetationslos4 solange ein Ökosystem unverändert besteht, existiert eine Art Gleichgewicht zwischen den Populationen, sodass sich deren Zusammensetzung nicht oder nur unwesentlich ändert4 sich ändernde Umweltbedingungen (z.B. Hochwasser) können den Lebensraum entvölkern4 eine Sukzession findet in Ökosystemen statt, die sich nicht im Gleichgewicht befinden4 II. KLÄRUNG DES BEGRIFFS DER SUKZESSION ENTWICKLUNGSTENDENZEN² jede Sukzession hat durch ihre Vorgeschichte, die Einflüsse der angrenzenden Ökosysteme und durch Zufälle ihre eigene Dynamik dennoch lassen sich einige Tendenzen verallgemeinern: 4 - die Biomasse nimmt zu, die Produktivität ab - übersteigt die Produktion anfangs die Respiration, gleicht sich das Verhältnis schließlich aus II. KLÄRUNG DES BEGRIFFS DER SUKZESSION - die Artenvielfalt nimmt zu, durchläuft ein Maximum und geht dann auf einen konstanten Wert zurück - Nahrungsketten verzweigen sich zunehmend - anfangs dominieren Pionierarten mit r-Strategie der Fortpflanzung, später dann die k-Strategen https://www.researchgate.net/figure/Abbildung-61-Schematische-Darstellung-der-Sukzession-in-einem-Waldstueck-Die-Luecke_fig12_323187535 II. KLÄRUNG DES BEGRIFFS DER SUKZESSION in 1-2 3-20 25-100 Alter (Jahre) 150 https://sites.google.com/site/westkanada/7-highwood-pass/wiederbesiedlun Milline ARTEN VON SUKZESSIONEN III. ARTEN VON SUKZESSIONEN PRIMÄRSUKZESSION4 ▸ Kriterien einer Primärsukzession nach Miles & Walton: - Spuren der ehemaligen Vegetation fehlen Diasporen fehlen vollständig - potenzielle Besiedler müssen weite Entfernungen zurücklegen - instabile Substratverhältnisse überwiegen - nährstoffarme Substrate dominieren - organische Substanz fehlt komplett III. ARTEN VON SUKZESSIONEN ► tritt relativ zügig nach der Störung/Zerstörung ein wenn die exponierte Fläche noch nicht durch eine Biozönose beeinflusst wurde ► hierbei wird das unbelebte Gebiet neu besiedelt ► Starter (=Pionierarten) sind dabei meist Prokaryoten ▸ Zeitraum erstreckt sich in der Regel über etwa 20 Jahre III. ARTEN VON SUKZESSIONEN BEISPIEL: SCHMELZEN GLETSCHERMORÄNE BIS ZUR KLIMAXGESELLSCHAFT WALD ► 1. Ausbildung der Pionierarten: Besiedlung durch Algen, Pilze, Bakterien, Flechten ▸ Toleranz der Nährstoffarmut und der starken Schwankungen der Temperatur ► Absterben und dadurch Anhäufen der Überreste Gräser, Unkräuter Straucher Moose Algen, Flechten, Bakterien, Pilze Pioniergesellschaft: nackter Fels Endgesellschaft: Boume III. ARTEN VON SUKZESSIONEN 2. genügend Mineralstoffe zur Keimen der Samen und Wachsen von trockenheitsertragenden Kräutern und Gräsern ► 3. Wegbereiter für Sträucher ▸ 4. die Ansiedlung von Bäumen erfolgt etwa 100 Jahre nach der Freigabe des Felsens durch das Schmelzen der Gletscher entsteht eine stabile Waldbiozönose III. ARTEN VON SUKZESSIONEN SEKUNDÄRSUKZESSION4 ► die Regeneration eines Vegetationsbestandes in einer halbnatürlichen Landschaft oder Kulturlandschaft ► im Anschluss an unterschiedliche Störungen ► typische Bodenstrukturen, Samen und Sporen sind erhalten geblieben (z.B. Rodung eines Waldstücks) Besiedlung findet zunächst im Wesentlichen durch Arten mit persistenter Diasporenbank auf bereits entwickelten Böden statt III. ARTEN VON SUKZESSIONEN BEISPIEL: SANDDÜNEN Dominante Arten Cyanobakterienkruste (Biologische Kruste) Flechtendecke Moospolsterflecken (+ Keimlinge) viele Annuelle, Keimlinge von Perennen, einzelne Horste von Stipagrostis Mosaik aus Zwergsträuchern, Annuellen und jungen Sträuchern (Echiochilon etc.) einzelstehende, dominante Straucharten, e.g. Retama raetam, Lycium shawii etc. Bodentyp offene Sand- oberflächen verkrustete Sand- oberfläche fleckenhaft verkruste- te Sandoberflächen Arenosole gemusterte Arenosole gemusterte Arenosole, Calcisole Alter (Jahre) https://opus4.kobv.de/opus4-btu/frontdoor/deliver/index/docld/134/file/diss_felinks.pdf 0-2 1-5 3-10 1-10 10-20 > 20 Phase 0 I || III IV V Abb. 2: Schema der möglichen Sukzessionsphasen auf Abhängen aktiver Sanddünen in der Negevwü- ste (Nizzana) nach äolischer Umlagerung. DIE STADIEN EINER SUKZESSION IV. DIE STADIEN EINER SUKZESSION DAS PIONIERSTADIUM³ ▸ das Initialsstadium (unmittelbar nach dem Wandel) bezeichnet man als Pioniergesellschaft ► durch Artenarmut und Individuenreichtum der Pionierarten charakterisiert ► Arten mit hoher Fortpflanzungsfähigkeit, die r-Strategen, herrschen vor sie vermehren sich sehr schnell und zahlreich IV. DIE STADIEN EINER SUKZESSION oft zeigen diese Pionierarten eine große Toleranz gegenüber den herrschenden Standortfaktoren ► sie verändern ihren Lebensraum bzw. die Standortfaktoren auch ► z.B. durch Ansammlung von Hummus und Nährstoffen ▸ verändern den Wasserhaushalt verändern das Mikroklima beeinflussen mit all dem auch die Tierwelt IV. DIE STADIEN EINER SUKZESSION BEISPIEL: BREITBLÄTTRIGES KNABENKRAUT ▸ wächst zwischen Schrauben und in den Wandrissen ► abgelegener Ort https://www.biologie-seite.de/Biologie/Datei:Sukzession_Landschaftspark_DU.JPG IV. DIE STADIEN EINER SUKZESSION DIE FOLGESTADIEN³ ▸ in späteren Stadien steigen die Artenvielfalt und die Produktion von Biomasse zunächst an auf Grund der veränderten Standortfaktoren (durch die Pioniergesellschaft) sind neue Arten in der Lage, das Biotop zu besiedeln ► diese neuen Arten sind meistens anspruchsvoller und meist auch produktiver IV. DIE STADIEN EINER SUKZESSION ▸ neue einsiedelnde Arten zählen zu den k-Strategen pflanzen sich weniger fort und bekommen auch nicht so viele Junge ► sie investieren weniger Energie in die Fortpflanzung und mehr in Strukturen ► erhöht die Konkurrenzstärke ► auch die neuen Arten verändern die Standortfaktoren IV. DIE STADIEN EINER SUKZESSION BEISPIEL: BÄUME IM WALD im Allgemeinen ist das Licht der begrenzende Umweltfaktor im Wald ▸ eine der erfolgreichsten Strategien im Konkurrenzkampf ist die Höhe ► Bäume sind im Wettbewerb um das Licht überlegen und können so Pionierarten verdrängen https://hdhintergrundbilder.net/download/baume-licht-wald/ IV. DIE STADIEN EINER SUKZESSION DAS KLIMAXSTADIUM³ ► die produktivere Gesellschaft übernimmt das Gebiet man kennt weder die Dauer bis zum Erreichen der Klimax noch den endgültigen Zustand ► man spricht dann vom Klimaxstadium eines Ökosystems, wenn es sich durch minimale Nettoproduktivität und hohe biozönostische Stabilität auszeichnet das Klimaxstadium ist erreicht, wenn sich die Artzusammensetzung nicht mehr oder nur noch sehr geringfügig verändert IV. DIE STADIEN EINER SUKZESSION klassisch wird davon ausgegangen, dass das Klimaxstadium auch die höchste Produktion an Biomasse besitzt, die auf einem Standort möglich ist das Klimaxstadium verwertet seine Ressourcen am effektivsten4 wären noch nutzbare Ressourcen frei, könnten sie ja von hinzukommenden Arten verwertet werden ▸ damit ginge die Sukzession weiter, der Endpunkt wäre noch nicht erreicht IV. DIE STADIEN EINER SUKZESSION SUKZESSIONSMECHANISMEN Tab. 1: Sukzessionsmechanismen (nach Connell & Slatyer 1977, Pickett et 1987) Phase Facilitation Tolerance Inhibition 1. Störung Entstehen von Flächen, die für eine neue Besiedlung zur Verfügung stehen 2. Etablierung von Von den eintreffenden Arten Initialarten können sich lediglich Pio- nierarten etablieren. 3. Rekrutierung von Arten der späteren Stadien 4. Ausbildung von Die bereits vorhandenen Folge- und Über- Arten schaffen günstigere gangsstadien Bedingungen für Arten der sich anschließenden Stadien 5. Fortdauer - "Stabilisierung" Die Initialarten begünstigen die Etablierung von Arten der späteren Stadien, ver- schlechtern jedoch die Be- dingungen für ihre eigene Reproduktion 6. Einfluss von Störungen Die bereits vorhandenen Arten schaffen günstigere Bedingungen für Arten der sich anschließenden Stadien - solange keine Veränderung der Standortbedingungen eintritt Alle eintreffenden Arten verfügen über die gleiche Chance sich zu etablieren Die Initialarten haben keinen Die Initialarten behindern die nennenswerten Einfluss auf Ansiedlung von Arten der die Etablierung von Arten der späteren Stadien, die Repro- duktionsrate der Initialarten geht jedoch allmählich zurück späteren Stadien und ver- schlechtern außerdem die Bedingungen für ihre eigene Reproduktion Bereits vorhandene und neu hinzu kommende Arten kön- nen sich erfolgreich repro- duzieren und etablieren. Die Reproduktionsrate von Arten früherer Stadien geht jedoch allmählich zurück Bereits vorhandene und neu hinzu kommende Arten kön- nen sich erfolgreich reprodu- zieren und etablieren - solan- ge Arten vorhanden sind, die zu einer Besiedlung in der Lage sind. Die Reproduk- tionsrate von Arten früherer Stadien geht jedoch allmäh- lich zurück Arten, die sich in den Initial- stadien erfolgreich reprodu- zieren konnten, verhindern weiterhin die Etablierung von neu eintreffenden Arten Treten keine Störungen auf, verhindern auch weiterhin die Arten, die sich in den Ini- tialstadien erfolgreich repro- duzieren konnten, die An- siedlung von neu eintreffen- den Arten Auf den durch Störungen beeinflussten Patches beginnt der Sukzessionsverlauf erneut bei Phase 1-stochastische Effekte tragen dazu bei, dass der Anteil der unterschiedlichen Sukzessionsmechanismen in den jeweiligen Patches von dem vorherigen Sukzessions- verlauf verschieden ist und sich nicht notwendigerweise die gleichen Übergangs- und Endstadien erneut herausbilden https://opus4.kobv.de/opus4-btu/frontdoor/deliver/index/docld/134/file/diss_felinks.pdf IV. DIE STADIEN EINER SUKZESSION BEISPIEL: AUSBRUCH MOUNT ST. HELENS⁹ Mount St. Helens im US- Bundesstaat Washington Ausbruch des Vulkans am 18. Mai 1980 ► 400 Quadratkilometer Wald zerstört und von 540 Millionen Tonnen Asche bedeckt https://www.sueddeutsche.de/wissen/vulkanausbruch-usa-geologie-eruption-1.4908736 IV. DIE STADIEN EINER SUKZESSION https://www.digitalphoto.de/galerie/sukzession-100311525.html ▸ Pionierstadium: ► Asche wurde durch Regen vorgespült: Samen konnten keimen Spinnentiere und Laufkäfer wanderten ein ► nördliche Taschenratten gruben den Boden um Kot der Ratten als Grundlage für die Ausbildung von Pilzgeflechten ▸ Wildblumen wuchsen IV. DIE STADIEN EINER SUKZESSION Folgestadium: Purpur-Tannen und Roterlen beginnen zu wachsen ► Klimaxstadium: kaum Veränderung in der Artenzusammensetzung ► hohe Produktion an Biomasse https://images.app.goo.gl/nGtJrzQ9hGR5t6a6A https://images.app.goo.gl/pRxgBa86rHBqvnhb8 IV. DIE STADIEN EINER SUKZESSION BEISPIEL: ABGEHOLZTER WALD¹⁰ würde man ein abgeholztes Waldstück sich selbst überlassen, würde sich selbstständig ein zunächst stabiles Ökosystem bilden ► Pionierstadium: sogenannte Pionierpflanzen würden anwachsen ► zu Beginn würden sich Kräuter (z.B. Brennnesseln, Farn) und unterschiedliche Grasarten ansiedeln ► erste Pflanzengesellschaft, die sich bildet, wird als Kraut- und Grasflurvegetation bezeichnet eher niedrig wachsend und konkurrenzschwach IV. DIE STADIEN EINER SUKZESSION Folgestadien: etwa nach zehn Jahren verdrängen hochwüchsigere und konkurrenzstärkere Arten die Pflanzen ► es siedeln sich verschiedene Sträucher (z. B. Holunder, Brombeere) an ▸ Pflanzengesellschaft wird als Gebüschvegetation bezeichnet nach zehn bis 20 Jahren wachsen dort Bäume (z.B. Kiefern, Birken) IV. DIE STADIEN EINER SUKZESSION ► Klimaxstadium: Wald wächst mit der Zeit immer weiter heran ▸ nach 20 bis 100 Jahren setzen sich die großen Baumarten (z.B. Buche, Eiche) durch ► Arten sind hochwachsend und langlebig ► Wald hat sein Endstadium erreicht IV. DIE STADIEN EINER SUKZESSION Sukzession und Klimax im Wald Sukzession beschreibt die Entwicklung von einem Ökosystem nach typischer zeitlicher Reihenfolge von Organismengruppen an einem Standort Klimax beschreibt das hypothetische Endstadium der Sukzession einer Organismengruppe Primär Erstbesiedlung = vollständig fehlende Pflanzendecke z.B. Vulkanausbruch Sekundär Ökosystem wird gestört, danach folgt der Wiederherstellungsprozess Jugendphase r-Strategen, hohes Artenreichtum . z.B.: Gräser, Kräuter, Sträucher und Baumsamlinge Hochwaldphase - k-Strategen, wenige und langlebige Bäume . Schließung des Kronendaches, zunehmende Beschattung reduziert Krautschicht https://prezi.com/njivrkxotlti/sukzession-und-klimax-im-wald/ Alterungsphase .absterben von Bäumen, Bildung Humus, Grundlage für Wachstum • Klima entwickelt sich zu dem eines Waldes • Wald als Endstadium (Klimax) DYNAMISCHER GLEICHGEWICHTS- ZUSTAND V. DYNAMISCHER GLEICHGEWICHTSZUSTAND Viele Beobachtungen sich selbst regulierender Vorgänge in der belebten Natur führen zu der Vorstellung eines dynamischen Gleichgewichtszustands eines Ökosystems.² KENNZEICHEN² ▸ Fließgleichgewicht für Energie und Stoffe, scheinbar stilltsteht ▸ eine stabile Biozönose in der die Ökofaktoren und damit das Artenspektrum sehr beständig sind und Populationen längerfristig nur um einen Mittelwert schwanken ein ausgewogenes Verhältnis seiner Produzenzen, Konsumenten und Destruenten eine hohe Elastizität die, sofern sie nicht überfordert wird, nach Störungen relativ bald wieder den Ausgangzustand herbeiführt V. DYNAMISCHER GLEICHGEWICHTSZUSTAND Baumhöhe [m] 40 20 0 Verjüngungs- phase EIN BUCHENWALD DURCHLÄUFT FÜNF PHASEN: Aufbauphase Optimalphase Altersphase https://franzjosefadrian.com/naturwaldzellen/nordrhein-westfalen/hiesfelder-naturwaldzelle/ Zerfallsphase V. DYNAMISCHER GLEICHGEWICHTSZUSTAND MOSAIK-ZYKLUS-KONZEPT² In einem Klimaxwald kommen unterschiedliche Sukzessionsphasen wie in einem Mosaik nebeneinander vor. Sekundärsukzession (nach Störung) Folgesukzession Klimax Absterbephase Süßen, Prof. Ulrich Walter: Biologie Oberstufe Gesamtband, Cornlesen, 2008,1. Auflage, S. 365 BRUTTO- UND NETTOPRIMÄRPRODUKTION VI. BRUTTO- UND NETTOPRIMÄRPRODUKTION BRUTTOPRIMÄRPRODUKTION4 Gesamtmenge der produzierten Biomasse Primärproduzenten sind zum Beispiel Pflanzen, Algen und photosynthesetreibende Bakterien ▸ in terrestrischen (landbezogenen) ÖS erfolgt dies über die Fotosynthese der Pflanzen VI. BRUTTO- UND NETTOPRIMÄRPRODUKTION NETTOPRIMÄRPRODUKTION4 ▸ Differenz zwischen der in der Bruttoprimärproduktionen hergestellten und der durch die Zellatmung abgebauten Biomasse beschrieben VOR UND NACH DER SUKZESSION VII. VOR UND NACH DER SUKZESSION WAS DIE SUKZESSION VERÄNDERT:6 vor der Sukzession wenig Diversität, hauptsächlich Produzenten wenig Biomasse Arten mit geringer Spezialisierung einfache Nahrungsketten niedrige Produktivität nach der Sukzession hohe Diversität, mehr Produzenten als Destruenten großer Anteil an Biomasse komplexe Organisationsstruktur komplexe Nahrungsketten hohe Produktivität ZUSAMMENFASSEN- DES VIDEO VIII. ZUSAMMENFASSENDES VIDEO Zeitlicher Verlauf der Sukzession Besiedlung von Pinonierarten Initialstadium Silberwurz Silberwurz enthair w mit stickstofffixierender akterien Folgestadium https://youtu.be/JkmeoLxFhX4 Klimaxstadium GLOSSAR4 GLOSSAR abiotisch alle nicht-lebenden Umweltfaktoren Biomasse Masse der durch Lebewesen anfallenden organischen Substanz in einem bestimmten Lebensraum biotisch alle lebenden Umweltfaktoren Biotop Der bestimmte Lebensraum einer Lebensgemeinschaft Biozönose Lebensgemeinschaft von Pflanzen, Tieren, Pilzen und Bakterien Diasporen alle verteilungsfördernden Einheiten wie Samen, Teilfrüchte, Früchte, Fruchtstände, Sporen, Brutknospen oder sonstige vegetative Brutkörper Energiefluss Prozess der Weitergabe von Energie zwischen natürlichen Systemen GLOSSAR k-Strategen betreiben weniger Fortpflanzung bekommen nur wenige Junge (z.B. Fuchs) Mikroklima das spezielle Klima eines bestimmten Areals Population Individuen einer Art, die eine Gemeinschaft bilden Prokaryoten zelluläre Lebewesen, die keinen Zellkern besitzen r-Strategen betreiben viel Fortpflanzung und bekommen viele Junge (z.B. Maus) Respiration die Zellatmung Standortfaktoren abiotische und biotische Faktoren, die auf Organismen einwirken Wasserhaushalt Aufnahme und Abgabe von Wasser in biologischen Systemen QUELLEN QUELLEN Literatur: (1) Rottmann, Prof. Dr. Oswald / Höfer, Paul: KOMPAKT WISSEN BIOLOGIE, STARK, 2011, o.A., S. 220 / 224 (2) Süßen, Prof. Ulrich Walter: Biologie Oberstufe Gesamtband, Cornlesen, 2008, 1. Auflage, S.358, 362 (3) Uhlenbock, Karlheinz: fit fürs abi / Oberstufenwissen Biologie, Schroedel, 2012, 1. Auflage, S. 216-230 (4) Christner, Jürgen: DER GROSSE ABITURCHECK BIOLOGIE, Pons, 2016, 1. Auflage, S. 298-299 Internetquellen: (5) (6) (7) (8) (9) (10) https://www.wattpad.com/622215257-biologie-für%27s-abitur-sukzession (Zugriff: 29.09.2020, 10:35) https://www.biologie-seite.de/Biologie Datei:Sukzession_Landschaftspark_DU.JPG (Zugriff: 29.09.2020, 11:05) https://www.sofatutor.com/biologie/videos/sukzession-im-wald (Zugriff: 30.09.2020 17:50) https://www.spektrum.de/lexikon/biologie-kompakt/sukzession/11458 (Zugriff: 01.10.2020, 14:30) (Zugriff: 01.10.2020, 15:00) https://prezi.com/mgifnwv_prb4/sukzession/ (Zugriff: 01.10.2020, 15:35) ps://www.sueddeutsche.de/wissen/vulkanausbruch-usa-geologie-eruption-1.4908736