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Klausur 4 Ökologie

8.5.2021

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Karina Volinski
Ökologie
Umweltfaktoren:
I. Abiotische Faktoren
O Wechselwarme/Gleichwarme Tiere
O Klimaregeln
O Toleranzkurven
O physiologi
Karina Volinski
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Umweltfaktoren:
I. Abiotische Faktoren
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I. Abiotische Faktoren
O Wechselwarme/Gleichwarme Tiere
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I. Abiotische Faktoren
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I. Abiotische Faktoren
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O Wechselwarme/Gleichwarme Tiere
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I. Abiotische Faktoren
O Wechselwarme/Gleichwarme Tiere
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O Toleranzkurven
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Karina Volinski Ökologie Umweltfaktoren: I. Abiotische Faktoren O Wechselwarme/Gleichwarme Tiere O Klimaregeln O Toleranzkurven O physiologische Potenz O ökologische Potenz o Minimumgesetz O Akklimatisation / Angepasstheit II. Biotische Faktoren O Konkurrenz (Intra/Inter) O Symbiose O Parasitismus Population: II. Räuber-Beute Beziehung/Population O Abwehr-Mechanismen O Lotka-Volterra-Regeln Abiotische Faktoren Thema: Definition: Physikalische und chemische Faktoren der unbelebten Umwelt Bestandteile/Klimafaktoren: Bio LK Klausur Nr.4 ➜Licht (Intensität der Sonnenstrahlen) → Temperatur → Wasserversorgung → Wind → Sauerstoffgehalt der Luft → Bodenfaktoren: ph-Wert, Mineralsalzgehalt, Bodenwasser Karina Volinski Temperatur Wechselwarme ebensvorgänge Kältetod Gleichwarme әбирор иә и Kaltetod Kältestarre Minimum----- Verklammung Minimum. Lebensbereich. Aktives Leben. Wechselwarme-poikilotherme - Tiere Stenopotent Körpertemperatur entspricht der Umgebungstemperatur keine Regulation der Körpertemperatur möglich Kälteperioden: Kältestarre Einfrieren der Körperflüssigkeiten z.B. Wirbellose, Amphibien, Reptilien Fische Knorpelfische Wechselwarme Tiere Amphibien Knochenfische wnwixe Maximum Wärmestarre Wirbeltiere Hitzetod Temperatur Raubtiere Prezi Temperatur eurypotent O Lorpertemperatur in 40 Gleichwarm homoiotherme - Tiere z.B. Vögel und Säuger Säugetiere 0 Gleichwarme Tiere Nagetiere Bio LK Klausur Nr.4 homoiotherme (gleichwarme) Tiere Stoffwechselgesteuerte Wärmeregulation Ihre Körpertemperatur wird unabhängig von der Umgebungstemperatur relativ konstant gehalten sehr hoher Energiebedarf O für Kühlung und Erwärmung bei zu hohen Temperaturen: Wasserverlust niedrige Außentemperaturen: Verhältnis von Energieverlust durch Wärmeabstrahlung zur Energieaufnahme durch z.B. Nahrung entscheidend Kälteperioden: Winterruhe; Winterschlaf hormongesteuerte Absenkung des Stoffwechsels poikilotherme O Körpertemperatur, Atem- und Herzfrequenz und Energieverbrauch drastisch gesenkt 10 20 30 40 Umgebungstemperatur in °C (wechselwarme) Tiere, Vögel Karina Volinski Klimaregeln: Bergmannsche Regel: große Tiere kalte Gebiete gleich warme, nahe verwandte Tiere sind in wärmeren Klimaten kleiner als in kälteren. → Grund: kleine Körper kühlen schneller aus, da ihre relative Oberfläche (Quotient von Oberfläche und Volumen) größer ist → Volumen wächst überproportional zur Oberfläche → Das gilt nur für gleich warme, homoiotherme Tiere Allensche Regel: gleich warme Tiere haben in kalten Klimaten kleinere Körperfortsätze als nahe verwandte Arten in warmen Klimaten →in wärmeren Regionen haben Individuen vergleichbarer Arten längere Körperhänge, da sie so mehr Wärme abgeben...

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können Toleranzkurven: Definition: ● ● Aufbau der Toleranzkurve: Maximum: obere Toleranzgrenze Minimum: untere Toleranzgrenze Toleranzbereich: Überleben des betrachteten Lebewesen möglich ● . verdeutlicht die Reaktion der Lebewesen gegenüber einem variablen Umweltfaktor Toleranzkurven werden meistens als Optimumskurven dargestellt ● Pessima: Vitalität (Lebenskraft) des Organismus eingeschränkt . reicht vom Maximum zum Minimum außerhalb Toleranzbereich: Tod noch überlebensfähig keine Fortpflanzung mehr möglich Pejus: Organismus ist nur leicht eingeschränkt in Fortpflanzung und Wachstum Intensität der Lebensvorgänge Bio LK Klausur Nr.4 Pessimum Minimum Pejus Toleranz- bereich Optimum Präferendum Pejus Toleranz- bereich Intensität des Umweltfaktors Präferenzbereich: Bereich der günstigsten Ausprägung der abiotischen Faktoren um Optimum herum Pessimum Maximum Toleranzbereich (=physiologische Potenz) Toleranzkurve (Reaktion der Lebewesen auf die Stärke des Umweltfaktors bezogen; Ausprägung des Ökofaktors) Karina Volinski Optimum: bevorzugte Ausprägung des betrachteten Umweltfaktors der Wert, an dem sich das Organismus am besten entwickelt ● Zwei Arten von Organismen: Euryöke Arten → eurypotent Weiter Toleranzbereich können große Umweltfaktors tolerieren Arten mit weitem Toleranzbereich = euryök Schwankungen eines z. B. wechselwarme Tiere Arten/Formen von Kurve: Sättigungskurve Optimumsturve Stenöke Arten . → Bio LK Klausur Nr.4 Bioindikatoren: stenopotent Enger Toleranzbereich kaum in der Lage Schwankungen des Umweltfaktors zu tolerieren zB gleichwarme Tiere Arten mit engen Toleranzbereich = stenök U. Arten, die besonders von einem oder mehreren Faktoren beschränkt sind sehr enger Toleranzbereich abiotischen r Logarithmuskurve Physiologische Potenz: Def: Bandbreite eines ökologischen Faktors unter der eine Art aufgrund ihrer genetischen Ausstattung vorkommen kann, wenn sie nicht in Konkurrenz mit anderen Arten steht Lage und Breite des Toleranzbereichs sind für eine Art genetisch und physiologische festgelegt Laborbedingungen physiologisches Optimum: Intensitätsbereich eines Umweltfaktors, bei dem das betrachtete Organismus die günstigsten Bedingungen vorfindet. Karina Volinski Ökologische Potenz: Def: Aktivität eines Lebewesens hinsichtlich komplexer Wechselwirkungen von Umweltfaktoren und Konkurrenz Die in realen Ökosystemen herrschende komplexe Wechselwirkungen verschiedener Umweltfaktoren modifizieren die physiologische Potenz in ökologische Potenz Extremfall: durch Einfluss anderer Faktoren kann das physiologische Optima bezüglich beobachteten Faktoren verringert oder ins Pessima verschoben werden Bei konkurrenzstarken Arten gilt: physiologische Potenz = ökologische Potenz Bei konkurrenzschwachen Arten gilt: physiologische Potenz > ökologische Potenz Beispiel: Abbildung 1: ● Untersuchung von Art 1 Aktivität der Lebewesen (Art 1) in Abhängigkeit der Stärke des Umweltfaktors in einer Toleranzkurve dargestellt breiter Toleranzbereich eurypotent → hohe physiologische Potenz erträgt große Schwankungen eines Umweltfaktors ohne dabei ihre Aktivität herabzusetzen solange die Art nicht mit anderen Arten konkurrieren muss, kann sie unter vielen Bedingungen lebensfähig sein und verbreiten Abbildung 2: Untersuchung von Art 2 Aktivität der Lebewesen (Art 2) in Abhängigkeit der Stärke des Umweltfaktors in einer Toleranzkurve dargestellt ist auf eine bestimmte Bedingung angewiesen enger Toleranzbereich → stenopotent → niedrige physiologische Potenz kann selbst ohne Konkurrenz nur unter bestimmten Bedingungen aktiv sein und überleben Abbildung 3: Aktivität der Lebewesen (Art 1 + 2) in Abhängigkeit der Stärke des Umweltfaktors in einer Toleranzkurve dargestellt Verbreitung Art 1 und Art 2 in gemeinsamen Biotop, d.h. Konfrontation von beide Arten miteinander Aktivität der Lebewesen Bio LK Klausur Nr.4 Aktivität der Lebewesen Aktivität der Lebewesen hohe physiologische Potenz Stärke des Umweltfaktors niedrige physiologische Potenz Abb. 1 niedrige ökologische Potenz Abb. 2 Stärke des Umweltfaktors Abb. 3 hohe ökologogische Potenz 0₁ Stärke des Umweltfaktors ökologische Potenz nimmt an Bedeutung zu Art 2: deutlich höhere ökologische Potenz und ökologisches Optimum als Art 1 da Art 2 wesentlich höheres ökologisches Potenz hat ist er konkurrenzstärker und verdrängt Art 1 Art 1: kann sich daher nur noch im Pessimum von Art 2 und außerhalb seines Toleranzbereichs verbreiten Karina Volinski Minimumgesetz: Da immer ein Komplex von ökologischen Faktoren vorhanden ist, wirkt sich derjenige Faktor am stärksten begrenzend aus, der in seiner aktuellen Größe am weitesten vom Optimum entfernt ist!! also die Ressource, die am geringsten im Ökosystem vorhanden ist, bestimmt die Produktivität eines Organismus oder einer Population. Bsp: Das Minimumgesetz (Beispiel) Optimum Optimum ● Akklimatisation: Vorgang: ● ---- ● ,,nur so stark wie das schwächste Glied" Vorteile: ● ● Limitierender Faktor Kümmerwuchs, Mangelerscheinungen, Algen Kümmerwuchs, stärkere Mangelerscheinungen und Algen Liemtierander Fattor durch was wird Akklimatisation ermöglicht? → durch Epigenetik Bio LK Klausur Nr.4 Produktion passiver Anpassungsprozess durch Umweltbedingungen kurz oder auch langfristige Adaption an sich ändernde klimatische Lebensbedingungen Die Akklimatisation eines Organismus ist jeweils nur innerhalb des genetisch vorgegebenen Reaktionsrahmens möglich Verhindert, dass Arten aussterben Ermöglicht Organismen in vielen unterschiedlichen Regionen und Biotopen zu leben. Wenn Tiere in andere Biotope auswandern ist Akklimatisation notwendig, um überleben zu können + um sich anderen Tieren zu behaupten Karina Volinski Zusammenfassung - Abiotische Faktoren . Bio LK Klausur Nr.4 Wechselwarme Tiere: Körpertemperatur Abhängig von Umgebungstemperatur Gleichwarme Tiere: konstante Körpertemperatur durch eigene Stoffwechselprozesse reguliert Klimaregeln: BERGMANN'sche Regel (Größenregel), ALLEN'sche Regel (Proportionsregel) physiologische Potenz: Bandbreite eines ökologischen Faktors unter der eine Art aufgrund ihrer genetischen Ausstattung vorkommen kann, wenn sie nicht in Konkurrenz mit anderen Arten steht ökologische Potenz: Aktivität eines Lebewesens hinsichtlich komplexer Wechselwirkungen von Umweltfaktoren und Konkurrenz Minimumgesetz: Der vom Optimum am weitesten entferntester Faktor wirkt sich am stärksten begrenzend für das Organismus aus Akklimatisation: Adaption an sich ändernde Umweltbedingungen im genetischen Fensterrahmen durch Epigenetik Karina Volinski Biotische Faktoren Def: Einflüsse, die die Organismen eines Ökosystems aufeinander ausüben Bestandteile: → Symbiose ➜Räuber-Beute Beziehung ➜ Parasitismus → Konkurrenz Allgemeine Wechselwirkungsbeziehungen zwischen Organismen einer Biozönose: intraspezifisch: Konkurrenz Interspezifisch: Konkurrenz, Symbiose, Parasitismus, Räuber-Beute-Beziehung Konkurrenz Bio LK Klausur Nr.4 Definition: (+/-) oder (-/-)-Interaktion (meist leicht -/-) 2 Arten von Konkurrenz: Interspezifische Konkurrenz: Konkurrenz zwischen Individuen verschiedener Arten, die um begrenzte Ressourcen kämpfen Intraspezifische Konkurrenz: Konkurrenz zwischen Individuen einer Art, die um begrenzte Ressourcen kämpfen Interspezifische Konkurrenz: Lebewesen einer Biozönose stehen in Konkurrenz um: I begrenzte Ressourcen, wie Nahrung und Wasser II. Raum III. Wohnplätze IV. Jagdrevier V. Licht VI. usw... Konkurrenz-Ausschluss-Prinzip: Sollten 2 Arten in ihrer ökologischen Nische ähnlich oder identisch sein, so konkurrieren sie um viele, gleiche Aspekte Lässt sich diese Konkurrenz nicht vermeiden stirbt die konkurrenzschwächere Art aus (wenn sie nicht abwandern kann). x Arten mit gleichen ökologischen Nischen können nicht gemeinsam in einem Biotop existieren Karina Volinski Konkurrenzvermeidung durch: O unterschiedliche Lebensansprüche bzw. unterschiedliche ökologische Nischen O unterschiedliche Beutespektren Tag-Nacht-Aktivität Revierverteidigung O unterschiedliche Blühzeiten O . O ● Die Konkurrenz wird immer stärker, umso ähnlicher die Ansprüche bzw. Ökologische Nische der Arten sind Aufzucht der Jungen Neobeota: Tiere aus anderen Ökosystemen, die in andere eingewandert sind Intraspezifische Konkurrenz: Konkurrenz um: Bio LK Klausur Nr.4 da alle Individuen einer Art die selbe ökologische Nische besitzen, sind sie zu 100% Konkurrent Konkurrenzvermeidung durch: O Revierbildung und -verteidigung O Rangordnung regelt: O I begrenzte Ressourcen, wie Nahrung und Wasser 11 Geschlechtspartner ■ Nahrungsaufnahme Fortpflanzungsnahrungswahl O verschiedene Jugend- und Altersformen Sexualdimorphismus: Weiblich, Männlich ■ Intraspezifische Konkurrenz ist stärker ausgeprägt als Interspezifische Konkurrenz, da die Individuen einer Art alle die exakt gleiche ökologische Nische besitzen, d-h die selben Lebensansprüche haben und so eine verstärkte Konkurrenz führen. Karina Volinski Symbiose/Mutualismus Definition: (+/+)-Interaktion zwischen zwei Arten. Formen der Symbiose (gegenseitigen Abhängigkeit): a) fakultative Symbiose: symbiotische Beziehungen, die nicht lebensnotwendig sind und zeitweise wieder gelöst werden können O Allianz O begrenzt Mutualismus O z. B. Einsiedlerkrebs + Seeanemone 1. Allianz: Beide Arten können auch einzeln überleben und sind nicht aufeinander angewiesen, aber ziehen in der Wechselbeziehung einen Vorteil schwächste Art der Symbiose D.h. Symbiose bezeichnet eine interspezifische Wechselwirkung, von der beide Arten profitieren (Vorteil ziehen) 2. Mutualismus: Symbiose, die für einen der Partner sehr wichtig ist, aber nicht lebensnotwendig (z.b. kann ohne Symbiose bei einigen Arten keine Fortpflanzung stattfinden usw...) b) Eusymbiose = obligate Symbiose: Symbiose mit physischer Abhängigkeit, bei der die eine Art ohne die andere nicht existieren kann notwendige Lebensbeziehungen muss vorhanden sein, sonst stirbt der Organismus z. B. Beziehung zwischen bestimmten tropische Orchideenarten und nur ganz bestimmten Schmetterlingsarten Bio LK Klausur Nr.4 ● O ● O ➜je stärker die Wechselwirkungen sind, dh die Symbiose ist, umso stärker sind die Arten aufeinander spezialisiert und angewiesen. Entstehung von Symbiosen: Symbiotische Wechselwirkungen sind das Produkt coevolutiever Prozesse Sie entstehen hauptsächlich im Rahmen von: Ernährungs-, Transport-, Schutz-, und Siedlungsbeziehungen Lageb iehungen der Symbiosepartner zueinander: (a) Endosymbiose: Ein Symbiosepartner lebt im Inneren des anderen Symbiosepartners (b) Ektosymbiose: Der Symbiont lebt auf der Oberfläche oder außerhalb vom anderen Symbiosepartner Karina Volinski Parabiose/Kommenalismus Definition: (+/0)-Interaktion zwischen 2 Arten Kommenalismus: Parabiose in Nahrungsbeziehungen Parasitismus Wechselbeziehung zwischen zwei Arten, von der eine Art einen Vorteil zieht und die andere Art weder einen Vorteil noch einen Nachteil hat Definition: (+/-)-Interaktion Parasit lebt auf Kosten eines Wirtsorganismus und ernährt sich von ihm. Dabei nutzt der Parasit den gesamte Organismus des Wirts als Nahrung und schädigt ihn ohne den Wirt zu töten. (d-h. Nutzen -> am Leben lassen) Formen von pflanzlichem Parasitismus: a) Vollparasiten Parasitoide: Raubparasiten töten den Wirt, nachdem sie ihn für ihren Vorteil genutzt und ihren jeweiligen Entwicklungszyklus vollendet haben (d.h. Nutzen - Töten) b) Halbparasiten ● ● obligater Parasit Wirt abhängig ● O . ● Bio LK Klausur Nr.4 Formen von tierischem Parasitismus: - ohne eigene Fotosynthese entziehen alle nötigen Nährstoffe dem Wirt z.B. Sommerwurz; Schuppenwurz usw... Hemiparasiten: Nutzt für ihre Ernährung nur teilweise den Wirt besitzen eigene Fotosynthese entziehen nur Wasser und Nährsalze von ihrem Wirt usw... Holoparasiten: Sind in ihrer Ernährung vollständig vom z.B. Misteln betreiben Fotosynthese beziehen aber Wasser und Mineralstoffe aus dem Adersystem der Wirtspflanze; Augentrost, Hemiparasiten: Mischung aus parasitärer und räuberischer Ernährungsweise Parasitoide: Raubparasiten, die den Wirt töten, nachdem sie ihn genutzt und ihren jeweiligen Lebenszyklus vollendet haben z.B. Schlupfwespen und Raupenfliegen Karina Volinski Abhängigkeit der Parasiten vom Wirt: ● ● fakultative Parasiten: nicht zwingend auf ihren Wirt angewiesen O z. B. viele an Bäume parasitierende Pilze obligate Parasiten: sind auf Wirt angewiesen → nutzen ihn für ihre Vermehrung und Entwicklung O z. B. Bandwürmer, Stechmücken Lagebeziehungen der Parasiten zueinander: Ektoparasit & Endoparasit Ektoparasit Endoparasit Bio LK Klausur Nr.4 (a) Endoparasiten: Parasiten, die im Körperinneren des Wirts leben z. B. alle Bakterien (b) Ektoparasiten: Parasiten, die sich auf der Körperoberfläche des Wirts befinden zB alle blutsaugenden Parasiten Zecken; Läuse usw. (c) temporärer Parasit: nur zeitweiser Befall des Wirts (d) permanenter Parasit: ständiger, langfristiger Befall des Wirts Karina Volinski Zusammenfassung - Biotische Faktoren . ● Konkurrenz: (-/-) Arten konkurrieren um begrenzte Ressourcen und Fortpflanzung o Interspezifische Konkurrenz: Konkurrenz zwischen 2 Arten Konkurrenzvermeidung O Intraspezifische Konkurrenz: Konkurrenz innerhalb 1 Art Konkurrenzvermeidung ● Symbiose: (+/+) Interspezifische Wechselwirkung bei der beide Arten profitieren O fakultative Symbiose: Nicht lebensnotwendigen Beziehungen (Allianz; Mutualismus) o obligate Symbiose: lebensnotwendige Beziehungen (Eusymbiose) O Endosymbiose: Symbiont lebt im Inneren des Symbiosepartners O Konkurrenz-Ausschluss-Prinzip O Ektosymbiose: Symbiont lebt auf der Oberfläche des Symbiosepartners Symbiose durch coevolutieve Prozesse entstanden Kommenalismus/Parabiose: (+/0) Interspezifische Wechselwirkung bei der eine Art profitiert und die andere neutral bleibt weder Schaden noch Vorteil davon zieht Parasitismus: (+/-) Parasit lebt auf Kosten des Wirts und schädigt ihn dabei O Vollparasit: In Ernährung vollständig vom Wirt abhängig O Halbparasit: In Ernährung nur teilweise vom Wirt abhängig O Parasitoide: Raubparasiten, die die Wirte nutzen und anschließend töten O fakultative Parasiten: Parasit nicht zwingend auf Wirt angewiesen O Vokabular: Bio LK Klausur Nr.4 O obligate Parasiten: Parasit auf Wirt angewiesen Endoparasit: Parasiten, die im Körperinneren des Wirts leben O Ektoparasit: Parasiten, die sich auf der Körperoberfläche des Wirts befinden O temporärer Parasit: nur zeitweiser Befall des Wirts O permanenter Parasit: ständiger, langfristiger Befall des Wirts Endo: Im Körper → Innen Ekto: Auf der Oberfläche außerhalb Obligat: lebensnotwenig → angewiesen Fakultativ: nicht zwingend notwendig → nicht darauf angewiesen Karina Volinski Räuber-Beute-Populationen/Beziehungen Räuber-Beute Beziehung Abwehrstrategien von Beuteorganismen Abwehrstrategien Methode Formen von Tarntracht: Warntracht Schrecktracht Tarntracht Mimese (die) Mimikry (die) Zellgifte Imitation von Hormonen Verletzungssignale Auffälliges Aussehen warnt vor Wehrhaftigkeit eines Beutetiers (z.B. Wespen) Nachahmung eines größeren Tieres durch Muster/Aufplustern (z.B. Augenfalter) Farbliche Anpassung an die Umwelt Nachahmung von Naturobjekten ● Bio LK Klausur Nr.4 über farbliche Angepasstheit hinausgehende Anpassung an die Umwelt sowohl von der Körperform, als auch vom Verhalten und dem Äußeren aktiver Anpassungsprozess Nachahmerorganismus wird vom Räuber gesehen aber nicht als Beute erkannt so werden Fressfeinde getäuscht Nachahmung wehrhafter/ ungenießbarer oder gefährlicher Tiere Scheinwarntracht aggressive Mimikry: Räuber, die harmlose Tiere nachahmen um an ihre Beute zu gelangen erst nach Begegnung mit dem „gefährlichen" Tier funktional Mo Pflanzen wehren sich vor Fressfeinden durch Produktion toxischer Gifte (z.B. Cyanide) Fressfeinde werden vergiftet (=stirbt) oder werden geschädigt (-abgeschreckt) Produktion von hormonartigen Substanzen, die zu Entwicklungsstörungen bei Larven führen Fraßschäden führen zur Freisetzung von giftigen oder flüchtigen Substanzen, die den Schädling/Räuber direkt toten oder die natürlichen Feinde dessen anlocken Karina Volinski Lotka-Volterra-Regeln Allgemeine Def.: 1) Gesetz des periodischen Zyklus: Die Populationskurven von Räubern und Beute schwanken periodisch Dabei folgen die Maxima der Populationsgröße M Populationsgröße Beutepopulation 2) Gesetz von der Erhaltung der Mittelwerte: Die durchschnittliche Größe (Mittelwert) beider Populationen ist über größere Zeiträume hinweg gesehen relativ konstant, wobei die Beute- über der Räuberpopulations steht. Fressfeindpopulation Massensterben der Fressfinde wachsende Ressourcen Mittelwert Räuber Population an Beutetieren bzw. Nahrungs- pflanzen Mittelwert Beute Population Zeitachse Rückgang Beutetier- bzw. 3) Gesetz von der Störung der Mittelwerte: Wenn beide Populationen (Räuber und Beute) durch äußere Einflüsse gleich stark dezimiert werden, erholt sich die Beutepopulation deutlich schneller als die Räuberpopulation. Das Gleichgewicht zwischen Räuber und Beute wird dadurch gestört. Nahrungs- pflanzen- population Beute- brw. Nahrungs- mangel Nahrungs- hahe pflanzen- Sterbe- population rate erholt sich Konsum übersteig Renegeration der Ressource wachsende Fressfeind- population Beute Räuber Pradation minimal Zeit Beute Räuber Zeit Frensfeind- population erhalt sich Rückgang Konsum übersteigt Renegeration der Ressource Nahrungs- mangel Bio LK Klausur Nr.4 Räuberpopulations phasenverzögert denen der Beutepopulation. hahe Sterberate uber Beute Räuber Beute Pradation minimal