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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 Präferenzbereich: Bereich der günstigsten Ausprägung der abiotischen Faktoren um Optimum herum Toleranz- bereich Intensität des Umweltfaktors 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 Schwankungen eines ● Umweltfaktors tolerieren Arten mit weitem Toleranzbereich = euryök z. B. wechselwarme Tiere Arten/Formen von Kurve: Sättigungskurve Physiologische Potenz: ● Optimumsturve Bio LK Klausur Nr.4 Stenöke Arten stenopotent Enger Toleranzbereich kaum in der Lage Schwankungen des Umweltfaktors zu tolerieren zB gleichwarme Tiere Arten mit engen Toleranzbereich = stenök U. Bioindikatoren: Arten, die besonders von einem oder mehreren Faktoren beschränkt sind sehr enger Toleranzbereich abiotischen Logarithmuskurve 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 Bei konkurrenzstarken Arten gilt: physiologische Potenz = ökologische Potenz Bei konkurrenzschwachen Arten gilt: physiologische Potenz > ökologische Potenz Beispiel: Abbildung 1: ● ● ● ● ● 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 ● Abbildung 2: ● Untersuchung von Art 1 Aktivität der Lebewesen (Art 1) in Abhängigkeit der Stärke des Umweltfaktors in einer Toleranzkurve dargestellt ● physiologische erträgt große Schwankungen eines Umweltfaktors ohne dabei ihre Aktivität herabzusetzen breiter Toleranzbereich eurypotent hohe Potenz solange die Art nicht mit anderen Arten konkurrieren muss, kann sie unter vielen Bedingungen lebensfähig sein und verbreiten Abbildung 3: 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 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, O Bio LK Klausur Nr.4 Aktivität der Lebewesen. Aktivität der Lebewesen, hohe physiologische Potenz Stärke des Umweltfaktors niedrige physiologische Potenz Abb. 1 hohe ökologogische Potenz niedrige ökologische Potenz Stärke des Umweltfaktors Abb. 2 Abb. 3 Stärke des Umweltfaktors ökologische Potenz nimmt an Bedeutung zu Art 2: deutlich höhere ökologische Potenz und ökologisches Optimum als Art 1 konkurrenzstärker und verdrängt Art 1 da Art 2 wesentlich höheres ökologisches Potenz hat ist er 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 Minimum Optimum Minimum NO3 ● ● NO3 PO4 K Ca S Na Fe Akklimatisation: ,,nur so stark wie das schwächste Glied" Kümmerwuchs, Mangelerscheinungen, Algen Limitierender Faktor Vorteile: Kümmerwuchs, stärkere Mangelerscheinungen und Algen Limitierender Faktor Wasser Produktion Vorgang: • 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 Bio LK Klausur Nr.4 Stickstoff durch was wird Akklimatisation ermöglicht? durch Epigenetik 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 Definition: (+/-) oder (-/-)-Interaktion (meist leicht -/-) Bio LK Klausur Nr.4 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 11. 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 O Tag-Nacht-Aktivität Revierverteidigung O unterschiedliche Blühzeiten O Aufzucht der Jungen O Die Konkurrenz wird immer stärker, umso ähnlicher die Ansprüche bzw. Ökologische Nische der Arten sind Neobeota: Tiere aus anderen Ökosystemen, die in andere eingewandert sind Intraspezifische Konkurrenz: Konkurrenz um: 1. begrenzte Ressourcen, wie Nahrung und Wasser II. Geschlechtspartner da alle Individuen einer Art die selbe ökologische Nische besitzen, sind sie zu 100% Konkurrent Konkurrenzvermeidung durch: O Revierbildung und -verteidigung Rangordnung regelt: Bio LK Klausur Nr.4 O Nahrungsaufnahme Fortpflanzungsnahrungswahl O verschiedene Jugend- und Altersformen Sexualdimorphismus: Weiblich, Männlich O Intraspezifische Konkurrenz ist stärker ausgeprägt als Interspezifische Konkurrenz, da die Individuen einer Art alle die exakt gleiche ökologische Nische besitzen, dh die selben Lebensansprüche haben und so eine verstärkte Konkurrenz führen. Karina Volinski Symbiose/Mutualismus Definition: (+/+)-Interaktion zwischen zwei Arten. D.h. Symbiose bezeichnet eine interspezifische Wechselwirkung, von der beide Arten profitieren (Vorteil ziehen) 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 Bio LK Klausur Nr.4 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...) obligate Symbiose: Symbiose mit physischer Abhängigkeit, bei der die eine Art ohne die andere nicht existieren kann O b) Eusymbiose ● O notwendige Lebensbeziehungen muss vorhanden sein, sonst stirbt der Organismus z. B. Beziehung zwischen bestimmten tropische Orchideenarten und nur ganz bestimmten Schmetterlingsarten ➜ 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 Lagebeziehungen 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 Wechselbeziehung zwischen zwei Arten, von der eine Art einen Vorteil zieht und die andere Art weder einen Vorteil noch einen Nachteil hat Parasitismus 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: Parasitoide: Raubparasiten töten den Wirt, nachdem sie ihn für ihren Vorteil genutzt und ihren jeweiligen Entwicklungszyklus vollendet haben (d.h. Nutzen Töten) a) Vollparasiten b) Halbparasiten ● obligater Parasit Wirt abhängig ● O ● ● Bio LK Klausur Nr.4 ● 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 Formen von tierischem Parasitismus: Holoparasiten: Sind in ihrer Ernährung vollständig vom usw... 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 %0 999999 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 z. B. 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 O O Symbiose: (+/+) Interspezifische Wechselwirkung bei der beide Arten profitieren fakultative Symbiose: Nicht lebensnotwendigen Beziehungen (Allianz; Mutualismus) obligate Symbiose: lebensnotwendige Beziehungen (Eusymbiose) Endosymbiose: Symbiont lebt im Inneren des Symbiosepartners O Ektosymbiose: Symbiont lebt auf der Oberfläche des Symbiosepartners O Symbiose durch coevolutieve Prozesse entstanden O O O ● 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 Vollparasit: In Ernährung vollständig vom Wirt abhängig Halbparasit: In Ernährung nur teilweise vom Wirt abhängig Parasitoide: Raubparasiten, die die Wirte nutzen und anschließend töten fakultative Parasiten: Parasit nicht zwingend auf Wirt angewiesen O obligate Parasiten: Parasit auf Wirt angewiesen ● O O Konkurrenz-Ausschluss-Prinzip ● Vokabular: O Endoparasit: Parasiten, die im Körperinneren des Wirts leben Ektoparasit: Parasiten, die sich auf der Körperoberfläche des Wirts befinden temporärer Parasit: nur zeitweiser Befall des Wirts permanenter Parasit: ständiger, langfristiger Befall des Wirts → - Bio LK Klausur Nr.4 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 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 ● über farbliche Angepasstheit hinausgehende Anpassung an die Umwelt → Bio LK Klausur Nr.4 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 blackwi Pflanzen wehren sich vor Fressfeinden durch Produktion toxischer Gifte (z.B. Cyanide) Fressfeinde werden vergiftet (=stirbt) oder werden geschädigt (=abgeschreckt) Imitation von Hormonen 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 Bestandszahlen 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 Räuberpopulations phasenverzögert denen der Beutepopulation. Populationsgröße Populationsgröße 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. Beutepopulation Massensterben der Fressfeinde Fressfeindpopulation wachsende Ressourcen an Beutetieren bzw. Nahrungs- pflanzen Mittelwert Beute Population Mittelwert Räuber Population Zeitachse 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. Rückgang der Beutetier- bzw. Nahrungs- pflanzen- population. Beute- bzw. Nahrungs- Nahrungs- mangel pflanzen- hohe Sterbe- population rate erholt sich Konsum übersteigt Renegeration der Ressource wachsende Fressfeind- population Beute Räuber Prädation minimal Zeit Beute Räuber Zeit Fressfeind- population erholt sich Rückgang Konsum übersteigt Renegeration der Ressource Nahrungs- mangel Bio LK Klausur Nr.4 Räuber Beute Räuber Beute hohe Sterberate Prädation minimal