Lernzettel Ökologie GK

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2.B Kellerasseln, Regenwürmer können auch Tiere sein ausschließlich Bakterien und Pilze übernehmen den letzten Abbauschritt zu anorganischen Stoffen bauen aus totem organischem Material anorganisches Material, unter anderem Mineralstoffe Modell (z. B. Flaschengarten) ➤ vereinfachte Darstellung von Strukturen, Funktionen und Wechselwirkungen S. 186 Abiotische und biotische Faktoren wirken auf Lebewesen - Lebewesen werden von Faktoren in seiner Umwelt beeinflusst - man unterscheidet zwischen biotischen Umweltfaktoren und abiotischen Faktoren - biotische Umweltfaktoren gehen von Lebewesen aus 2.B. Konkurrenz durch andere (unterschiede inter-/intra Spezifisch) abiotische Umweltfaktoren: gehen von der unbelebten Umwelt aus (Licht, Temperatur, Niederschlag, Wind) •jeder Umweltfaktor kann in unterschiedlichen Intensitäten vorliegen - das Überleben eines Organismus, Sein Wachstum und die Reproduktion sind nur innerhalb bestimmter Grenzen eines Umweltgradienten möglich - es gibt einen Optimalbereich und zunehmend ungünstigen Bereichen - physiologische Potenz : Bereich eines Umweltfaktors, in dem Indivduen einer Art ohne Konkurrenz durch Vertreter anderer Arten leben können - ökologische Potenz: der Bereich eines Umweltfaktors, in dem Organismen einer Art unter natürlichen Bedingungen, also mit Konkurrenz durch andere Arten, bestimmte Lebensäußerungen Vitalität (z. B. Wachstum) - stenōk: geringe ökol. Potenz -euryok: große ökol. Potenz physiologische Potenz physiologisches Optimum! b Bereich eines Umweltfaktors, z. B. Grundwassertiefe 2 a) Wiesenfuchsschwanz auf einem Boden mit unterschiedlicher Grundwassertiefe, b) Schema zur physiologischen Potenz Wasser- verfüg- barkeit im Boden Luft- feuchtig- keit Wind Kon- kurrenten Lichtstärke Parasiten Temperatur) Mensch Boden- feuchte Boden- organis- men pH-Wert Mineral- salze im Boden Fressfeinde biotische Faktoren. abiotische Faktoren 1 Abiotische und biotische Umweltfaktoren des Wiesenfuchs- schwanzes Reaktions-Geschwindigkeits- Temperatur - Regel (RGT-Regel): - bei einer Temperaturerhöhung um 10˚C steigt die Geschwindigkeit Ivon chemischen Reaktionen L um das Zwei- bis Dreifache - je hoher die Temperatur ist, desto schneller verlaufen chemische Reaktionen - das Optimum ist der Punkt, wo die Reaktionsgeschwindigkeit I am höchsten ist G danach setzt die Denaturierung ein, weil die temperaturempfindliche Proteinstruktur der Enzyme ab einer bestimmten Temperatur sich verändert Gleichwarme u. Wechselwarme Tiere: gleichwarm /homoiotherm /endotherme: (Vögel, Säugetiere) - Lebewesen, die ihre Körpertemperatur selbst regein Körpertemperatur unabhängig von der Umgebungs-/Außentemperatur 6 Abiotischer Faktor Temperatur bei Tieren 35-44 C - hohe Wärme produktion - können kalten → Wechselwarme Tiere Intensität der Lebensvorgänge Lebensbereich -Lebensaktivität Kältestarre Umgebungstemperatur [°C] → Thermoregulierer besitzen sehr präzise Regelungssysteme zur Erhaltung der opt. Körpertemp. • Bergmannsche - Regel: (gleichwarme Tiere) - Individuen einer Art oder nah verwandter Arten sind in kalten Regionen größer als in warmen Gebieten Bsp. Körpergröße von Pinguinen wächst kubisch ↑ Wärmespeicherung hängt vom Körpervolumen ab; Wärmeabgabe erfolgt durch Körperoberfläche - großer Körper hat im Vergleich zu einem kleinen Körper eine rel. geringere Körperoberfläche im Verhältnis zum Volumen: →Allensche-Regel: quadratisch Minimum • Körperanhänge v. Tieren verwandter Arten, wie etwa Ohren, Schwanz u. Extremitäten, sind in warmen Regionen größer als in geben mehr Wärme ab Gleichwarme Tiere wechselwarm/poikilotherm : (Amphibien, Reptilien, Fische) - Körpertemperatur gleicht der Umgebungstemperatur, wird dadurch bestimmt durch Sonnenbäder, Flugelzittern (Huskelaktivität) Temperatur regulieren Energie -U Nahrungsbedarf geringer • Umgebungstemperatur bei Maximum u. Minimum fallen sie in eine Kälte- u. Wärmestarre G Intensität der Lebensvorgänge Lebensbereich Lebensaktivität-g → Thermokonformer können Temperatur nur durch Verhaltensweise beeinflussen - Umgebungstemperatur [°C] palare und sabpolart Zore Nordamerka malm Randbereich: Pessimum; innerhalb des P. kann ein Organismus überleben, aber nicht fortpflanzen Name: Datum: Glossar: Umweltfaktor (See) Temp., Sauerstoff bei Tieren Nachwuchs messen, Pflanzen wachstum o. 0₂ abgabe Algen je h. Temperatur Toleranzbereich Präferendum Pessima Optima Minimum Maximum Physiologische Potenz Ökologische Potenz Stenők Euryök RGT-Regel Reaktion der Lebewesen (z. B. Aktivit er Individuen, Wachstunsrate) ■ R 1 " U 1 Umweltfaktoren und ökologische Potenz M5 Abiotischer Faktor: Temperatur = Toleranzbereich/physiologische Potenz - Stärke des Umweltfaktors 2. B. Temperatur, Lichtintensität Lafleuchte Toleranzkurve einer Art B ökologische Potenz T Optimum Pessimum Minimum 1 Präferendum " Ist ein genetisch vorgegebener Bereich. Spanne zwischen Minimum und Maximum. Bereich, der von den Organismen bevorzugt wird ungünstige Bereiche, in denen Überleben noch möglich, aber keine Fortpflanzung stattfindet Pessimum 1 optimaler Wert für einen Umweltfaktor für das Vorkommen einer Art Lebewesen zeigen hier größtes Wachstum, höchste Fortpflanzungs- fähigkeit, Überlebensfähigkeit · äußerer Grenzwert für einen Umweltfaktor für das Vorkommen einer Art äußerer Grenzwert für einen Umweltfaktor für das Vorkommen einer Art Reaktionsbreite einer Art gegenüber einem Umweltfaktor Pessima (keine Tripflanzung) Stärke eines abiotischen Umweltfaktors (z.B. Temperatur, Lichtintensität, Luftfeuchte), der für den Organismus tragbar ist. Maximum Dieser Zusammenhang wird als RGT-Regel bezeichnet. wird die physiologische Potenz durch Konkurrenz eingeschränkt, spricht man von der ökologischen Potenz geringe Toleranz gegenüber einen Umweltfaktor hohe Toleranz gegenüber einen Umweltfaktor Reaktionsgeschwindigkeit-Temperatur-Regel: Bei enzymkatalysierten Reaktionen erhöht sich die Reaktions-geschwindigkeit bei einer Temperaturerhöhung um 10°C exponentiell um das 2-4-fache. Für Stoffwechselreaktionen in lebenden Organismen gilt, dass oberhalb von 45°C die Proteinstrukturen der Enzyme denaturieren und daher die Reaktionsgeschwindigkeit bei weiterer Temperaturerhöhung sinkt. therischen Fo r Sys Tempera (C ROT-Pegel und Ency nav Steinnymick Name: Datum: Material 1 Temperaturbezogener Lebensbereich von Tieren A = Poikilotherme Intensität der Lebensvorgänge [rel. Einheiten] 100- Intensität der Lebensvorgänge [rel. Einheiten] 8 --Kältetod - 400- 1 Umweltfaktoren und ökologische Potenz M3 Einfluss der Temperatur auf Tiere B = Homoiotherme _ d- Toleranzbereich. -Kaltetod -7 I Pessimum, f=Kältestarre a= Minimum e-ökologische Potenz b= Optimum _d- Jolesanzbereich 9=Pessimum e= Praferendum b= Betriebstemperatur f=Verklammung a= Minimum 20 40 30 1 Hitzetod Pessimum 1= Wärmestarre Temperatur [in °C] c=llaximum Hitzetod i = Pessimum 40 h = warmelähmung Temperatur [in °C] c=Maximum Wechselwirkungen interspezifische Beziehung •Wechselbeziehungen zwischen Individuen verschiedener Arten - Lebewesen verschiedener Arten beanspruchen die gleiche, begrenzt vorliegende Ressource -Biotischer Umweltfaktor- - Konkurrenzausschuss : Arten mit gleichen Ansprüchen können nicht koexistieren - Konkurrenzminderung /-vermeidung unterschiedliche Nutzung der Ressourcen zwischen Lebewesen - Pflanzenfresser töten die Pflanze nicht direld ·Parasitismus : -Populationsdichte der Räuber hängt von der P.d. der Beute ab • Symbiose : • Räuber - Beute - Beziehung: - Füchse ernähren sich v. Kaninchen (+/-) →> • Nahrungsbeziehung → töten intraspezifische Beziehung Wechselbeziehung zwischen Lebewesen der gleichen Art, etwa als Konkurrenten o. Sexualpartner Lebewesen einer Art beanspruchen gleiche, begrenzt vorliegende Ressourcen - Konkurrenz um Nahrung, Jagreviere o. Sexualpartner Mistel Jäger Selektion auf Verbesserungen beim Finden und Überwältigen der Beute - nur der Parasit hat Vorteile, Leben vom Wirt organismus u. Schädigen ihn - Hücke (Malariaerreger) überträgt auf den Menschen (+/-) • Ekto-/Endoparasit: lebt auf der Oberfläche 0.im Wirt → Floh, Bandwurm • Vollparasit : betreibt keine Fotosynthese, bezieht Wasser → Nessel-Seide • Halbparasit: betreibt Fotosynthese, " Beute Selektion auf Verbesserungen bei Tamung und der Abwehr von Räuber 1 Füchsin mit ihren Jungen 3 Anophelesmücke auf menschlicher Hout - für beide Beteiligten ein Vorteil - getrennt voneinander ist ihre Lebensfähigkeit meist eingeschränkt • Allianz gelegentliche Lockere Beziehung → Clownfisch + See anemone Schutz vor Fressfeinden, säubert Tentakel • Mutualismus: nicht lebensnotwendige Symbiose, für einen v. Beiden zum Vorteil → Blütenpflanze + pollenfressende Vögel • Obligate Symbiose: für Beide lebensnotwendig → Flechten = zw. Pilz u. Alge Eusymbiose 2 Clownfische mit Seeanemone ökologische Wische : Gesamtheit aller Wechsel beziehungen einer Art mit ihrer Umwelt → umfassen sowohl die biotischen als auch abiotischen Umweltfaktoren Ökologische Nische -Je mehr ökologische Wischen in einem Lebensraum nutzbar sind, desto größer ist die dort vorkommende Artenvielfalt Arten ist eine Gruppe sich untereinander fortpflanzender Individuen gemeinsamer Abstammung, die reproduktiv von allen anderen ähnlichen oder gleichartigen Gruppen isoliert ist Koexistenz :-durch Spezialisierung der Tiere können sie trotz ähnlicher Ansprüche zusammen existieren - durch bilden unterschiedlicher ökologischer Nischen vermeiden Sie Konkurrenz Konkurrenz ausschlussprinzip: mehrere Arten mit gleicher 5. N. nicht auf Dauer nebeneinander existieren können, führt auch zur Nahrungsverknappung Vor- und Nachteile: Gleichwarme und Wechselwarme Tiere Wechselwarmer Tiere Gleichwarmer Tiere Vorteile ● kommen mit weniger Nahrung aus als gleichwarme Tiere • können Gegenden besiedeln mit Nahrungsknappheit und Wassermangel Aktivität bei kälteren Temperaturen • auch kalte Regionen bewohnbar breites Aktivitätsspektrum Nachteile können weniger Bereiche besiedeln, vor allem kältere ● sehr hoher ● Energieverbrauch viele Überlebensstrategien notwendig um ungünstige Zeiten zu überstehen (Zug der Vögel in warme Gebiete, Winterschlaf, Winterruhe, Wärmeisolierung etc.) Population : Gruppe von Individuen einer Art, die zeitgleich im selben verbreitungsgebiet Leben und eine Fortpflanzungs- gemeinschaft bilden exponentielles Wachstum : Anzahl der individuen innerhalb einer Population, die in jeweils gleich großen Zeitabschnitten um denselben Faktor zunimmt /meist bei Besiedelung never Lebensräume • auf Dauer nur unter Idealbedingungen möglich (bei unbegrenzten Ressourcen) begrenzter Faktor Logistische Wachstum: Wachstumskurve, deren Steigerung vor dem Erreichen der Kapazität abnimmt → aufgrund begrenzter Resso. uurvenverlauf S-förmig Populationsdichte: Anzahl der Individuen innerhalb einer Population Populationswachstum Ⓒ dichteabhängige Faktoren sind von der Individuenzahl der Population abhängig dichte unabhängige Faktoren: dichteabhängige Faktoren Nahrungsmenge, Lebensraumgröße Geburtenrate Populationsdichten der Fressfeinde Sterberate 11 Ⓒ Ⓒ O Populationsdichte: Anzahl der Individuen in einer Population Populationsdichten von Parasiten und Krankheitserregern gleichsinnige Beziehung (je mehr..., desto mehr ...; je weniger ..., desto weniger...) 2 Beispiele für dichteabhängige und dichteunabhängige Faktoren dichteabhängige Faktoren - intraspezifische Konkurrenz, z. B. Nahrungsmenge, Revierbildung - artspezifische Feinde wie Räuber oder Parasiten - ansteckende Krankheiten : Fressfeinde o. Parasiten, Nahrung unabhängig : Umweltbedingungen Temperatur, Naturkatast. Sterberate dichteunabhängige Faktoren günstige Temperaturen ungünstige Temperaturen) günstige Wasserversorgung ungünstige Wasserversorgung gegensinnige Beziehung (je mehr ..., desto weniger...; je weniger ..., desto mehr...) dichteunabhängige Faktoren - Klima, Licht, Temperatur, Wind, Boden, Nahrungsqualität - nicht artspezifische Feinde - nicht ansteckende Krankheiten - Trophieebenen der Primärkonsumenten alle Pflanzen fressenden Organismen - Sekundārkonsumenten: Fleisch fressende Lebewesen → ernähren sich v. Pflanzenfressern - Teritārkonsumenten - Allesfresser 2.3. Mensch Stoffkreislauf in Ökosystemen/ Nahrungsbeziehungen (Allgemein) · Nahrungsketten beginnen mit Produzenten → Konsumenten 1. u. höherer Ordnung → enden mit Endkonsumenten (Hechten, Barschen) o. Secadler Nahrungsketten sind zu einem Nahrungsnetz verflochten, Weitergabe Organischer Substanzen -Destruenten : bauen abgestorbene Biomasse zu anorganischen Stoffen - Produzenten: erzeugen organische Stoffe aus anorganischen //vk CO, in der Atmosphäre Zellatmung Konsumenten höherer Stufe Destruenten o Abfall H Primär- konsumenten Kohlenstoffkreislauf Fotosynthese Produzenten WWW 6 H₂O + 2 Der Kohlenstoffkreislauf, helle Pfeile: Kohlenstoff in Form von Co., dunkle Pfeile: Kohlenstoff in Biomasse gebunden Konsumenten Primär- höherer Stufe konsumenten Fotosynthese Der Kohlenstoffkreislauf besteht aus vielen kleinen Teilschritten. Das CO2, welches in der Umgebung ist wird von Pflanzen aufgenommen und zu Sauerstoff und Glucose umgewandelt. Außerdem kann CO2 auch in Gewässer gelangen und sich als Gas in Wasser lösen. Das CO2 wird dann von Wasserpflanzen und Phytoplankton aufgenommen und ebenfalls durch Fotosynthese zu Sauerstoff verarbeitet. Zwischen Gewässern und Land findet ein Austausch statt. Dieser Vorgang wird durch die gelben Pfeile deutlich. Menschen oder Tiere benötigen Sauerstoff für ihre Zellatmung und geben CO2 durch Ausatmen wieder an die Umgebung ab. 6 C02 Chlorophyll 10 gelöstes CO, Produzenten (Fotosynthese Das wird in den orangenen Pfeilen deutlich. Auch die Ausscheidungen der Tiere können von Destruenten weiter verarbeitet werden. Diese zerlegen die Kohlenstoffhaltige Verbindung und produzieren dadurch wieder CO2. 602 + C6H₁₂O6 Zellatmung werden gefressen von /vi CO, in der Atmosphäre Zellatmung Konsumenten höherer Stufe Destruenten Abfall Primär konsumenten Fotosynthese Produzenten WWW Konsumenten Primar höherer Stufe konsumenten 2 Der Kohlenstoffkreislauf, helle Pfeile: Kohlenstoff in Form von CO, dunkle Pfeile: Kohlenstoff in Biomasse gebunden Solosynthese Der Kohlenstoffkreislauf besteht aus vielen kleinen Teilschritten. Das CO2, welches in der Umgebung ist wird von Pflanzen aufgenommen und zu Sauerstoff und Glucose umgewandelt. Außerdem kann CO2 auch in Gewässer gelangen und sich als Gas in Wasser lösen. Das CO2 wird dann von Wasserpflanzen und Phytoplankton aufgenommen und ebenfalls durch Fotosynthese zu Sauerstoff verarbeitet. Zwischen Gewässern und Land findet ein Austausch statt. Licht GH₂0 + 6CO₂ lorophy gelöstes CO, Produzenten Fotosynthese Dieser Vorgang wird durch die gelben Pfeile deutlich. Menschen oder Tiere benötigen Sauerstoff für ihre Zellatmung und geben CO2 durch Ausatmen wieder an die Umgebung ab. Das wird in den orangenen Pfeilen deutlich. Auch die Ausscheidungen der Tiere können von Destruenten weiter verarbeitet werden. Diese zerlegen die Kohlenstoffhaltige Verbindung und produzieren dadurch wieder CO2. 602 + са на об Kohlenstoffkreislauf Zellatmung Kohlenstoffkreislauf Hauptkreislauf (biosphärischer Kreislauf): CO₂ → Fotosynthese → organische Verbindungen → Zellatmung/ Garung → CO₂ anorganischer (geochemischer) Nebenkreislauf: CO₂ →→ Kalkge- stein (Carbonate) →Verwitterung → Kohlenstoff bildet das Grundgerüst der organischen Moleküle, die für alle Organismen unentbehrlich sind. Der Kohlenstoff ist in der Atmosphäre in Kohlenstoffdioxid gebunden. Ein Teil des Kohlenstoffdioxids ist in Wasser gelöst. Dies ist auf Diffusionsprozesse zurückzuführen. Organismen, die fotosynthetisch aktiv sind, nehmen Kohlenstoffdioxid auf und wandeln den Kohlenstoff in organische Verbindungen um. (Darüber hinaus produzieren die fotoautotrophen Organismen Sauerstoff, der zur Atmung der Organismen nötig ist.) Durch die Fotosynthese wird der Kohlenstoff in Form von Biomasse in den Produzenten gebunden und gelangt über die Nahrungskette (in Form von Biomasse) in Primärkonsumenten und Konsumenten höherer Stufen. Alle Organismen geben durch die Zellatmung Kohlenstoffdioxid ab, das so wieder in die Atmosphäre gelangt. Produzenten und Konsumenten werden als totes organisches Material/Detritus von den Destruenten abgebaut, wobei Kohlenstoffdioxid in die Atmosphäre abgegeben wird. Bildung Carbonate Verwitterung Fotosynthese der grünen Pflanzen CO₂ in Vulkanismus Luft und Wasser organische Kohlenstoff- Verbindungen ↓ Atmung von Pflanzen, Tieren, Pilzen, Bakterien, Holz, Kohle, Erdöl Nahrung CO₂ organischer Nebenkreislauf mit anthropogenen Einflüssen: CO₂ Fotosynthese organische Verbindungen Holz/Kohle/ Erdöl/Erdgas →→ Verbrennung fossiler Brennstoffe/ Brandrodung durch den Menschen CO anthropogener Zusatztreibhauseffekt: erhöhte Freisetzung von CO₂ durch Aktivitäten des Menschen führt zur Verstärkung des natürlichen Treibhauseffektes; Folgen: Erhöhung der globalen Mitteltemperatur, Klimaveränderungen, Gletscherschmelze usw. Verbrennung Nahrungsbeziehungen im See - Am Anfang aller Nb.: autotrophe Organismen →grüne Pflanzen, Algen, Bakterien (Migroorganismen) G bauen Traubenzucker aus CO₂ + H₂O G wird als Stärke gespeichert zur Energiegewinnung - heterotroph: Tiere, Bakterien, Pilze, die auf organische Substanzen angewiesen. sind -Plankton vermehrt sich überwiegend im Sommer, verfärbt das Wasser grün u. ist Nahrungsgrundlage - pflanzliches Plankton (Phytoplankton) ist vorwiegend im Epilimnion ( ernährt tierische Planktonorganismen (Wasserfishe, kleinkrebse) - tierisches Plankton (Zooplankton) → ernährt Kaulquappen, Fische, Insektenlarven - Nahrungsketten beginnen mit Produzenten → Konsumenten 1. u. höherer Ordnung → enden mit Endkonsumenten (Hechten, Barschen) o. Secadler Plankton stirbt Ende des Sommers abu Sinut zu Boden 6₂ Destruenten bauen mit Hilfe v. Sauerstoff es in Mineralsalze u. CO₂ um werden for erneutes wachsen benötigt -Detritus : feineres durch Zersetzung entstandenes Restmaterial → Nahrung für am Seeboden lebender Würmer, Kleinkrebse - Endkonsumenten entnehmen dem See Biomasse → Nährstoffgehalt wird verringert -in eurotrophen Seen gibt es eine Vielzahl an verschiedenen Wasservögeln ↳ das geht nur durch die Besetzung unterschiedlicher ökologischer Nischen → Konkurrenzdruck wird vermindert Stoffkreislauf im See - Am Anfang Produzenten. mit Hilfe von Photosynthese bilden Sie Traubenzucker / Glucose ... siehe AB -oligotrophen Seen fast planktonfrei, da es nährstoffarmer ist -eurotrophe Seen: nährstoffreich viel Plankton - es kann nur ein Teil der erzeugten Biomasse von den Konsumenten genutzt / weitergegeben werden Getwa 10%. ➡> Okologischer Wirkungsgrad ↳ Folge : Konsumentenmasse der höheren Ernährungsebene muss immer 10x mehr Biomasse aus der nächst niedrigeren Ernährungsebene zur Verfügung stehen um 10g Körpergewicht zuzunehmen, muss man die 10 fache Nahrungsmenge aus der darunterliegenden Ernährungsebene aufnehmen -Zahlenpyramide, Biomassenpyramide, Energie pyramide - õuasysteme sind offene Systeme man braucht ständig neue Lichtenergie, um den Energieverlust zu decken 6 88%. der eingestrahlten Sonnenenergie wird reflektiert, absorbiert O. in Wärme umgewandelt 6 1.1. bleibt für die Produzenten des Sees, für die Bruttoprimārproduktion, um Biomasse herzustellen 90% der Nahrung geht verloren, da ein Teil (10%) für den eigenen Baustoffwechsel verbraucht wird un der Rest wird ausgeschieden oder durch Wärme abgegeben. Es wird nur 10% weitergegeben !! ge müssen immer ADX Ökologischer Wirkungsgrad: - Verhältnis zwischen weitergegebener zur aufgenommenen Energie (beträgt auf jeder Trophieebene 10%) - Produktivität einer Ernährungsstufe Energiefluss: - Weitergabe von Energie von Trophieebene zu Trophieebene in einem Ökosystem (10% Weitergabe) - fährt nur CO₂ Mineralsalze (Nährstoffe) Destruenten (EM) Teritärkonsu (₂) (₂) Datum: M10 Stoffkreislauf BUCHHOLZ Energieentwertung. -Umwandlung von chem. Energie in wärme -Entwertung, weil Wärme von Organismen nicht weiter in eine andere nutzbare Energieform gewandelt werden kann : Energiefluss im Ökosystem Energiefluss : Weitergabe von Energie, von Trophieebene zu TE. in einem okosystem Vergleich von Energiefluss u. Stoffureislauf es gibt Produzenten, Konsum. U. Destruent. Energiefluss verläuft Linear und immer nur in 1. Richtung → kommt nicht zum Anfang zurück ein sich immer wiederholender Vorgang, wo die benutzten Ausgangsstoffe wieder zurück zum Anfangspunkt kehren u. sich regenerieren Sonnenenergie → chem. Energie → an Trophieebene Stoffwechselablaufe laufen ab → Wärme wird abgegeben → Biomasse wird aufgebaut → Juosysteme sind auf Energieinput von außen angewiesen S. 256 - Ökosystem See: Biotop und Biozönose Seen natürliche Gewässer, die am Boden nicht durchgängig mit Pflanzen bewachsen sind abiotische Fautor Wasser bestimmt die Lebensbedingungen und dadurch die Zusammensetzung der Biozonose im Okosystem See Seen sind in mehrere Biotope gegliedert → in denen sich unterschiedliche Lebensgemeinschaften gebildet haben Sind an die dort herrschenden Bedingungen angepasst je vielseitiger die Lebensbedingungen in den Biotopen sind, desto artenreicher sind sie Naturnahe Seen sind im Flachland häufig von einem Bruchwald umgeben ↳ dort wachsen Pflanzen, die angepasst an einen nassen, sauerstoffarmen Boden sind die Uferzone (Litoral) hat eine üppige Vegetation. Es ist in Röhrichtzone, Schwimmblattpflanzenzone u. Tauchpflanzenzone gegliedert Röhrichtzone: Pflanzen, deren Stängel und Blätter größtenteils über den Wasserspiegel hinausragen, fördern den Gasaustausch und der Transpiration besitzen Hohl- raume in Stangeln U. Wurzeln →Sauerstoff- versorgung -Wurzeln ren, um Veranker ung Schwimmblattpflanzenzone: windgeschützt, Pflanzen, die bis auf die Blätter vollständig untergetaucht sind Blätter u. Stängel sind mit luftgefüllten Gewebe ausgestattet und schwimmen auf der Wasseraberfläche Tauchblattzone: Wasserpflanzen nahezu vollständig untergetaucht, weisen Blätter unterhalb der Wasserlinie auf ↳ Blätter sind oft stark zergliedert, um die Oberfläche für den Stoffaustausch zu vergrößern je tiefer das Wasser wird, desto geringer ist die Lichtstärke u. die Zahl der Tauchblatt pflanzen nimmt ab Tiefenboden (Profundal): wenige am Boden haftende Algen, die wenig Fotosynthese betreiben noch tiefer ist der Boden frei von Pflanzen, dick mit Schlamm bedeckt, enthält Faulgase (Schwefelwasserstoff) ↳ Sauerstofffreie, anaeroben Bedingungen leben nur noch Organismen, die keinen Sauerstoff zum Leben benötigen Freiwasserzone (Pelagial): andern sich abiotische Faktoren (Lichtintensität, Temperatur, Sauerstoff konzentration) mit zunehmender Wassertiefe in tiefen Seen kann sich im Sommer eine Stabile Temperaturschichtung ausbilden -Oberflächenwasser (Epilimnion): Lichtintensität so stark, dass die Bildung von Biomasse u. Freisetzung von Sauerstoff durch die Produsenten größer sind als der Verbrauch von Biomasse und Sauerstoff durch die Bellatmung der Tiere und Pflanzen → bezeichnet man es als Jahrschicht Lichtintensität nimmt exponentiell ab Sprungschicht (Hetalimnion): Fotasynthese u. Zellatmung im Gleichgewicht → daher kompensationsschicht - Tiefenschicht (Hypolimnion): geringe Lichtintensität → kaum noch Fotosynthese, wenige Sauerstoff wird durch heterotrophen Organismen bei der Bellatmung nahezu vollständig verbraucht - in dieser Zehrschicht sind nur noch Organismen, die bei sehr geringer Soverstofflionzentration existieren können 3. Fertigen Sie sich eine Übersicht der neuen Biologie Fachbegriffe aus dem Text. Litoral Pelagial Epilimnion Metalimnion Hypolimnion Profundal Benthal Röhrichtzone Tauchblattzone Schwimmblattpflanzenzone Bruchwald Dichteanomalie Sommerstagnation Winterstagnation Freiwasserzone (Pelagial) Nahrschicht Fachbegriff Fotosynthese Zellatmung viel Sauerstoff Kompensationsschicht Fotosynthese Zellatmung wenig Sauerstoff Zehrschicht Fotosynthes Zelatmung Liche intensitat Kaulquappe niedrig Lebensgemeinschaft de Pie Gebrand M7 Struktur eines Sees Schlane Boden (Benthal Schlammschnecke Ubelielarve Tiefenboden (Profundal Uferzone Freiwasserzone Oberflächenwasser (Nährschicht) Sprungschicht (Kompensationsschicht) Tiefenschicht (Zehrschicht) Tiefbodenzone Boden Pflanzen, deren Blätter und Stängel größtenteils über dem Wasserspiegel herausragen (Schilfrohr) Nahezu vollständig untergetauchte Wasserpflanzen (Tausendblatt) Pflanzen, die bis auf die Blätter vollständig untergetaucht sind (Seerose) Definition Pflanzen, die sich an einen nassen und sauerstoffarmen Boden anpassen Die Dichte verringert sich unter einer bestimmten Temperatur und dehnt sich aus Zirkulation erfolgt nur noch im Oberflächenwasser Das kältere Wasser befindet sich im See direkt unter der oberflächlichen Eisschicht. Je tiefer die Schichten, desto wärmer wird das Wasser (max. +4 Grad) 3548 pflanzes Lachkraut Tausendblat rewald Litoral S. 256 - Wasser besitzt chemische und physikalische Eigenschaften L die Molekule sind Dipolmolekule, Wassermoleküle bilden Wasserstoffbrücken + treten zu größeren Einheiten zusammen ↳ 10- 15 infolge dieser Aggregatbildung treten Dichte unterschiede auf Wasser hat seine größte Dichte bei +4°C ↳ kälteres u. wärmeres Wasser ist aufgrund der Dichte anomalie leichter Sommer aufgrund der unterschiedlichen Dichte bildet sich eine stabile Schichtung / das warme, leichtere Wasser bildet den oberen Wasserkörper, das kaltere Wasser (+4°c) die Tiefenschicht (Epilimnion) ↳ das kalte, schwerere Tiefenwasser kann nicht mehr nach oben steigen Wind COberflächenwasse Sprungschicht 20- Tiefe in m Tiefenwasser 22 Wassertemperatur in "C Sommes Ökosystem See: Im Wechsel der Jahreszeiten => - zwischen Oberflächen-U. Tiefenwasser bildet sich eine Sperrschicht (Sprungschicht) Zirkulation nur noch im Oberflächenwasser bedingt durch Wind dieser Zustand heißt Sommerstagnation ↳ Epilimnion (E) Metalimnion (^) Hypolimnion (H) Herbst u. Frühjahr sind in gemäßigten Breiten annähernd gleich → Winter 0 5 10- 15 Wasser v. 4°C sinkt zu Boden 20- Tiefe in m werden Wind Sauerstoffverhältnisse im Oberflächenwasser ausgeglichen, durch Sommerstagnation können weder gelöste Gase noch Mineralsalze mit dem Tiefenwasser ausgetauscht vollständige Durchmischung des Wassers (Vollzirkulation) aufgrund des Windes und konvektion → dass kaltes Wasser aufgrund seiner höheren Dichte nach unten sinkt und wärmeres Wasser aufsteigt Eis 0 es kommt zum Absinken des Sauerstoffgehalts in der Zehrschicht, da abgestorbene Pflanzenreste o. UO Tiere nach unten sinken und von Destruenten unter Sauerstoffverbrauch zu Hineralsalzen, wie Nitrat, PO UH Phosphat u. Ammonium, sowie Kohlenstoffdioxid abgebaut werden. bei Abkühlung nimmt die Dichte des Wassers bis ca. 4°C zu, noch tiefer sinkt sie wieder Frühphr Winter: Lufttemperatur kühlt unter +4°C ab, Oberflächenwasser kühlt ebenfalls auf diese Temperaturen ab Wassertemperatur in °C Herbst Winter E M M H H Frühjahr 5 10- 4 dadurch wird seine Dichte wieder geringer unter 4°C bildet stabile Schicht an der Oberflä. Winterstagnation bildet sich an der Oberfläche Eis, das eine noch geringere Dichte hat und daher das Wasser bedeckt Infolge der Dichte anomalie wird ein Durchfrieren des Sees bis zum Grund bei hinreichender Tiefe verhindert 15- Tiefe in m Hier liegt die typische Sommerschichting vor, mit einer wormen Oberflächen- wasserschicht (Epilimnion), Wind zirkulation einer schnell kälter werdenden Sprungschicht (Metalimnion) und einer Kahlen Tiefen- wasser shicht (Hypolianion). Die Temperaturierte sinken ab 5m Tiefe sprunghaft i. nähen sich der 4°C des Tiefenwasser schicht an. Wassertemperatur in "C Herbst 101 zirkulation 4 Tiefe in m Wassertemperatur in C oligotropher See: - Z.B. Gebirgsseen haben oft klares Wasser → Licht gelangt in tiefe Wasserschichten - Primārproduktion in der Nährschicht ist gering → wird in der Zehrschicht vollständig mineralisiert Boden hat eine dünne Sedimentschicht mit wenigen organischen Stoffen • wenig Mineralsalze → wenig pflanz. Plankton → wenig Fried-u. Raubfische → daher besser in Nähe eutropher Seen für Tiere oligotropher See →→ Eutrophierung überdüngung"; Anreichung von Nährstoffen in einem Gewässer, häufig durch Nährstoffeintrag des Menschen eutropher See : - mineralsalzreiche Seen meistens durch Zuflusse - oft ein breites Ufer mit einer stark ausgeprägten Verlandungszone - die Primārproduktion in der Nährschicht ist so groß, dass sie in der Zehrschicht nicht wieder abgebaut werden kann -Bildung einer Schlammschicht → große Menge an organischen Stoffen, dadurch reichern sich im Tiefenwasser Mineralsalze an • Umkippen" eines See abrupte, katastrophale Zustandsveränderung eines Gewässers durch Sauerstoffmangel und Faulgase - durch den Abbau organischer Stoffe unter anaeroben Bedingungen bildet sich Schwefelwasserstoff (H₂S), der ein starkes Zellgift ist Eutrophierung - der Boden und angrenzende Wasserschichten werden unbewohnbar • gelangt der Schwefelwasserstoff auch in die oberen Schichten → Stirbt nahezu alles Leben hypertroph: extrem mineralsalzhaltige seen mesotroph Übergangsstadien zwischen oligotrophen u. eurotrophen Seen „Umkippen" eines Sees als Folge der Eutrophierung Eintrag von Nährstoffen (z. B. Nitrat und Phosphat aus Gülle und Kunstdünger) us „Umkippen" des Sees Fischsterben Entstehung giftiger Faulgase Faul- schlamm- bildung Abnahme des Sauerstoffgehaltes im gesamten See je nach Nährstoffmenge starke/extreme Vermehrung der Produzenten im Frühjahr/Sommer (.Algenblüte usw.) Anfall großer Mengen an toter organischer Substanz Aufbrauchen des Sauerstoffs im Hypolimnion durch aerob. arbeitende Destruenten Klassifizierung von Seen nach ihrem Mineralstoffgehalt Seetyp oligo- troph ● Mineralstoffe Primärproduktion. Artenreichtum Individuenzahl Sauerstoffgehalt ● meso- troph ●● ●● eutroph ●● sehr viel/sehr groß Legende: wenig/gering Mögliche Gegenmaßnahmen (Auswahl) Einleitung von Sauerstoff in den See Entfernen von Biomasse aus dem See hyper- troph ●●●● ● ●●●● ● Entfernen des Faulschlamms vom Seegrund inkl. des durch die Phosphatfalle im Sediment gebunden Eisen-(III)-Phosphat • Einsatz von Chemikalien zur Eindämmung des Algenwachstums Alle diese Maßnahmen sind aufwändig und teuer! Ökosystem Biotop Bruchwald Begriff Lebensgemeinschaft (Biozönose) Uferzone (Litoral) Röhrichtzone Glossar Ökologie See Schwimmblattpflanzenzone ● ● ● ● ● Bezeichnung wird aus Biotop und Biozönose gebildet kleinste ökologische Einheit Lebensraum von Pflanzen, Pilzen oder Tieren ● Lebensgemeinschaft von Pflanzen und Tieren in einem Biotop umgeben von naturnahen Seen Pflanzen zeigen Angepasstheiten an einen nassen, sauerstoffarmen Boden Beispiel: Erle, Weide üppige Vegetation ● gliedert sich in Röhricht-, Schwimmblattpflanzen- und Tauchpflanzenzone Blätter und Stängel der Pflanzen ragen größtenteils über den Wasserspiegel hinaus zeigen Angepasstheiten zur Förderung des Gasaustausches und Transpiration Beispiel: Schilfrohr ● windgeschützt Ansiedlung von Pflanzen, die bis auf die Blätter vollständig untergetaucht sind Tauchpflanzenzone Glossar Ökologie See Tiefenboden (Profundal) Boden (Benthal) Freiwasserzone (Pelagial) • luftgefülltes Gewebe der Blätter und Stängel -> schwimmen auf der Wasseroberfläche ● • stark zergliederte Blätter -> Vergrößerung der Oberfläche für den Stoffaustausch ● Hohlräume in Stängeln und Wurzeln -> Versorgung durch Sauerstoff ● Beispiel: Tausendblatt, Hornblatt Tiefenregionen der Seen unterhalb der lichtdurchfluteten Zone ● Hohlräume in Stängel und Wurzeln -> Versorgung durch Sauerstoff Beispiel: Seerose, Teichrose leben nahezu vollständig untergetauchte Wasserpflanzen -> weisen unterhalb der Wasserlinie Blätter auf ● ● wenige am Boden haftende Algen können trotz der ungünstigen Bedingungen Fotosynthese betreiben ● Schlammbedeckter Boden ● Lebensbereich am, auf dem und im Boden eines Gewässers Änderung der abiotischen Faktoren (Lichtintensität, Temperatur und Glossar Ökologie See Oberflächenwasser Epilimnion (Nährschicht) Sprungschicht Metalimnion (Kompensationsschicht) Tiefenschicht Hypolimnion (Zehrschicht) Heterotroph ● ● Sauerstoffkonzentration) -> zunehmende Wassertiefe Beispiel: Algen starke Lichtintensität -> Bildung von Biomasse und Freisetzung von Sauerstoff (Produzenten) > als Verbrauch von Biomasse und Sauerstoff durch die Zellatmung der Tiere und Pflanzen ● Lichtintensität nimmt mit zunehmender Wassertiefe exponentiell ab ● ● Fotosynthese und Zellatmung halten sich die Waage Fotosynthese kaum bis gar nicht möglich -> wenig vorhandener Sauerstoff wird von heterotrophen Organismen bei der Zellatmung nahezu verbraucht ausschließliche Existenz von Organismen die fast keinen Sauerstoff benötigen Ernährung -> organische Substanzen (andere tote, lebende Organismen oder deren Teile) -> dienen als Energie- und Kohlenstoffquelle (beim Aufbau körpereigener Substanz) Beispiel: Menschen, Tiere, Pilze und viele Bakterien Oligotroph Eutroph Detritus Vollzirkulation Frühjahrszirkulation Phytoplankton Zooplankton Glossar Ökologie See Gewässer mit wenig Nährstoffen →geringe organische Produktion nährstoffreicher und produktiver ● ● See (Gegenteil von Oligotroph) pflanzliche und tierische Zerfallstoffe Beispiel: abgestorbene Mikroorganismen durchmischen des Wasserkörpers in einem See durch Wind und Konvektion Wasserschichten werden vollständig umgeschichtet Wasser wird umgeschichtet und durchmischt → durch Frühjahrsstürme Wassertemperatur ist von oben nach unten annähernd gleich hoch (4 Grad Celsius) pflanzliches Plankton betreibt Photosynthese ➜ stellt die Nahrungsgrundlage für alle weiteren Lebewesen eines Sees dar Wasserflöhe und andere Kleinkrebse ernähren sich vom Phytoplankton ● tierisches Plankton Hydrathülle Winterstagnation Sommerstagnation Dichteanomalie Energiefluss Energieentwertung Glossar Ökologie See ● ● Nahrungsgrundlage von Kaulquappen, Fischen, Insektenlarven und Kleinlebewesen ● Wasserschicht, die kleinste geladene Teilchen von Salzen, Säuren und Basen umgibt je tiefer die Schicht, desto wärmer ist das Wasser → Hypolimnion 4 Grad Celsius 0 Grad Celsius direkt unter der Oberflächen Eisschicht Warmwasserschicht schwimmt oben auf (Epilimnion) →geringere Dichte ● Photosynthese wird betrieben • schneller kälter werdende Sprungschicht kühle Tiefenwasserschicht ● Bezeichnung für die Eigenschaft des Wassers seine größte Dichte nicht am Erstarrungspunkt zu haben ● Weitergabe von Energie von Thropieebene zu Trophieebene in einem Ökosystem (10% Weitergabe) verläuft in eine Richtung (linear) Umkehrung ist nicht möglich ● Umwandlung von chemischer Energie in Wärme Ökologischer Wirkungsgrad Glossar Ökologie See Innerartliche Konkurrenz (Intraspezifische Wechselwirkungen) Zwischenartliche Konkurrenz (interspezifische Wechselwirkungen) Symbiose Parasitismus Wärme von Organismen kann nicht weiter in eine andere nutzbare Energieform gewandelt werden ● Faustformel: von einer Trophieebene zur anderen, nimmt die Biomasse und die darin enthaltende Energie um 90% ab ● Produktivität einer Ernährungsstufe ● Verhältnis zwischen weitergegebener zu aufgenommener Energie (beträgt auf jeder Trophieebene 10%) ● konkurrierende Vertreter der gleichen Art um das Revier, den Geschlechtspartner oder der Nahrung Vertreter verschiedener Arten stehen im Wettbewerb um begrenzte Lebensgrundlagen Wettbewerb ist nachteilig für beide Arten Wechselwirkung zwischen Vertretern zweier verschiedenen Arten, bei denen beide Vorteile haben getrennt voneinander ist die Lebensfähigkeit eingeschränkt Wechselbeziehung zwischen Vertreter zweier verschiedener Arten, bei denen nur der Parasit Vorteile hat Glossar Ökologie See Fleischfresser (Karnivoren) Pflanzenfresser (Herbivoren) Allesfresser (Omnivoren) Population Räuber-Beute-Beziehung ➜ Parasiten leben in oder auf einem artfremden Wirtsorganismus →nehmen von ihm Nahrung und schädigen ihn ● Tierarten, die sich von Pflanzen ernähren ● Beispiel: Kaninchen und Zebras Tierarten, die sich fast ausschließlich von anderen Tieren ernähren Beispiel: Löwen und Haie ● Tierarten, die sich sowohl von Pflanzen, als auch von Tieren ernähren ● Beispiel: Schweine, Ratten und Menschen ● Lebewesen einer Art innerhalb einer Biozönose Wechselwirkung zwischen einer Population von Räubern und einer Population einer Beute über einen längeren Zeitraum je mehr Beute vorhanden ist, desto mehr Räuber können sich davon ernähren je mehr Räuber sich aber von der Beute ernähren können, desto weniger Beute überlebt dichteabhängige Faktoren dichteunabhängige Faktoren Populationsdichte Glossar Ökologie See Habitat Ultimat ● Faktoren, welche die Anzahl der Individuen in einer Population verändern, ihrerseits aber von der Population abhängen • Häufigkeit von Fressfeinden oder Parasiten verändern die Geburten- und Sterberate einer Population → Beeinflussung der Populationsdichte ● ● Menge an Nahrung und die Größe des Lebensraums hauptsächlich abiotische Faktoren Beispiel: Temperaturen, Luftfeuchtigkeit Wasserversorgung verändern die Geburten- und Sterberate einer Population → Beeinflussung der Populationsdichte ● Anzahl der Individuen in einer Population ● Standort einer bestimmten Tier- oder Pflanzenart →gute Habitate: hohe Populationsdichte ➜schlechte Habitate: niedrige Populationsdichte ● indirekte Ursachen längerfristig Proximat Koexistenz Ökologische Nische Glossar Ökologie See Konkurrenzausschlussprinzip Art ● beziehen sich i.d.R. auf evolutionsbiologische ● ● Grundlagen, deren Nützlichkeit dem Erhalt der ganzen Art, oder zumindest der Gruppe der Verwandten dient ● direkte Ursachen unmittelbar alle inneren (physiologischen, chemischen, physischen usw.) Bedingungen, die ein Verhalten beeinflussen, zugleich aber auch alle äußeren Auslöser und soziale Bedingungen Begriff aus der Ökologie für das Überleben zweier miteinander interagierender Arten im gleichen Lebensraum ● kein Raum, sondern die Wechselbeziehung zwischen den Umweltfaktoren eines Lebensraumes und den Anpassungserscheinungen einer Art, die dazu dienen, diese Umweltfaktoren optimal zu nutzen mehrere Arten mit gleicher ökologischer Nische können nicht auf Dauer nebeneinander existieren Gruppe sich untereinander fortpflanzender Individuen gemeinsamer Abstammung, die reproduktiv von allen anderen ähnlichen oder gleichartigen Gruppen isoliert ist autotroph Produzenten Konsumenten Destruenten Trophieebenen Glossar Ökologie See ● ● ,,sich selbst ernährend" von auto - „selbst", trophe- „Ernährung" ● Fähigkeit von Lebewesen ihre Baustoffe (und organischen Reservestoffe) ausschließlich aus anorganischen Stoffen aufzubauen ● alle Lebewesen die sich von anderen Lebewesen ernähren (Konsumenten, Verbraucher) autotrophe Organismen, die energiereiche Biomasse aus anorganischen Verbindungen gewinnen Beispiel: Pflanzen ● ● Beispiel: Menschen sie konsumieren organische Nahrung (Biomasse), um daraus Energie gewinnen zu können sind Lebewesen, die abgestorbene Biomasse zu anorganischen Stoffen, wie Wasser, Mineralsalzen und Kohlenstoffdioxid, abbauen dabei gewinnen sie Energie und setzten Nährstoffe (Mineralien) frei werden auch Mineralisierer oder Zersetzer genannt ● Beispiel: Bakterien beschreiben die Stellung eines Organismus innerhalb der Nahrungskette Nahrungskette Nahrungsnetz Glossar Ökologie See ● ● ● alle Pflanzen fressenden Organismen bilden die Trophieebene der Primärkonsumenten ● die Fleisch fressenden Lebewesen, welche sich von Pflanzenfressern ernähren, bezeichnet man als Sekundärkonsumenten ● diejenigen, die sich von Sekundärkonsumenten ernähren, heißen Tertiärkonsumenten Allesfresser (z.B. Menschen), können sich sowohl von Primärproduzenten, als auch von ● bildet die linearen Organismen anderer Trophieebenen ernähren • ist nach den Trophieebenen gegliedert Nahrungsbeziehungen im Ökosystem ab beginnt mit den Produzenten, danach pflanzenfressenden und fleischfressenden Konsumenten und abschließend mit den Destruenten Pflanzen, Pflanzenfresser und Fleischfresser sind Teile eines Nahrungsnetzes