Lernzettel/Zusammenfassung Populationsökologie

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dem Grenzwert, der durch die Umweltka- pazität bestimmt wird -intra- & interspezifische Faktoren gewinnen an Bedeutung → Geburtenrate wird abgebremst 5. stationäre Phase: -hohe Geburtenrate durch Mortalitätsfaktoren ausgeglichen 6. Absterbephase: -Sterberate steigt an & ist größer als die Geburtenrate Es stellt sich ein dynamisches Gleichgewicht zwischen Natalität & Mortalität ein (fluktuierende Wachstum) EXPONENTIELLES WACHSTUM Anzahl Zeit - theoretisches Wachstumsmodell - Population kann exponentiell, wenn keine behindernden Wachstumsfaktoren im Biotop vorhanden sind - Wachstumsfaktor definiert alleine die Fertilitätsrate - tritt bei Bakterien unter Laborbeding- ungen & Gründerkolonien auf, die unbesiedelte Biotope erschließen 2 Fortpflanzungsstrategien Im Verlauf der Evolution haben sich zwei genetisch festgelegte Grundstrategien zur Besiedlung von Habitaten herausgebildet. Die Übergänge sind fließend, weshalb eine eindeutige Zuordnung in der Regel schwierig ist. r-STRATEGEN r-Strategen sind durch eine hohe Reproduktionsrate (r) ge- kennzeichnete Erstbesiedler von neu entstandenen Habitaten mit stark schwankenden Bedingungen. Ihre Populationsdichten ändern sich stark, da sie natürliche Ressourcen schnell verbrauchen, sodass die Population durch Absterben & Auswandern wieder drastisch verringert wird. Merkmale & Kennzeichen von r-Strategen: - hohe Reproduktions-/Wachstumsrate →genetische Veränderung & Mutationen sind wahrscheinlicher - hohe Sterblichkeit; kurze Lebensdauer - frühe erste Reproduktion; viele Nachkommen pro Geburt; kur- ze Geburtenabstände - viele, aber schlecht ausgestattete" Nachkommen; wenig elter - Liche Fürsorge - eine schnelle Entwicklung → oft spezialisiert (Klima, Nahrung), ehr kleine Körpergröße - schwankende Populationsgröße - starke Verbreitungstendenz (Windverbreitung, Wanderung) Beispiele: Mikroorganismen (z. B. Bakterien), Soz. Insekten (z. B. Ameisen & Bienen), kleine Säugetiere (z. B. Hasen & Mäuse), niedere Pflanzen (z. B. Moose & Farne) K-STRATEGEN K-Strategen sind oft bauerbesiedler von Ökosystemen im Gleich- gewicht. Sie erreichen die Kapazitätsgrenze (Umweltkapazität K) langsam & sind optimal an die herrschenden Faktoren angepasst. Merkmale & Kennzeichen von K-Strategen: - geringe Wachstumsrate - geringe Sterblichkeit; lange Lebensdauer - später Beginn der Fortpflanzung; wenige Nachkommen pro Ge- burt; intensive Brutpflege - Langsame Entwicklung → Effizienz bei Nahrungsverwertung; hohe Körpergröße 3 - konstante populationsgröße - geringe Verbreitungstendenz Beispiele: große Säugetiere (z. B. Menschen, Affen, gr. Vogel, Wale) große, Landlebige Bäume (z.B. Eiche, kastanie) 4 Populationsdichte DICHTEABHÄNGIGE FAKTOREN Die Populationsgröße unterliegt ständigen Schwankungen. Die Schwankungsursachen können von der Populationsdichte abhängen (= dichteabhänge Faktoren) & in einem Rückkopplungsprozess auf die Dichte der Population zurückwirt. positive Rückkopplung erhöht sich durch eine zunehmende Popu- lationsolichte z. B. die Anzahl der verfügbaren Geschlechts- partner, hat dies wiederum einen positiven Effekt auf die Populationsolichte, weil die Geburtenrate steigt negative Rückkopplung: eine zunehmende Populationsdichte de- zimiert die für die Gesamtpopulation verfügbare Nahrungs- menge, welches zu einer Verringerung der Wachtstumsrate führt, wodurch die Populationsdichte wieder abnimmt Faktoren. - Verfügbarkeit von Geschlechtspartnern - Verfügbarkeit von Nahrung - Verfügbarkeit von Lebensraum - artspezifische Infektionskrankheiten - spezifische Fressfeinde - bichtestress: häufige Begnungen mit Artgenossen führt zur Ausschüttung von Stresshormonen & Aggressionen (z. B. bei Tie- ren, die normalerweise Einzelgänger sind) - Parasiten (können sich bei hoher Dichte leichter verbreiten) - intraspezifische konkurrenz DICHTEUNABHÄNGIGE FAKTOREN Dichteunabhängige Faktoren können ebenfalls zu einer Veränderung der Populationsdichte führen. Hier besteht kein Rückkopplungs- effekt zwischen Populationsgröße & wirkendem Faktor. Faktoren: -Klima- & Bodenfaktoren -Qualität der Nahrung bei ausreichender Qualität - individuelle, nicht infektiä Krankheiten - unspezifische Fressfeinde - Umweltkatastrophen, wie Waldbrände, Hochwasser, ... - Wetter: Kälte, Wärme, Niederschläge, Wind, Gewitter - Chemikalien (oft auch durch anthropologische Faktoren), Ver- unreinigungen - interspezifische konkurrenz 5 Räuber-Beute-Beziehung - Räuber begrenzen die Anzahl der Beutetiere - Anzahl der Beute & somit das Nahrungangebot bestimmt, wie viele Räuber existieren können LOTKA-VOLTERRA - REGEL Die 3 Lotka - Volterra-Regeln zur Beschreibung der Populations- zyklen in Räuber - Beute - Beziehungen & Beute ½ Räuber 1. Periodische Populationsschwankungen: - Größe der Populationen schwanken bei kon - stanten Bedingungen periodisch - das Maxima der Räuberpopulation folgt auf das Maxima der Beutepopulation →→→D phasenverzögert 2. Konstanz der Mittelwerte: - beide Populationsgrößen schwanken über einen langen Zeitraum hinweg um einen fes- ten Mittelwert - der Mittelwert der Beutepopulation liegt über dem der Räuberpopulation 3. Störung der Mittelwerte: - wenn beide Populationsgrößen Leicherma- Ben dezimiert werden, erhöht sich die Beutepopulation stets schneller als die Räuberpopulation -Beute = oft r-Strategen - Räuber = oft K-Strategen Max Zeit Anpassungen d. Räuber - Tarntrachten (z. B. Fellfarbe von Raubtieren) Populationsgroße Populationsgröße ا Mittelwerte Zeit saa Zeit Dezimierung beider Populationen ANPASSUNGEN & STRATEGIEN Bei einer räuberischen Lebeweise tötet der Räuber seinen Beu- teorganismus. Sowohl Räuber als auch Beute weisen eine Reihe von zum Teil ähnlichen Anpassungen zur Jagd bzw. zur bwehr auf. Anpassungen d. Beute - Tarntrachten (z. B. Fellfarbe von kleinsäugern): → Mimese: Tarnung in Farbe, Form & Verhalten; Nachah- 6 -Jagdstrategien, verbunden mit speziellen Verhaltensmustern (z. B. Lauern, Anschleichen, Gruppenjagd) mung von Naturobjekten (z. B. Staubheuschrecken) - Schrecktrachten (zB. Augen- falter) - Warntracht (z B. Wespen) -Mimikry: Nachahmung wehrhaf- ter oder ungenießbarer Tiere (z. B. Schwebwespen) - Schutzstrategien, verbunden mit speziellen Verhaltensmus - tern (z. B. Verharren, Nacht- aktivität) - spezielle Sinnesorgane (z.B. hoch - spezielle Sinnesorgane (z. B. be- entwickelter Geruchssinn, Raub- sondere Wahrnehmung von Er- vogelarten) schütterungen & Geruch) -Gifte (z. B. Spinnen, Schlangen) - Gifte & Bitterstoffe (z. B. Krö- ten, Kartoffelkäfer) KOEVOLUTION Koevolution bezeichnet die gleichzeitige Entwicklung von Eigen- schaften einer oder mehrere Arten in Folge einer Abhängigkeit voneinander/einer Wechselbeziehung zu einander. Es handelt sich um eine reziproke (wechselseitige) Anpassung. ㅋ Konkurrenz Lebewesen stehen in Konkurrenz zueinander, wenn sie die gleichen begrenzten Ressourcen (z. B. Nahrung, Licht & Lebensraum) nut- zen. INTRASPEZIFISCHE KONKURRENZ - intraspezifisch = innerartlich - Konkurrenz/Wettbewerb zwischen mehreren Individuen einer Art um Ressourcen - abhängig von der Populationsdichte/Abundanz INTERSPEZIFISCHE KONKURRENZ - interspezifisch = zwischenartlich - Konkurrenz/ Wettbewerb zwischen Individuen verschiedener Arten um Ressourcen - es kommt häufig zu einer Verdrängung d. schwächeren Art ÖKOLOGISCHE NISCHE - Gesamtheit aller abiotischer & biotischen Umweltfaktoren, die ein Organismus zum Überleben, Ausbreiten & Fortpflanzen braucht - Wechselwirkung & das Beziehungsgefüge zwischen dem Lebewe- sen & seiner Umwelt - Ökologische Nische # Ort - Fundamentalnische optimale Lebensbedingungen einer Art ohne interspezifische Konkurrenz (=physiologische Potenz) → theoretisches Konstrukt, nur unter Laborbedingungen -Realnische: tatsächliche Lebensbedingungen einer Art mit allen biotischen & abiotischen Umweltfaktoren (=ökologische Potenz) KOEXISTENZ zwei Arten Leben zur gleichen Zeit im gleichen Ökosystem neben - einander & verdrängen sich nicht, weil ... . verschiedene ökologische Nische .. . wenn Arten nicht ihre Kapazität ausschöpfen können z. B. durch starke Fressfeinde oder die unterlegende Art ist schneller beim Besiedeln neuer Lebensräume Umweltbedingungen können schwanken, wodurch Schwank- ungen hinsichtlich der konkurrenzüberlegenden Arten ent- stehen 8 KONKURRENZAUSSCHLUSSPRINZIP · zwei Arten mit der gleichen ökologische Nische können auf bauer nicht koexistieren → stehen in direkter interspezifischer Konkurrenz um wesent- liche biotische & abiotische Faktoren - die überlegende Art verdrängt die unterlegende - unterlegende Art muss ihre ökologische Nische (Lebensraum, Nahrung) ändern, um nicht auszusterben → Konkurrenzvermei- dung Symbiose ber Begriff Symbiose" bezeichnet jede Beziehungen, bei denen zwei Arten zusammenleben. Aus einer Symbiose profitieren bei- de partner. Eine Symbiose lässt sich nach verschiedenen Eigenschaften un- terscheiden. : - nach dem Grad der gegenseitigen Abhängigkeit - nach dem Grad des Nutzens - nach dem Grad der räumlichen Beziehung 11 GRAD DER GEGENSETIGEN ABHÄNGIGKEIT fakultative Symbiose / Protokooperation /Allianz: Wechselbeziehung hat für beide Vortell - - Lockerste Form → ist für beide zum Leben nicht zwingend → können sich trennen & eigenständig weiterleben fakultativ z. B. Putzervögel & Nashörner Mutualismus: - Beziehung ist nicht lebensnotwendig - Individuen wachsen, überleben & reproduzieren sich mehr in Anwesenheit der anderen Art z. B. Einsiedlerkrebse & Seerosen obligatorische Symbiose / Eusymbiose. - Beziehung, ohne welche die Parther nicht mehr lebensfä- hig wären → obligatorisch" "1 z. B. die Flechte (Algen & Pilze) GRAD DES NUTZENS Kommensalismus/Probiase: - ein Partner hat Vorteile, ohne dass der andere partner negative Folgen trägt - Partner mit Vorteil = kommensal" z. B. Aasfresser, die die Reste der Beute von Raubtieren fressen GRAD DER RÄUMLICHEN BEZIEHUNG 10 Endosymbiose: - ein Partner wird in den Körper des Wirtes aufgenommen (=₁, Endo- symbiont") - Endosymbiont kann im Körper des anderen weiterleben & u.a. ernähren → primäre Endosymbiose: Endosymbiose zwischen Eukaryot & Pro- karyot → sekundäre Endosymbiose: Endosymbiose eines Eukaryotens (mit Plasmid) in einen anderen Eukaryot z. B. Hülsenfrüchtler decken Stickstoffbedarf mit Hilfe ganz bestimmter Bakterien (primär); Grünalgen nehmen Eukaryoten auf (sekundär) Ektosymbiose: - es herrscht ein enges Zusammenleben vor, muss aber nichts zwangsläufig ein körperl. Kontakt herrschen z.B. Kuhreiher setzen sich öfters auf den Rücken von Huftie- ren, um Parasiten aus ihrem Fell zu picken PARABIOSE Parabiose ist eine interspezifische Wechselbeziehung, die der einen Art von Vorteil ist, der anderen aber weder nutzt noch schadet. 11 Parasitismus Parasitismus beschreibt die interspezifische Beziehung zwischen zwei Arten, bei der der Parasit einen Wirt zum eigenen Vorteil ausbeutet & dabei dem Wirt schadet. Endoparasitismus. -Parasit lebt im Gewebe, in Zellen, in Körperholräumen oder in Organen des Wirts Z.B. Bandwürmer Ektoparasitismus: - Parasit Leben auf dem Wirtsorganismus Z.B. Lause oder Zecken temporäre Parasiten: - temporäre Parasiten sind nur für begrenzte Zeit auf einen Wirten angewiesen Z.B. Stechmücke stationäre Parasiten: Parasiten bleiben Wirt treu & wechseln diesen nur bei sehr engem kontakt mit anderem möglichen Wirtstier oder beim Tod des ursprünglichen Wirtes Z.B. Filzlaus oder Floh Halbparasiten (bei Pflanzen): - bekommen Wasser & Nährsalze vom Wirt Vollparasiten (bei Pflanzen): -nicht zu Fotosynthese fähig - entziehen Wasser, Nährstoffe & zum Aufbau nötige organi- sche Stoffe fakulativer Parasitismus: - freilebende Lebewesen, die nur gelengtlich parasitieren - Entwicklung kann auch ohne parasitistische Phasen ablau- fen obligatorischer Parasitismus: - Parasiten sind zwingend auf einen Wirt angewiesen Parasitoide: - Parasitoid lebt in seiner Entwicklung parasitisch & töten den Wirt zum Abschluss z. B. Schlupfwespen larven 12 neobiota Tier- & Pflanzenarten, die von Natur aus nicht in dem jeweiligen Gebiet heimisch sind, sondern durch äußere Einflüsse (klima, Menschen) eingewandert sind (beabsichtigt oder unbeabsichtig). Stichtag/-jahr für Einführung von Neobiota: 1492 Bei Neobiota kann man in drei Unterbegriffe differenzieren: - Neozoen (Tiere) - Neophyten (Pflanzen) -Neomyzeten (Pilze) INVASIVE ARTEN Definition: -Neobiota, die eine unerwünschte Wirkung auf heimische Arten haben & diese Verdrängen und/oder das Biotop ver- ändern - etwa 1% der Neobiota besitzen invasives Potential 13 vollständiger Abbau & Remineralisierung des betritus unter Bedingungen. Es entstehen Nährstoffe. aeroben ş grüne Pflanzen, Algen, Phytoplankton, ei- nige Bakterien (autotroph) + nutzen Energie des Sonnenlichtes: Fo- tosynthese →→ bauen energiereiche Biomasse auf { Trophieebenen Produzenten (Erzeuger) Primarkonsumenten (Verbraucher) pflanzenfressende Tiere z. B. Bisamratten, Hasen & Raupen → ernähren sich von Pflanzen/Produzen- ten & autotrophen Lebewesen 10% d. Energie wird weitergegeben 90% d. Energie wird als Wärme frei Sekundärkonsumenten { 90% d. Energie wird als wärme frei ş kleine fleischfressende Tiere, u.a. Am- phibien wie z. B. Frösche → ernähren sich von kleinen Würmern & Insektenlarven, die an Pflanzen & im Boden Leben, & von Primärkonsumenten ş 10% d. Energie wird weitergegeben 90% d. Energie wird als Wärme frei ş Tetriärkonsumenten größere fleischfressende Tiere, z. B. Adler & Wölfe → ernähren sich von Sekundär konsumen- ten: z. B. Amphibien 10% d. Energie wird weitergegeben 90% d. Energie wird als Wärme frei { Destruenten (zersetzer) Bakterien, Regenwürmer & Pilze, die petritus zersetzen aerobe Zersetzung anaerobe Zersetzung * naeroben Bedingungen. Es entstehen Schadstoffe unvollständiger Abbau des betritus & Faulschlammbildung unter 14 Art Voraussetzung Biologisch zweifelsfreie kennt - nis d. Schädlingsart & d. befallenen Ört- lichkeiten Chemisch → Nahrungsketten benötigt professionell ausgebildete Schäd- Lingskämpfer umweltgerecht vorge- hen Bekämpfung muss beim Befallsbeginn ein- setzen professionell ausgebil- det Chemikalien nicht in der Nähe v. Lebensmitteln verwenden Schutzmaßnahmen müs- sen eingehalten werden Einwirkzeit & Warte- zeit einhalten Entsorgung Kenntnis über Art des Mittels Schädlingsbekämpfung mögliche Verfah- ren gezielte Ausbringen v. Nützlingen => durch natürliche Feinde d. Schädlinge Räubereinsatz Einbringen von Lebewe- sen & Viren Einsatz chemischer Sub- stanzen: Biozide, pesti- zide, Biopestizide, Inzek- tizide, Molluskizide, Aka- rizide, Rodentizide, Herbi- zide, Fungizide & Nema- zide Chemikalien in flüssiger Form im Spritz-, Sprüh- oder Nebelverfahren seltener als Stäubemit- tel, Granulat, Köder, An- strich, Injektion oder Rauchverfahren Beispiele Ansiedlung von Marien- käpfer gegen Blattläu- se Verwendung von Akari - zide gegen Milben & an- dere Spinnentiere Vorteile (kurz- & Langfristig) keine gesundheitlichen begrenztes Anwen- Risiken für Menschen & Haustiere dungsgebiet Zuverlässigkeit & Ef- fektivität nicht 100%ig eingebrachte Organis- men können selbst zur Plage werden Neobiot kann invasiv sein • Lange bauer bis wir- kung eintritt ohne Chemikalien natürlicher Vorgang ·Langfristige Wirkung Ökosystem bleibt im Gleichgewicht Nachteile · keine Resistenzen sehr effektiv & zuver- lässig ermöglichen schnellen schmerzlosen Tod geringer Arbeitsauf- wand Entstehung von Resis- tenzen können für Menschen gesundheitsschädlich sein töten häufig auch Nützlinge neg. Einfluss auf Ar- tenvielfalt sickert in Gewässer nicht nachhaltig häufig unspezifisch 15 Gentechnisch es muss kontrolliert werden professionell angewen- det werden Ökologisch erfordert hohe Kennt- nisse Mechanisch spezifische Fallen genaue Kenntnis des Schädlings die (Anbau-) Zyklen müssen beachtet wer- den Mikroinjektion, Elektro- Kirschessigfliege poration, Transforma-· Hauptnahrungsmittel tion (Pflanzen), Bt - genetisch veränder, so- Gen (z. B. bei Maus) dass der Schädling andere Lebewesen, Z. B. Bt - Mais Totschlagfallen, Le- bendfallen, Fliegen- klatsche, kaltentwe- sung (-15/-30°C), Hitze (>45°C), CO₂- Druckent- wesung, Abzugeisen Anbau von standort- Nistkästen gemäßen Pflanzen richtige Bodenverar- beitung •fachgerechte Pflege- maßnahmen ·richtige Frucht folge → Monokulturen vermei- den! Einsatz von Brach- Land Mäusefallen Verbesserung/Aufstel- Len von Nistplätzen günstig keine Chemie günstig kein Eingriff ins Öko- system rückstandsfrei einfache Handhabung keine Umwelt- oder gesundheitliche Folgen sehr wirksam normale Anbaukosten verbesserte Lebens- mittelqualität keine Chemie Langzeitwirkung ist unbekannt •unspezifisch Resistenzen können entstehen · ethisch umstritten kann zum Aussterben einer Art führen aufwendig 199f. qualvoll = Tier- wohl? · schützt nur kurzfris- tig • unspezifisch: aft Bei- fang vorübergehende Er- tragseinbußen 16 Kontrolle d. trophischen Ebenen TOP DOWN Dichteregulation der Arten einer höheren Trophieebene, sodass sich Tiere einer niedrigeren Trophieebene erholen können Maßnahmen: - gezielte Bejagung der Räuber, um die Populationsgröße der Beute zu stärken - Erhalt der Identität einer gewachsenen Kulturlandschaft (z. B. Erhalt von Feldern, die Wiesenbrüter Schutz bieten) BOTTOM UP Dichteregulation mittels Umgebung & Ressourcen (Umweltfak- toren), Verbesserung der Überlebenschancen von Arten einer niedrigen Trophieebene Schutz des Habitats durch.... ... Neuanlage & Schutz von z. B. Hecken . Nutzungsausgliederung von Ackerrandstreifen & Wegrändern ...Förderung von Brandflächen . Mahd von Wiesen nach Ende der Brutperiode .keinen Einsatz von Chemikalien ..Jagdverb bis zur Stabilisierung der Bestände Belassen von Stoppelfeldern über den Winter 17