Ökologie

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Tiere die ihre Körpertemperatur konstant halten Autökologie Abiotische Faktoren Alle Umweltfaktoren, an denen Lebewesen nicht erkennbar beteiligt sind. Dazu gehören Klima, Wasser, Temperatur, Licht, Mineralstoffeangebot, Salzgehalt, Sauerstoffgehalt, ph-Wert und andere chemischen Stoffe Toleranz und ökologische Potenz abiotische Faktoren Toleranzkurve Abiotoische Faktoren beeinflussen die Aktivität. Bei Variation dieser erhält man eine Toleranzkurve. Diese wird durch Minimum & Maximum begrenzt (kein Überleben möglich). Dazwischen liegt der Toleranzbereich mit dem Optimum (Aktivität des Lebens am höchsten/ optimale Lebensqualität). Die Pessima sind Bereiche, in denen die Pflanzen/ das Tier überlebt, aber keine Fortpflanzung erfolgt. DEGRE Stenopotente Arten Verfügen über engen Toleranzbereich hinsichtlich eines Faktors Eurypoente Arten Verfügen über weten Toleranzbereich hinsichtlich eines faktors Physiologische Potenz genelisch festgelegte Fähigkeit, ohne Konkurrenz, Schwankungen eines Umweltfaltors zu Beispiel Waldkiefer Aktuntat, Wachstemsrate Pessimam Minimumregel durch die im Besagt, dass das Wachstum von Verhältnis knappen Ressourcen (Nährstoffe, Licht, Wässer etc.) eingeschränkt wird Minimum ertragen Theoretischer wert Die Waldkiefer Besitztümer die Bodenfeuchte eine breite physiologische Potenz (theoretisch alle Böden). Unter ökologischen Bedingungen wird sie jedoch auf sehr trockenen Boden abgedrängt. Ökologische Potenz für Bodenfeuchte gering -> stenok Sie zeigt sehr trockene Standorte an und ist somit eine Zeigerpflanze für geringe Bodenfeuchte. Arten mit breiter ökologischer Potenz -> Euryök (Nicht als Zeigerpflanzen geeignet) Ökologische Potenz Fähigkeit erer Art unter naturlicher Konkurrenz die Schwankungen von Umweltfaktoren zu erhalten Abotische & botische Faktoren als physiologische Potenz 4 deutlich geringer Toleranzbereich Schwarzenle sheleiche Waldkiefer Präferenzbereich Rotbuche Optimom sehr trocken Optimumregel Ertrag einer pflanze kann nicht beliebig weit verbreitet werden & wird von den Erbanlagen begrenzt → optimal wächst die Pflanze nur, wenn alle Nährstoffe genau in der benötigten Menge vorliegen frisch trocken Pessimum feacht Maximam nass Stärke des Umweltfaktors Physiologische Potenz sehr rass UMWELFAKTOR TEMPERATUR Bei Tieren Homoiotherme (gleichwarme) Organismen: - annähernd konstante Körpertemperatur unabhängig von der Umgebungstemperatur Körpertemperatur folgt passiv der Umgebungstemperatur (Regulierer) - hohe Wärmeproduktion durch eigenen Stoffwechsel - Temperaturregulation durch körpereigene Regulationsmechanismen & Isolationsstruktur - Energie- & Nahrungsbedarf deutlich höher als bei wechselwarmen Tieren mit ähnlicher Größe Winterruhe Winterschlaf (abgesenkte Körpertemperatur -> Energiesparung - Tiergruppe: Vögel, Säugetiere Vorteile: - bei niedrigen Temperaturen ist Aktivität möglich - Regulation möglich (höhere Präferenbereiche) - hohe Varianz in Habitaten - breites Aktivitätsspektrum - Intensität der Lebensvorgänge höher - Besserer Umgang mit Temperatur Extremen Nachteile: - in kalten Gebieten hoher Stoffwechselrate nölig -> viel Nahrung nötig um Temperatur zu halten - Überlebungstrategie notwendig (Winterschlaf etc.) - begrenzte Nahrungswahl (nahrhaft) - viel Nahrung notwendig Poikilotherme (wechselwarme) Organismen: - Körpertemperatur gleicht sich der Umgebungstemperatur an (durch Stoffwechsel) - geringe Wärmeproduktion durch eigenen Stoffwechsel - keine Kühlungsmechanismen (kein Schwitzen) - Energie- & Nahrungsbedarf geringer als bei gleichwarmen Tieren - Kältestarre oder Wärmestarre (im Pessimumbereich) - Tiergruppe: Wirbellose, Fische, Amphibien, Reptilien Vorteile: - bei Kälte: geringere Gefahr der Verhungerns - Stoffwechsel auf „Sparflamme“ - Können Lebensräume mit eingeschränkten Nahrung & Wasservorkommen besiedeln - Keine Reserven nötige Nachteile: - Aktivität von der Umgebungstemperatur abhängig - Kälte & Wärmestarre führt zu Problemen mit Feinden - nur Gebiete mit günstigen Temperaturen bewohnbar - leichte Beute - bei Extrembedingungen meist kein Überleben möglich (Polargebiete) Kältetod Kältestarre Bergmann'schen Regel Individuen einer Art oder verwandter Arten sind in kalten Gebieten größer als in warmen Regionen. Größere Tiere besitzen im Verhältnis zum Körpervolumen eine geringe Körperoberfläche. Das Volumen eines Körpers steigt mit wachsender Größe in der 3ten Potenz, die Oberfläche nur in der 2ten. In kühleren Regionen ist eine kleine Körperoberfläche bei relativ großen Volumen von Vorteil, da der Wärmeaustausch über die Oberfläche erfolgt. Allen'sche Regel Bei verwandten Arten gleichkämen Tiere sind Körperbehänge wie Ohren oder Schwänze in kalten Klimazonen kleiner als in wärmeren Gebiete. wouldn Kältetoo Klimaregeln (für Endotherm) << Verklammung --- Durch die größere Oberfläche kühlen sie Körperteile schneller aus, somit wird Körperoberfläche in kalten Regionen minimiert. In warmen Regionen dienen große Behänge zur Abgabe überschüssiger Wärme (thermoregulation) Lebensbereich шашин Körpergröße Aktives Leben Antarktis Kaiserpinguin 125 cm Breitengrad 65⁰ Vorsicht bei Klimaregen! Bergmann'sche Regel - Trifft nicht immer zu (extreme Vereinfachung) Allen'sche Regel - Berücksichtigt Lebensweisen oft nicht (zB Fennek ist nachtaktiv → große Ohren zur erhöhten Simesleistung Lebensbreich Aktives Leben Periantarktis Falkland Königspinguin Gentoo Pinguin 95cm 11 60⁰ 71cm 52⁰ Rotfuchs Fennek Neuseeland Gelbaugenpinguin 66cm Maximom 40⁰ Maximum ------ Warmestarre Warmestarre Kerguelen Felsenpinguin 55 cm 48* Polarfuchs Hitzetod. Hitzetod Australien Kleiner Pinguin 39 cm Bei Pflanzen 2700 mm Niederschlag -So · Tage Wachstumsperiode -6°C 2000mm Niederschlag 60 Tage Wachstumspenade 1°C 1300mm Niederschlag 150 Tage Wachstumsperiode 89℃ 600mm Niederschlag отаде 250 15°C Wachstumsperiode Bei Tieren > Landtieren Trockenlufttiere nivale Stufe Bei Pflanzen subnivale 2000 m subalpine alpine Stufe submontane Stufe montane Stufe Höhe über N.N. 21 ewiger Schnee, Algen, Flechten Feuchtlufttiere Fehlt Verdunstungsschutz Polster- pflanzen alpine Matten, Zwerg- sträucher Mesophyten/Wechselfeucht - periodisch trocken bzw. winterkalt - stark ausgebildetes Wurzelsystem Hochalmen Krumm- holz, Hygrophyten/ Feuchtpflanzen - wachsen auf nassem Boden + feuchter Luft Latschen- kiefer Alm- wirtschaft Tanne, Fichte, Bergahorn, Buche Wald- und Vieh- wirtschaft Wälder Grünland, Getreide, Garten- und Obstbau Die Höhenstufen in den Alpen. Je nach Exposition und geografischer Breite können sich die Grenzen verschieben. WinWELTTANFOR WASSER - Anatomische Anpassung: Verdurstungsschutz -> Wirbellose: wachshaltige Kutikula über Chitinpanzer -> Wirbeltiere: ausgeprägte Hornhaut, Schuppen, Federn, Haare →> Schnecken: Schleimüberzug - mit zunehmender Höhe verändern sich die Vegetationen - um so höher desto schlechtere Überlebendesbedingungen, - Physiologische Anpassung -> reduzieren des Wasserverlusts bei Exkretion - ab der subalpine wachen keine Bäume mehr (keine Standfestigkeit) - ab der alpine Stufe (2000m) nur noch kleine Pflanzen - subnivale: eng an dem Berg anliegende Pflanzen -3000m kein überleben mehr möglich -> Rückresorption aus Kot & Urin - Verhaltensgesteuerte Anpassungen: z.Bsp. Nachtaktivität Ein Faktor für den Ernteertrag Wasser erfüllt unterschiedliche Funktionen. Es bestimmt die Hydratation, Quellungszustand des Zellplasmaa, beeinflusst den Soffwechsel. Die Wassersättigung einer Pflanze ist der osmotische Wert der Gewebe. Davor hängt die Saugkraft ab. Hydrophyten/ Wasserpflanzen - Wasser & Mineralien werden über gesamte Oberfläche aufgenommen (Blätter/ Spross) Auftrieb wird durch große Interzellularen der Schwimmblätter erleichtert - Spaltöffnungen sind auf der Blattoberseite OOTDOR - Förderung der Transkription durch exponierte Staltöffnung & Blätter mit dünner Culicula - durch osmanischen Druck entsteht Festigung Beispiel Kangururatte Gewicht Wasseraufnahme in ml/Tag Wasserverlust in ml/Tag Nährstoff Kohlenhydrate Fette Proteine durch Trinken mit der Nahrung aus dem Stoffwechsel durch Verdunstung mit dem Harn mit dem Kot Wasserverlust passive Verdunstung Wasserhaushalt Wasserhaushalt einer Kängururatte eines Menschen. 40-60 g 70-90 kg -> können nur in Umgenungen mit hoher Luftfeuchtigkeit leben -> Amphibien, Nacktschnecken -> besonders: Wüstenbewohner - decken Wasserbedarf hauptsächlich durch Wassersysteme bei Zellatmung (Oxidationswasser) 0,0 6,0 54,0 Wassergewinn 43,9 34% 13,5 60% 2,6 6% Masse des Oxidationswassers aus 1 g Nährstoff in g 0,56 1,07 0,40 0% 1300 10% 900 90% 250 Oxidations- wasser Urin bel 3% relativer Luftfeuchte 73% 850 23% 1500 4% 150 Wasserverlust. passive Verdunstung 52% 36% 12% Wassergewinn & Samen ab- Wasser Oxidations- wasser bei 50% relativer Luftfeuchte Xerophyten/Trockenpflanzen - trockene Standorte (Wüste, Steppen, Trockenrasen) - schränkt Wasserverdunstung ein & steigert Wasseraufnahme - kleine Blätter mit eingesenkten Spaltöffnungen & verdickte Culicula transpitionsmindernd - Sukkulente: besondere Stoffwechselanpassung -> öffnen Spaltöffnungen nur Nachts -> schränkt Transkription ein -> nachts fixierter Kohlenstoffdioxid wird am Tag in Zucker umgewandelt UNNELTANTOR LIGHT - Licht liefert Energie für Fotosynthese und beeinflusst pflanzliche Differenzierungs- & Anpassungserscheinungen Sonnenblätter -dick, dunkelgrün, meist klein, mehrschichtiges Palisadengewebe aus Chloroplasten, oft mit Haaren oder Wachs überzogen -> Schutz vor Verdunstung - durch steigende Lichtintensität steigende Fotosynthese - Lichtkompensationspunkte: Fotosynthese& Atmung im Gleichgewicht - bestimmte Lichtintensität bei Lichtsätigung -> maximale Fotosynthese - Bsp. Silberdistel, Thymian, Mohn schattig feucht große, dünne, weiche Blätter Schattenblätter: - dünn, hellgrün, groß, einschichtiges Palisadengewebe, zarte Epidermis, hoher Chlorophyllgehalt -> kleine Lichtmenge einfangen - geringer Lichtbedarf - niedriger Lichtkomperationspunkt bei Fotosynthese - geringe Lichtsättigung -> geringere maximale Fotosynthese - Bsp. Sauerklee, Springkraut Ruellia portellae, tropische Zone Fagus sylvatica (Rotbuche), gemäßigte Zone Cuticula -Epidermis -Palisaden- gewebe -Chloroplast Nerium oleander (Oleander), subtropische Zone -Schwamm- gewebe Spaltöffnung Interzellularraum sonnig trocken kleine, dicke, harte Blätter Intraspezifische Faktoren Individuen einer Art können in unterschiedlichen Wechselbeziehungen zueinander stehen biotische Faktoren Sexualpartner - zum auffinden Verwendung von optischen, akustischen, chemischen Signalen - Dauer-Ehen/ Saison- Ehen Angehörige sozialer Verbände/ Kooperationen - Anonymer verband -> besserer Schutz vor Räubern + Möglichkeit der Arbeitsteilung (z. Bsp. Bienen, Vogelschwarm) - Individualisierter Verband -> Bildung von Rangordnungen, wirkungsvolle Verteidigung gegen Feinde + Schutz von Ressourcen -> Erhöhte Konkurrenzsituation Konkurrenz - Kampf um Geschlechtspartner, Raum, Nahrung (Revierkämpfe) - intraspezifischer Konkurrenzdruck führt zur Aufteilung des Lebnesraums in Territorien - gleiche Ansprüche an Lebensbedingungen von Individuen einer Art - beeinflusst die Populationsdichte einer Art teilweise nicht unerheblich Interspezifischen Faktoren Wechselbeziehungen zwischen verschiedenen Arten Konkurrenzausschlussprinzip Bei ähnlichen Ansprüchen zweier Arten setzt sich eine durch und die Andere stirbt aus. Konkurrenzvermeidung Unterschiedliche Ansprüche an die Umgebung werden zur Konkurrenzvermeidung entwickelt. Unterschiedliche Ökologische Nischen werden belegt. Räuber-Beute- Beziehung Räuber ernähren sich von ihrer Beute. Ihre Existenzen sind voneinander anhängig. Es entsteht eine komplexe Koexistenz. Schwankungen des Wachstums der Beute wirken sich auf die Räuberpopulation aus. Symbiose Zusammenleben zum wechselseitigen Nutzen. - beide Arten profitieren muss nicht friedlich sein - durch Symbiose wird Besiedlung unwirtlicher Räume möglich -Nutznießertum: Einseitiger Nutzen z.Bsp. Aasfresser - Allianz: Lockere Beziehung, wie zum Beispiel Fellpflege (Beidseitiger Nutzen) - Ektosymbiose: Beidseitiger Nutzen außerhalb des anderen Partners - Endosymbiose: Beidseitiger Nutzen bei dem ein Partner innerhalb des anderen lebt Bsp. Darmbakterien - Obligaten Symbiose: Ist für wenigstens einen Partner Lebensnotwendig Parasitismus - Individuum lebt auf Kosten des anderen - Parasit schädigt Wirt, tötet ihn aber nicht - Parasiten zeigen oft charakteristische Anpassung an Wirt/ Lebensraum - Parasitoide: Übergänge zwischen Parasiten & Räubern - Ektoparasiten: leben auf der Oberfläche des Wirtes z.Bsp. Flöhe, Läuse - Endoparasiten: leben im Körperinneren z.Bsp. Bandwürmer, Leberegel Parabiose ein Partner profitiert, für den andern neutral - Gleichgewicht der Artenvielfalt wird aufrechterhalten - bspw Tiefsee-Anglerfisch, Seepocken auf Walen/ Muscheln Symbiose (+/+): Die Ameisen ernähren sich vom Honigtau, den Blattläuse ausscheiden. Die Ameisen schützen die Blattläuse vor Feinden, manche lassen Blattlauseier im Ameisenbau überwintern. Konkurrenz (-/-): Andere pflanzensaugende Insektenarten (hier Schildläuse) machen der Blattlaus die Ressource Pflanzensaft streitig. Nahrungsbeziehung (+/-): Blattläuse saugen an Pflanzen- arten. Bei Massenbefall können diese Pflanzen eingehen. Parabiose (+/0): Bienen lecken Honigtau. Im Hochsommer, wenn Nektar knapp wird, sind sie auf die Zusatznahrung angewiesen. Räuber-Beute-Beziehung (+/-): Marienkäfer, Larven von Florfliege und Gallmücke sind drei Beispiele für zahl- reiche Arten, die Blattläuse fressen. Parasitismus (+/-): Schlupfwespenarten legen ihre Eier in Blattläuse. Die Larven ernähren sich von den Organen der Blattlaus. Ökologische Nische Definition- Gesamtheit der biotioschen und abiotischen Umweltfaktoren, innerhalb derer eine Art selbst ökologische Funktionen ausüben und überleben kann. Alle Toleranzen und Potenzen einer Art für alle Umweltfaktoren zusammen -> Umweltansprüche/ -Nutzung einer Art (je spezifischer, desto weniger Konkurrenz) < <- - kein Raum" (Raum = Standort/ Habitat) - Berücksichtigung möglichst vieler abiotischer & biotischer Faktoren (alle Faktoren praktisch unmöglich) -> Gesamtheit der ökologischen Potenzen -> mehrdimensionales Koordinatensystem - Problem: gemeinsame grafische Darstellung aller Faktoren unmöglich / Beschriebung möglich! Ökologische Planstelle - ein bestimmtes Existenzangebot/ ein bestimmter Lebensraum für eine Art in einem Ökosystem - verschiedenste Planstellen in einem Ökosystem, damit es funktioniert Fundamentalische Gesamtheit aller ökologischen Potenzen unter Laborbedingungen Realnische Gesamtheit aller ökologischen Potenzen unter Freilandbedinungen Konkurrenzvermeidung durch Einnischung Ausprägung unterschiedlicher ökologischer Nischen ist wirkungsvoll zur Verteidigung vor interspezifischen Konkurrenz Konkurrenzausschlussprinzip Artverschiedene Lebewesen, die nahezu dieselben Ansprüche an die Umwelt haben und miteinander konkurrieren falso im Wettbewerb stehen), können nicht dauerhaft im gleichen Lebensraum zumsammen (koJexistieren. 80 40 0 80 40 0 sehr trocken Wald- kiefer trocken frisch feucht nass sehr nass A Zahl der Tiere pro ml für Wald zu trocken 2 Stiel- eiche Wald- kiefer für Wald zu nass 4 stark mäßig schwach alka- sauer sauer sauer sauer neutral lisch 。 6 ● Schwarzerle 8 Rotbuche 10 Wald- kiefer P. aurelia in Mischkultur mit P. caudatum P. aurelia (lebt von Bakterien) in Mischkultur mit P. bursaria (lebt von Hefezellen) 12 14 16 Populationswachstum Logistisches Wachstum wegen steigender Individuenzahlen wirken intraspezifische Faktoren -> Geburtenrate sinkt, Sterberate steigt -> verlangsamtes Wachstum -> Wachstumsrate positiv, so lange wie Geburtenrate höher als Sterberate -> ab bestimmter Individuenzahl: Stillstand Exponentielles Wachstum - gleichbleibende Vermehrungsrate - Fehlen von beschränkenden Faktoren - einfachstes Modell der Populationsentwicklung - Geburten- & Sterberate konstant -> unveränderliche Wachstumsrate - Populationen könne nicht dauerhaft unbegrenzt wachsen -> bei gleich großer Individuenzahl kommt Populationswachstum zum Stillstand (stationäre Phase) -> Kapazität (maximale Populationsgröße) - berücksichteigt stärker: intraspezifische Konkurrenz um Ressourcen Regulation der Populationsdichte Dichteunabhänige Faktoren - Klima - Licht - Temperatur - Feuchte - Wind weiblich Boden - Katastrophen - Nahrungsqualität - nicht spezifischen Feinde: Räuber, die andere Beute bevorzugen - nicht ansteckende Krankheiten - Regulierung durch negative Rückkopplung fehlt männlich Fortpflanzung "Geburtenrate + Sexual partner+ Fortpflanzungsstrategien K-Strategen - geringe Vermehrungsrate - Langlebigkeit - Sicherung der Nachkommen (Brutpflege) - konstante Lebensräume - große Arten - wenige, große Nachkommen - geringe jährliche Reproduktionsleistung - mehrere Jahre bis zur Geschlechtsreife - Lange Tragzeit - starke Konkurrenzstärke Roum - Konstante Populationsdichte - konsistente Habitatnutzung - keine hohe Gefahr des Aussterbens - lange Lebensspanne - Nutzung gegebener Ressourcen →→Reviertaldong+ Populationsökologie Popolationsgroße Mensch - artspezifische Feinde -> Räuber, Parasiten · ansteckende Kankheiten sozialer Stress -> Geburtenrate - Mahrongsangeboot- R- Strategen Kapazitätsgrenze: -Konkurrenz Maximale Individuen Auslastung eines Lebensraum Sterberate Dichteabhänige Faktoren - Intraspezifische Konkurrenz -> Nahrungsmängel, Gedrängefaktor, Revierbildung, Tierwanderung, Kannibalismus Kalibalismus - Hohe Vermehrungsrate - Kurzlebigkeit →Sterberate Individuenanz Lag-Phase; Initiation - schwache Konkurrenzstärke - rasches Populationswachstum - opportunistische Habitatnutzung - hohe Gefahr des Aussterbens - kurze Lebensspanne - schwankende Populationsdichte Dichteunabhängige Faktoren Günstige Temperaturen Günstige Luftfeuchtigkeit Günstige Wasserversorgung Günstige Sauerstoffversorgung Zeit (t) Expot. Phase - viele, kleine Nachkommen - mehrfach jährliche Reproduktionsleistung - kurze Tragezeit Krankheiten Menge an Nahrung viele Nachkommen sterben (keine Pflege der Nachkommen) - Lebensräume mit schwankende Umweltbedingungen - kleine Arten Logistisches Wachstum Stationäre Phase Populationsdichte Reviergröße Dichteabhängige Faktoren = je mehr, desto mehr, weniger Je weniger, Je mehr, desto weniger, je weniger, desto mehr desto Stress