Ökologie Lernzettel komplett

Alternativer Bildtext:

sich der Umgebungstemp. Abiotischer Faktor Temperatur • Stoffwechsel: RGT-Regel 10°C → 2-3x Erhöhung => geringes Temperaturoptimum * zu kalt ? →→ Kältestarre → Kaltetod * zu Narm 2 → Narmestarre → Hitzetod gleichwarme Tiere Körpertemperatur unabhangig von → konstant (Thermoregulierer) Lo Warmeproduktion : Stoffwechsel z.B. Muskelzittern Lo Warmerhaltung • nicht ausreichend Regulation 2 Vorteil: zu kalt → Verklammung * zu warm → Hitzekollaps Federn, Fettschichten, Fell → Isolations- effekt Gleichwarm Nachteil Außentemp. => Kälte tod • Können auch bei Nacht jagen / sich fortbewegen • Können auch in kälteren Regionen überleben / Klimaunabhängig • Hoher nergie auch und Nahrung bedarf Brauchen Strategien, um Körpertemperatur aufrecht zu erhalten (Bsp. Winterschlaf, Schwitzen) Vorteil: Intensität der Lebensvorgänge an. Nachteil: Kältetod Kältestarre Ⓒ Intensität der Lebensvorgange Bungom Wechselwarm ---- Kältetod - Minimumung Lebensbereich aktives Leben- Deutlich geringere Energieverbrauch und Nahrungsbedarf • Müssen sich keine (Winter- )Vorräte anlegen Brauchen Gebiet mit günstigen Klimaverhältnissen • Inaktiv bei Kälte und somit leichte Beute Wärmestarre Hitzetod-- Temperatur Temperatur unuixe Hitzetod. Temperatur ● Vergleich von gleichwarmen und wechselwarmen Tieren Körpertemperatur Energie Stoffwechsel Fell/ Speckschicht Wärmeregulation Ökonomisch? Evolutionärer Vorteil? Extreme Hitze Extreme Kälte Beispiele Homoiotherm (gleichwarm) Die Körpertemperatur ist unabhängig von der Umgebungstemperatur Energie für die Aufrechterhaltung der Körpertemperatur wird aus der Nahrung aufgenommen hoch Vorhanden, dient als Wärmeisolierung und hält die Wärme am Körper Schwitzen (zur Abkühlung), Muskelzittern (zur Aufwärmung) Laufend muss neue Energie dem Körper zugeführt werden, sonst bricht der Kreislauf zusammen -> unökonomisch Neue ökologische Nischen durch Jagd in den Abendstunden/Nacht. Außerdem: Bewohnung von kälteren Regionen möglich Hitzetod Kältetod Säugetiere, Vögel Poikilotherm (wechselwarm) Die Körpertemperatur ist abhängig von der Umgebungstemperatur Ein Großteil der Energie wird über Sonnenstrahlen (Wärmeenergie) aufgenommen niedrig Nicht vorhanden Aufsuchen (zur Aufwärmung) und Vermeiden (zur Abkühlung) von wärmeren oder kälteren Orten Nur selten muss Nahrung zugeführt werden. Es kann nur Energie verbraucht werden, wenn die Sonne scheint -> äußerst ökonomisch und sparsam Bei Nacht und in Kältemonaten eine deutlich geringere Aktivität oder gar Kältestarre; Das erhöht die Wahrscheinlichkeit einen Winter zu überstehen Wärmestarre Kältestarre Reptilien Intraspezifische Wechselwirkung Konkurrenz um ->> • Nahrung / Ressourcen → Lebensraum / Revier Sexual partner Konkurrenz Biotische Umweltfaktoren Rangordnung → Entsteht , wenn Individuen sich Ressource befinden 10 oder ein Tier 10 nur Rauber Beute Beziehungen Ⓒ/O 0/0 tötet Parasitismus Vorteile bringt ← im seine tierische Beute Parasit Beziehung zwischen Wirt wird geschädigt aber nicht Symbiose → Dauerhafte Wechselwirkungen Zwischen Vertretern zweier Arten die für beide eingeschranktes Leben) (ohne diese meist interspezifische Wechselwirkung Wettbewerb um Konkurrenz Rauber- Beute Beziehungen Symbiose Parasitismus wenn insgesamt zu wenig Nahrung Lo Investitionen für Nahr. suche zu hoch getötet. eine und Wirt - begrenzte 0/0 I Intraspezifische Konkurrenz Konkurrenz um Nahrung, Raum (Nistplätze) oder Jagdreviere innerhalb Verstecke derselben Art Konkurrenzverminderung Bildung von Konkurrenz Revieren → Bei andere Nahrung Interspezifische Konkurrenz Ausbildung einer Rangord. Erscheinungsbild Anderung des Lebensraumes ↳ Je komplexer das Ökosystem, desto eher sind unterschiedlicher Nutzung Zwischen Population zweier → zB wenn beide bevorzugen Konkurrenz auschlussprinzip Verschiedene Lebensarten können nicht langfristig koexistieren gleiche Ökologische Nische besetzen (→ gleiche Ansprüche an begrenzte Ressource Koexistent möglich Arten selbe Nahrung Ausweichungen möglich 1 wenn się die Symbiose Zusammenleben artverschiedener Lebewesen zum wechselseitigen Nutzen 1. Allianz lockere, vorübergehende Beziehung zwischen beiden Arten > sind nicht aufeinander angewiesen (können alleine überleben) > Bsp.: Putzerfische und Putzergarnelen fressen Parasiten und größeren Fischen → befreien die Haut der Fische von Schädlingen und erhalten zu Nahrung 2. Mutualismus regelmäßige, länger andauernde Symbiose > auch für beide Lebensarten nicht notwendig > Bsp.: Ameisen schützen Blattläuse und erhalten Honigtau (Ausscheid.) 3. Eusymbiose eine Art ist ohne den Symbiosepartner nicht überlebensfähig > Wechselseitige Beziehung ist notwendig zum Überleben > Bsp.: Flechten → Pilz ist auf Fotosynthese der Alge angewiesen →→ Alge ist auf Halt, Wasser & Mineralstoffe angewiesen Parasitismus Lebewesen, das aus dem Zusammenleben mit anderen Lebewesen einseitig Nutzen sieht (oft auch schädigt), wie z.B. Ressourcen Parasiten zeigen oft charakterliche Anpassungen an ihren Lebensraum bzw. Wirt, beispielsweise eine Reduktion von Sinnes- und Bewegungsorganen (z.B. Flügellosigkeit bei Läusen) oder Veränderungen der Körpergestalt. Formen des Parasitismus - Ektoparasiten: leben auf der Oberfläche des Wirtes, z.B. Flöhe, Läuse - Endoparasiten: leben im Körperinneren, z.B. Bandwürmer - Fakultative (temporäre) Parasiten: schmarotzen nur zeitweise, z.B. Stechmücken - Vollparasiten: höhere Pflanzen, die ihre autotrophe Lebensweise verloren haben und völlig auf die Nährstoff und Wasserzufuhr angewiesen sind, z.B Nesselseide - Halbparasit: besitzen Chlorophyll und betreiben Fotosynthese. Ihrer Wirtspflanze entnehmen sie Wasser und gelöste Salze, z.B. Mistel Schädlingsbekämpfung Chemische Schädlingsbekämpfung: Einsatz chemischer Substanzen (Pestizide) zur Bekämpfung von Schadorganismen mit dem Ziel, deren Anzahl unter die Schadenschwelle zu bringen bzw. dort zu halten.. Biologische Schädlingsbekämpfung: Verwendung von Lebewesen zur Begrenzung bestimmter schädlicher Tiere und Pflanzen mit dem Ziel, die Schädlingspopulation zu verringern. Biologische - Zeitversetzte Wirksamkeit - langfristig Schwankungen mit durchschnittlicher Populationsratdichte auf niedrigem Niveau (LV 1 und LV 2) - Gefahr der übermäßigen Ausbreitung der ausgesetzten Räuber (Einfluss auf andere Biotische Wechselbeziehungen möglich) - Vorteil dass keine Substanzen in die Nahrungskette gelangen - gegebenenfalls Einfluss auf andere Ökofaktoren z.B. Symbiose der Räuber als Störfaktor Chemische - Schnelle Wirksamkeit kostengünstig - hohe Dezimierung des Schädlings bis auf wenige Individuen - Aufnahme in die Nahrungskette - notwendige Wiederholungen Nebenwirkungen: negative Umwelteinflüsse auf Pflanzen oder Insekten, die nützlich sind - Durch Insektizide werden auch natürliche vorkommende Räuber auf ein Minimum mit dezimiert -> stärkeren Vermehrung der Beute - Resistenz kann sich entwickeln Fazit: chemische Schädlingsbekämpfung in wirken schneller während die biologischen Schädlingsbekämpfung langfristig zu verbesserten, wenn auch nicht genau so geringen Werten, führt. Vor allem bei großen Gebieten sind biologische Ansätze zielführend. Räuber - Beute Beziehung Eine Räuber-Beute-Beziehung ist ein biotischer Umweltfaktor und beschreibt die Wechselwirkung zwischen der Populationsdichte von Räubern und von der Beute über einen längeren Zeitraum. - Für Räuber ist Beute eine notwendige Nahrungsressource - Für Beute stellt Räuber eine Bedrohung dar Je mehr Beute, desto mehr Räuber Je weniger Beute, desto weniger Räuber Je mehr Räuber, desto weniger Beute Je weniger Räuber, desto mehr Beute Angepasstheiten von Räubern - Erzielte Energiegewinnung muss größer sein als der energetische Aufwand -> Räuber sind größer und schneller als ihre Beutetiere. Wenn kleiner > andere Strategien (Spinnen mit Giften) Abwehrmechanismen der Beute Passive Schutzvorrichtungen: Pflanzliche Bitterstoffe und Gifte oder Dornen und Stacheln. Aktive Schutzvorrichtungen: Einige Tiere beißen, stechen oder schlagen zur Verteidigung oder Flucht Schutztrachten: Anpassung des Aussehen Tarntracht: Erscheinung wird zur Tarnung genutzt (Bsp.: Chamäleon) Mimese (Nachahmungstracht): Gegenstände aus Umgebung werden nachgeahmt (Beispiel: Spannerraupe) Warntracht: Intensive, auffällige Farben als Warnung (Beispiel: Wespe) Mimikry (Scheinwarntracht): Nachahmen gefährlicher Tiere (Beispiel: Schwebefliege) Bezeichnung (Träger) Schrecktracht (Beute) Nachahmung oder Mimese (Beute, Räuber) Umgebungstracht oder Krypsis (Beute, Räuber) Locktracht (Räuber) induzierte Abwehr (Beute) Erklärung und Beispiel Überraschend plötzlicher Stellungs- oder Farbwechsel bei Organismen. Beispiele: Augenflecken bei Larven und erwachsenen Schmetterlingen (+0: Großer Gabelschwanz) Täuschende Ähnlichkeit von Organismen mit unbeachteten Dingen ihrer Umwelt. Beispiele: Eine Spannerraupe sieht aus wie ein Zweig. Lebende Steine (>0; Familie der Mittagsblumengewächse) gleichen Steinen. Gespenstschreckenarten, wie das Wandelnde Blatt, ähneln Pflanzenteilen. Farb- und Formähnlichkeit mit der Umgebung. Beispiele: Streifenmuster von Zebras, Farbwechsel bei Plattfischen oder Tintenfischen, Weißfärbung von Polartieren (→G: Polarfuchs). Farb- oder Formübereinstimmung eines Organismus mit Nahrung oder Sexualpartner einer Beuteart. Beispiele: Sekrettröpfchen des fleischfressenden Sonnentaus, der räuberische Säbelzahnschleimfisch imitiert den harmlosen Putzerlippfisch, Wurmimitat auf Rückenflossenstrahl des Anglerfischs lockt Fische an (→→). Die Anwesenheit eines Räubers löst in einer Beutepopulation die Bildung von Abwehrmechanismen aus. Beispiele: Pflanzen bilden vermehrt Giftstoffe, wenn sie von Herbivoren befallen werden. Wasser- flöhe bilden in Anwesenheit von Räubern sperrige ,,Helme", die ihnen als mechanischer Schutz dienen (→; linkes Individuum) Ökologische Nische Die Gesamtheit der Ansprüche einer Art an die biotische und abiotische Umwelt bezeichnet man als ihre ökologische Nische. Fundamentale Nische Bezeichnet nur die physiologischen Potenzen einer Art ohne Interspezifische Konkurrenz Eichhörnchen hat zum Beispiel eine breite physiologische Potenz bezüglich der Temperatur der Luftfeuchtigkeit und der Nahrungsgröße. Nischendifferenzierung Konurrenzvermeidung durch Einnischung Reale Nische Durch Konkurrenz verkleinert sich die fundamentale Nische -> reale Nische evolutionäre Prozess der Anpassung einer Art an einen bestimmten Lebensraum. Dies umfasst beispielsweise die Spezialisierung auf Nahrungsangebote, die Vermeidung von Konkurrenz oder zeitliche und räumliche Aufteilungen -> Koexistenz wird ermöglicht 1. Unterschiedliche Nahrung nutzen 2. Unterschiedlicher Nahrungsgröße bevorzugt 3. Ihre Nahrung an unterschiedlichen Orten suchen 4. Unterschiedliche Aktivitätszeiten besitzen Grauhörnchen haben ähnliche fundamentale Nische und können bestimmte Umweltfaktoren besser nutzen-> reale Nische größer Die Ausprägung unterschiedlicher ökologischer Nischen So können zwei in ihren Potenzen und Toleranzen ähnliche Arten Konkurrenz dadurch vermeiden, dass sie z.B. Populationsökologie Population: • Umfasst alle in einem Gebiet vorkommenden Individuen einer Art, die zeitgleich dort leben, die sich untereinander uneingeschränkt fortpflanzen können. • Wächst: Grund: hohe Geburtenrate oder Immigration (z.B. aus angrenzenden Gebieten) • Sinkt: Grund: Todesfälle oder Emigration Wachstumsrate: Differenz zwischen Geburten- und Sterberate Populationsgröße [rel. Einheit] exponentielles Wachstum (E) Kapazitätsgrenze 122 logistisches Wachstum (L) L2 L1 Zeit [rel. Einheit] Exponentielles Wachstum wirkt keine der Umweltfaktoren im Lebensraum begrenzen verläuft die Wachstumskurve einer sich vermehrenden Population Exponentiell Logistisches Wachstum Meist wird die Populationsentwicklung durch einen oder mehrere Umweltfaktoren begrenzt Reaktion auf Verringerung der Ressourcen ist verlangsamt Wachstum bis Geburtenrate = Sterberate -> Wachstumskurve nimmt vor dem Erreichen der Kapazität ab und nähert sich K an Unter natürlichen Bedingungen schwankt die Wachstumskurve um den Wert K (Grund: Mensch) Kapazität K / Tragfähigkeit = die größte Population, die ein Habitat gerade noch versorgen kann, bis der begrenzende Faktor ein weiteres Wachstum verhindert R-Strategen sind Lebewesen, die einen Überschuss an Nachkommen erzeugen. Sie weisen also eine hohe Reproduktionsrate auf. typische Eigenschaften: schnelle Entwicklung und eher kleine Körpergröße kurze Lebensspanne früher Beginn der Fortpflanzung, viele Nachkommen pro Geburt, kurze Geburtenabstände hohe Sterblichkeit der Nachkommen schwankende Populationsgröße (auch durch eine verändernde Sterblichkeit bedingt) . . . . Vorteile (Körpergröße oder die Umweltbedingungen spielen eine Rolle) Kleine Tiere -> können sich dsich nicht gegen Fressfeinde wehren -> produzieren oft möglichst viele Nachkommen. Wahrscheinlichkeit größer, dass ein paar überleben. schnelle Fortpflanzung -> neue Lebensräume schnell neu oder wieder besiedeln können. Dann kann sich die Art weiter ausbreiten. . K-Strategen sind Lebewesen, die wenige Nachkommen haben. Ihre Populationsgröße befindet sich konstant nahe der Kapazitätsgrenze ihres Biotops. Fortplanzungsstrategien Der Grund für die Verfolgung der Strategie ist, dass die Population an der Kapazitätsgrenze liegt (maximale Anzahl an Organismen in einem Lebensraum) Umweltkapazität beschränkt . . ● . . wenige Nachkommen haben, bessere und längere Fürsorge höhere Lebenserwartung. Qualität langsame Entwicklung der Individuen hohe Körpergröße später Beginn der Fortpflanzung, wenige Nachkommen pro Geburt, lange Geburtenabstände geringe Kindersterblichkeit konstante Populationsgröße (stabile Sterblichkeitsrate) Umweltbedingungen (z.b Klima) sind konstant Population weist stabile Anzahl Findung neuer Lebensräume erschwert, auch Ausbreitung Für die Schwankungen von Populationsgrößen ist der Umweltwiderstand verantwortlich, wobei man dichteabhängige und dichteunabhängige Faktoren unterscheiden kann. Regulation der Populationsdichte Dichteunabhängige Faktoren beeinflussen die Größe von Populationen, ohne selbst abhängig von ihrer Größe zu sein Dichteabhängige Faktoren sind abhängig von der Größe der Population und beeinflussen dieselbige. ● ● Dichteabhänige Faktoren intraspezifische Konkurrenz, z.B. Nahrungsmenge, Raumangebot, Revierbildung Gedrängefaktor (sozialer Stress) Tierwanderung Kannibalismus artenspezifische Feinde, z.B. Räuber, Parasiten ansteckende Krankheiten Dichteunabhänige Faktoren Klima und Wetter z.B. Temperatur, Niederschlag, Luftfeuchte, Wind Boden Lotka Vollterra Regeln Nahrungsqualität Katastrophen (Vulkanausbruch usw.) nicht spezifische Feinde: Räuber, die sich normalerweise von anderer Beute ernähren. Nicht ansteckende Krankheiten Zu den dichteabhängigen Faktoren zählt auch das Wechselspiel zwischen Räuber und seiner Beute 1. Die Individuenzahlen von Räuber und Beute schwanken periodisch. Die Maxima für die Räuber folgen phaseverschoben denen für die Beute. 2. Langfristig bleiben die Mittelwerte beider Populationen konstant 3. Je mehr Beute vorhanden ist, desto mehr Räuber können sich ernähren. Bei einer starken Verminderung der Anzahl von Räuber und Beute erholt sich die Population der Beute schneller als die der Räuber Voraussetzung für das Modell Der Räuber ernährt sich nur von einer Art wollte Tiere, diese werden nur von dieser einen Räuberart gefressen Alle sonstigen Biotische und abiotischen Umweltfaktoren sind konstant und zu vernachlässigen Grenzen des Modells Die zahlenmäßige Relationen von Beute und Räuber spielen eine Rolle Räuber sind nicht die einzige Sterblichkeitsursache für die Beute. Eine große Beutepopulation kann auch durch Krankheiten oder Nahrungsmangel zusammenbrechen. Beispiel: Je mehr Blattläuse, desto mehr Marienkäfer können von ihnen leben und je weniger Blattläuse, desto weniger. Es klingt paradox, aber es ist so: Nicht der Marienkäfer reguliert die Zahl der Blattläuse, sondern die Blattläuse regulieren die Zahl der Marienkäfer. Das Opfer wird gefressen, aber es sitzt am längeren Hebel. Blattläuse brauchen Marienkäfer nicht, aber Marienkäfer brauchen Blattläuse. Eine überraschende Erkenntnis Erlen und Weiden Litoral (Ufer) Schilf- rohr-blatt- zone planzen- zone Schwimm Benthal (Bodenzone) Funktioneller Aufbau des Sees Unter- wasser planzen zone Pelagial (Freiwasser) Nährschicht (Epilimnion, trophogen) Kompensationsschicht (Metalimnion) Zehrschicht (Hypolimnion, tropholytisch) Profundal (Tiefenboden) Trophogene Zone (=Nährschicht): Photosynthese durch Primärproduzenten Biomasse und Sauerstoff lichtdurchflutet Unterteilung litoral Röhrichtzone z.B. verschiedene Uferpflanzen, Seevögel Kompensationsschicht: Sauerstoffproduktion und Verbrauch gleichen sich hier aus Tropholytische Zone (=Zehrschicht): Verbrauch von Biomasse und Sauerstoff durch Destruenten Horizontale Gliederung Litoral gut vom Sonnenlicht durchflutet und somit dicht bewachsen. Das Litoral reicht von der Nährschicht bis zur Kompensationsebene. Schwimmblattzone z.B. Seerosen Tauchblattzone z.B. Tausendblatt( durch Wurzeln im Boden verankert) Profundal kein Sonnenlicht -> Organismen keine Photosynthese kaum Pflanzen Z.B, Zuckmückenlarven, Muscheln, Rädertiere, Wasserasseln, tierische Einzeller Die Grenze zwischen Litoral und Benthal liegt dort, wo durch das eindringende Licht gerade noch Photosynthese möglich ist. des Detritus Remineralisierung Vollständiger Abbau und Nahrungskette des Sees Produzenten autotroph Grüne Pflanzen, Algen, Phytoplankton einige Bakterien nutzen Energie des Sonnenlicht Fotosynthese bauen energiereiche Biomasse auf Primärkonsumenten (Verbraucher) Zooplankton einige kleine Fischarten Sekundärkonsumenten Kleine Friedfische Libellenlarvfen TertiärKonsumenten größere Raubfische wie der Fischotter Hecht Destruenten Zersetzen tote Biomasse, die sich auf dem Gewässerboden ansammelt Aerob Nitrat, Phosphat, Sulfat Anaerob Ammoniak, Methan, 4 Schwefelwasserstoff Stehen Phytoplankton wieder zur Verfügung Unvollständiger Abbau des Detritus Faulschlammbildung Es entstehen Schadstoffe Energiefluss Mit jedem Glied in der Nahrungskette geht 90% der Energie verloren. Der Primärkonsument, welcher sich von den Produzenten ernährt, erhält 100% der Energie. Bevor der Sekundärkonsument jedoch den Primärkonsument verspeist, wird der Großteil der erhaltenen Energie in Wachstums-, Wärme- und Bewegungsenergie umgewandelt. Ein Energiefluss bedeutet auch, dass ein Konsument dritter oder vierter Ordnung weit mehr Nahrung zu sich nehmen muss, um die nötige Energie zu erhalten, als ein Konsument erster oder zweiter Ordnung. Ökosysteme benötigen ständig Energie von außen Energie- und Biomassenpyramiden Biomassenpyramide . ● 5% der Sonnenenergie für die Fotosynthese genutzt Wärme Wärme Erklärung: • aufgenommene Biomasse wird zur Bildung eigener Biomasse genutzt • Verluste der Biomasse entstehen durch eigene Energieaufwendungen, Ausscheidungen und Wärmeverluste Wärme Die Reproduktionsrate und Zahl der Nachkommen nehmen ab. Die Größe der Individuen nimmt zu. Die Reviergröße und der Aktionsradius nehmen zu. Wärme UJA Ordnet man die Biomasse pro Fläche für die einzelnen Trophiestufen einer Nahrungskette übereinander -> Biomassenpyramide Primärenergie → Sonne (Globalstrahlung) Konsumenten 1.Ordnung Bewegst du dich in der Nahrungspyramide nach oben zur Spitze, dann gilt: Die Biomasse (Masse aller Lebewesen) und Energie nehmen ab. Die Individuenzahl nimmt ab. (Erstverbraucher) Plankton 0,04 ppm Produzenten Fotosynthese Eier des Fischadlers 13,8 ppm Hornhecht 2,07 ppm Pflanzen, Ährenfisch 0,23 ppm 900 Pflanzenfresser Konsumenten 2.Ordnung (Zweitverbraucher) Fleischfresser (Endverbraucher) 10% der Energie Konsumenten 3.Ordung Fleischfresser 10% der Energie 10% der Energie Lo Destruent Energiefluss verläuft bis nicht Mehr genug brauchbare Energie Weitergegeben werden kann 2 Anreicherung von DDT in der Nahrungskette 1 Frühjahr Die Sonne erwärmt das kalte Wasser nur langsam. Im Frühjahr sind die Temperaturunterschiede im See sehr gering. Stürme wirken auf die Wasseroberfläche ein und durchmischen das Tiefen- und Oberflächenwas- ser vollständig (Vollzirkulation). Die Sauerstoffkonzen- tration steigt durch die Aufnahme an der Wasserober- fläche aus der Luft und durch die Fotosynthese. Die Sauerstoffsättigung beträgt bei 4 °C 13 mg/l. E S 0 8 16 24 0₂-Gehalt (in mg/L) 5 10 15 0₂-Gehout (in mg/U 0 5 10 15 D 16 24 Der See im Jahresverlauf 0₂ 1 Frühjahrszirkulation 4 Winterstagnation 4 Winter Im Winter bildet sich bei 0°C eine Eisschicht. Da Eis eine geringere Dichte als Wasser bei 0°C hat, schwimmt es an der Oberfläche. Wasser hat bei 4 °C die größte Dichte. Das Wasser sinkt nach unten. Die Temperatur des Tie- fenwassers liegt daher bei 4°C. Bei dieser Temperatur können Lebewesen im See überwintern. 4°C 2°C 3°C 4°C Epilinion 20 Temperatur in C 2 Sommerstagnation -Tiefenwasser 3 Herbstzirkulation Hypolinion 2 Sommer Im Sommer wird die Wasseroberfläche durch die Sonneneinstrahlung bis auf 25 °C erwärmt. Das warme Wasser hat eine geringere Dichte und bleibt an der Seeoberfläche. Im Tiefenwasser am Seegrund misst man nur 4°C. Zwischen den beiden Schichten liegt eine Schicht mit einem starken Temperaturabfall, die Sprungschicht. Nur bis zu dieser Schicht wird das Oberflächenwasser durchmischt. Es gibt keine Zirkula- tion, sondern eine Stagnation. Die Sauerstoffsättigung beträgt bei 25 °C 8 mg/l. → Problem Mineralstoffe nur im Hypolinion 0₂-Gehalt (in mg/L) 5 10 15 E 0 8 16 24 0 8 16 24 Ox-Gehout (in ma/u 5 10 15 3 Herbst Im Herbst kühlt die Wasseroberfläche ab. Durch die Herbststürme kommt es zu einer Durchmischung der Wasserschichten (Vollzirkulation). Der Sauerstoff ge- langt dadurch in die tieferen Schichten. Mineralstoffe, die von den Destruenten freigesetzt wurden, gelangen zu den Pflanzen an der Oberfläche. Die Vollzirkulation im Frühjahr und Herbst sind für die Stoffkreisläufe, die Verfügbarkeit von Mineralstoffen und die Umverteilung von Sauerstoff von großer Bedeutung. Nur so erfolgt ein Austausch zwischen Nähr- und Zehrschicht. Eutrophierung negativen Rückkopplungprozesse des Ökosystem See Selbstregulation Die negative Rückkopplung ist ein Regelkreis. Anstieg einer Variablen führt zur Verringerung einer anderen Variablen, die von der ersten abhängt (und umgekehrt). Wird Regelkreis zerstört kann der Zustand nicht erhalten werden Z.B: Im Sommer starke Wachstum der Algen -> Dadurch Populationswachstum der primärkonsumenten > Beutepopulation wird wieder kleiner Eutrophierung Eine dauerhaft verstärkte Mineralstoffzufuhr -> viel Biomasse. Die Algen haben kurze Lebensdauer, sodass viel Detritus entsteht, sinkt in die Zehrschicht ab. Im Tiefenwasser bauen Bakterien den Detritus unter großer Sauerstoffmengen ab. Das führt dazu, dass mehr Sauerstoff verbraucht wird als durch andere Organismen produziert werden kann. Die Organismen, die ohne Sauerstoff nicht überleben können, sterben ab. Nun können nur noch Abbauprozesse stattfinden, bei denen kein Sauerstoff (= anaerob) benötigt wird. Dabei bilden sich giftige Gase, die letztlich zum „Umkippen“ des Gewässers führen. Zusätzlich nimmt die Fähigkeit des Wassers, Gase (z. B. Sauerstoff) zu lösen, mit steigenden Temperaturen ab. Das bedeutet dass die im Verlauf des Sommers zunehmenden Wassertemperaturen zu einem abnehmenden Sauerstoffgehalt führen, was ebenso den Prozess der Eutrophierung bestärkt. Ursachen - Ungeklärte Abwässer - Dünger: Nitrate in den See - Fütterung von Fischen - Phosphatfallen: unter anaeroben Bedingungen wird das zuvor am Grund des Sees gelagerte Eisen3phosphat wieder zu Phosphat reduziert Maßnahmen - Kläranlagen - Zufuhr von Sauerstoff -> Selbstreinigung - Entfernung von Eisen-III-Phosphat - Entfernen von Faulschlamm Oligotropher See - besitzen tiefes Becken und schmalen Uferbereich, der kaum bewachsen ist. - Enthalten geringe Mengen an Mineralstoffen -Phytoplankton kann nur eingeschränkt wachsen - in der Nährschicht wird daher wenig Biomasse produziert -> Wasser klar und blau - geringe Tote Biomasse auf dem Grund -> kann vollständig von Destruenten abgebaut werden Hierbei wenig Sauerstoff benötigt und gleichzeitig nur wenig CO2 freigesetzt CO₂ U 0₂ NO₂ NHA+ Eutropher See Flaches Becken und großen Bereich aus dem Wasser in den See hinein fließt Hoher Mineralstoffgehalt -> hohe Produktion an Biomasse in der Nährschicht Abbau toter Biomasse -> vollständiger Verbrauch von O2 -> es entstehen an erobern Bedingungen H₂S PO 3 Faulschlammbildung -> bei Abbau entstehen giftige Verbindungen zum Beispiel Schwefelwasserstoff während Herbstzirkulation werden diese verteilt und sind schädigend Gefahr des Umkippens Nährschicht CO₂ NO₂ 2 Stoffverteilung im oligotrophen See am Ende der Sommerstagnation Kompen- sations- schicht Zehrschicht Nährschicht Faul- schlamm Boden Kompensationsschicht 4 Stoffverteilung im eutrophen See am Ende der Sommerstagnation Zehrschicht -Boden Oligotropher und eutropher See im Vergleich Oligotropher See blau, klar Farbe im Sommer Nährstoffgehalt Artenvorkommen Nahrungskreislauf Seestruktur Nährschicht Zehrschicht Beispiele nährstoffarm: - geringer Phosphatgehalt geringe Biomasse - wenig Phytoplankton - wenig Pflanzen - wenige Arten und Individuen geringe Photosyntheserate tiefes Becken - steiles Ufer geringer Pflanzenbewuchs Nährschicht klar - wenig Phytoplankton - relativ viel 02 Hochgebirgsseen Eutropher See grünlich nährstoffreich: - hoher Phosphatgehalt - viel Biomasse - viel Phytoplankton Ufer mit dicht bewachsener Verlandungszone - viele Arten und Individuen hohe Photosyntheserate - flaches Becken flaches Ufer starker Pflanzenbewuchs - Nährschicht mit sehr viel Phytoplankton - geringer 02-Gehalt, da die abgestorbene Biomasse zersetzt werden muss Seen mit starker Abwasserbelastung 4711 Phosphat Phosphat Eisen- phosphat Phosphatfalle lebende Biomasse Phosphatkreislauf Phosphat Nährschicht Kompensations- schicht aerobe Bedingungen Zehrschicht Boden Phosphat Phosphat anaerobe Bedingungen Phosphat Kreislauf in einem Oligotrophen See lebende Biomasse Phosphat Nährschicht Kompensations- Phosphat schicht Zehrschicht Eisen- phosphat Faulschlamm Phosphatquelle-Boden -Phosphationen werden im Epilimnion von Phytoplankton aufgenommen und in organische Verbindungen eingebaut - Stirbt Phytoplankton ->tote Biomasse wird unter Aeroben Bedingungen abgebaut - Phosphat- lonen werden freigesetzt und können im Epilimnion wieder von Produzenten aufgenommen werden - In der Zehrschicht werden sie an Eisen-lonen gebunden - eisenphosphat lagert sich in Bodenschicht ab ( Phosphat wird dem Kreislauf Entzogen) -> Phosphatfalle Dies wird durch Sommerstagnation verstärkt, da durch stabile Schichtung kein stoffaustausch erfolgt. Entwicklung von Plankton wird gebremst Phosphatkreislauf im eutrophen See - Viel tote Biomasse - Wird in zehrschicht abgebaut und fällt als Faulschlamm an. Hier herrschen anaeroben Bedingungen. - Ohne Sauerstoff werden die freigesetzten Phosphat- lonen nicht gebunden - Phosphationen lösen sich aus der Bodenschicht und dem Faulschlamm und hen dessen Konzentration Sommerstagnation verstärkt die Anreicherung an Phosphat, da kein Austausch Niederschläge NO₂ NH₂+ NO3 www Nitratbakterien NO₂ Nitrit- bakterien Phyto- Zoo- plankton plankton NH₂+ tote Biomasse Stickstoffkreislauf -Fische NH3 →Destruenten Diffusion stickstoff- fixierende Bakterien Wassertiefe [m] 15 NO3 NH 0₂ 2 10 12 Sauerstoff- und lonen-Konzentration [mg/l] 1. Stickstoff in der Atmosphäre 2. Durch Niederschläge gelangen Nitrat und Ammonium in das Wasser 3. Durch Diffusion gelang Stickstoff in das Wasser 4. Phytoplankton nimmt Nitrat und Ammonium auf 5. Phytoplankton wird vom Zooplankton gefressen 6. Zooplankton wird von Fischen gefressen 7. abgestorbenes Phytoplankton, zooplankton und tote Fische bilden die organischen Abfälle 8. Destruenten zersetzen die Abfallstoffe in Ammoniak 9. Ammoniak oxidiert zu Ammonium stehen im GG, wo es liegt hängt am pH Wert 10. In einem sauerstoffhaltigen Gewässer werden Ammonium-Ionen von Nitritbakterien zu Nitrit- lonen NO2- 11. weiter von Nitratbakterien zu Nitrat- lonen NO3- oxidiert 12. können dann wieder vom Phytoplankton aufgenommen werden ->Stickstoff Kreislauf schließt sich Bewertung eines ökologisch-sozialen Dilemmas Merkmale - verschiedene Parteien nutzen eine selbst regenerierende Ressource - Ressourcen wird durch über Nutzung geschädigt oder ausgelöscht - eine verstärkte Nutzung erfolgt insbesondere aus ökonomischen Gründen - keine der Parteien kann das Ausmaß der Nutzung bestimmen Hoher Gewinn 3 Das Dilemma Dilemma: es muss eine Entscheidung getroffen werden zwischen Handlungsmöglichkeiten mit jeweils gegensätzlichen Folgen Zeitliche Falle Der Gewinn aus der Nutzung des Umweltgutes entsteht sofort, durch etwaige Übernutzung entstehende Verluste aber zeitverzögert Z.B Giftstoffe Können sich in der Nahrungskette anreichern und nach einiger Zeit Fischsterben bewirken Räumliche Falle Schäden treten nicht immer in den Regionen auf, in denen sie verursacht werden Z.B eine Stadt spart Kosten für Kläranlage leiten also ungeklärte Abwässer ein -> der Schaden betrifft andere Kommunen -> Trinkwassergewinnung erschwert Soziale Falle Gewinn bei der Nutzung der Ressourcen kommt nur wenigen Beteiligten zugute, der Schaden betrifft jedoch alle Ökonomie = Lehre von der Wirtschaft In der Wirtschaft bedeutet ökonomisches Handeln, dass man effizient zum Wohle des Wirtschaftswachstum agiert. Z.B. ungeklärte Abwasser sparen Kosten -> Kommunen müssen jedoch mehr Geld für die Sanierung des Flusses oder für Trinkwasseraufbereitung ausgeben Erhalt der Ressource