Lotka-Volterra-Regeln und ökologische Anpassungen

Dieser Abschnitt behandelt die Lotka-Volterra-Regeln, die die Räuber-Beute-Beziehung beschreiben, sowie wichtige ökologische Anpassungsregeln.

Die Lotka-Volterra-Regeln, entwickelt 1925/26, beschreiben die Dynamik zwischen Räuber- und Beutepopulationen:

1. Erste Lotka-Volterra-Regel:

Quote: "Die Individuenzahl von Räuber und Beute schwanken auch bei konstanten Bedingungen periodisch, dabei sind die Maxima der Populationsgrößen phasenweise verschoben."

2. Zweite Lotka-Volterra-Regel:

Quote: "Bei unveränderten Umweltbedingungen bleiben die Mittelwerte der Populationsdichten von Räuber und Beute über längere Zeit konstant."

3. Dritte Lotka-Volterra-Regel:

Quote: "Nach einer gleich starken Verminderung von Räuber und Beute, nimmt die Individuenzahl der Beute schneller wieder zu als die des Räubers."

Highlight: Die dritte Regel ist besonders nützlich für die Landwirtschaft und den Einsatz von Pestiziden, da sie erklärt, warum sich Schädlinge nach einer Bekämpfung oft schneller erholen als ihre natürlichen Feinde.

Es ist wichtig zu beachten, dass das Lotka-Volterra-Modell nur bedingt auf reale Ökosysteme übertragbar ist, da es von vereinfachten Annahmen ausgeht:

• Der Räuber ernährt sich nur von einer Beuteart
• Die Beute findet stets genügend Nahrung
• Eine Erhöhung der Populationsdichte der Beute führt zu keiner dichteabhängigen Einschränkung durch die Umwelt

Neben den Lotka-Volterra-Regeln werden zwei wichtige ökologische Anpassungsregeln vorgestellt:

1. Allen'sche Regel:

Definition: "Bei verwandten Säugetierarten sind die Körperanhängsel in kalten Gebieten relativ kürzer ausgebildet als in wärmeren Gebieten."

Diese Regel erklärt sich durch die Thermoregulation bei homoiothermen $gleichwarmen$ Lebewesen. In wärmeren Gebieten ermöglichen größere Körperoberflächen eine bessere Wärmeabgabe, während in kälteren Gebieten kleinere Oberflächen die Wärmespeicherung begünstigen.

2. Bergmann'sche Regel:

Definition: "Bei verwandten Säugetierarten ist die Körpergröße von Individuen in kalten Gebieten größer als die der Individuen in wärmeren Gebieten."

Diese Regel basiert auf dem Verhältnis von Oberfläche zu Volumen bei Tieren unterschiedlicher Größe. Größere Tiere haben ein kleineres Verhältnis von Oberfläche zu Volumen, was die Wärmespeicherung in kalten Gebieten begünstigt. Kleinere Tiere haben hingegen ein größeres Oberflächen-Volumen-Verhältnis, was eine bessere Wärmeabgabe in warmen Gebieten ermöglicht.

Highlight: Mit steigender Größe wächst das Volumen in der dritten Potenz, während die Oberfläche nur in der zweiten Potenz zunimmt. Dies erklärt die unterschiedlichen Thermoregulationsstrategien bei Tieren verschiedener Größe.

Es ist wichtig zu beachten, dass sowohl die Allen'sche als auch die Bergmann'sche Regel Ausnahmen haben können, die durch spezifische Anpassungen oder ökologische Faktoren bedingt sind.

Populationsfaktoren und Wachstumsstrategien

Dieser Abschnitt befasst sich mit den grundlegenden Faktoren, die die Populationsdynamik beeinflussen, sowie mit verschiedenen Wachstumsstrategien von Populationen.

Die Populationsdichte, definiert als die Anzahl der Individuen in einer Population, wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst. Diese lassen sich in zwei Hauptkategorien einteilen:

1. Dichteunabhängige Faktoren: Diese beeinflussen die Sterberate unabhängig von der Populationsdichte.

Beispiele für dichteunabhängige Faktoren: Nicht spezifische Räuber, abiotische Faktoren, Katastrophen, nicht ansteckende Krankheiten und interspezifische Konkurrenz.

2. Dichteabhängige Faktoren: Der Einfluss dieser Faktoren auf die Sterberate hängt von der Populationsdichte ab.

Beispiele für dichteabhängige Faktoren: Räuber-Beute-Beziehungen $artspezifische Räuber$, Parasiten, Infektionskrankheiten, intraspezifische Konkurrenz, Stress $Gedrängefaktor aufgrund von Knappheit eines Faktors$, Ressourcen und Lebensraum.

Das Populationswachstum unterliegt ständigen Schwankungen und beschreibt die Veränderung der Individuenzahl einer Population im Laufe der Zeit. Es werden zwei Hauptformen des Wachstums unterschieden:

1. Exponentielles Wachstum: Hierbei verdoppelt sich die Populationsgröße innerhalb eines bestimmten Zeitraums. Dies ist charakterisiert durch eine hohe Vermehrungsrate, bedingt durch hohe Geburten- und niedrige Sterberaten.

Highlight: Exponentielles Wachstum tritt nur unter idealen Bedingungen mit unbegrenzten Ressourcen auf, was in der Natur selten vorkommt und eher Laborbedingungen entspricht.

2. Logistisches Wachstum: Unter natürlichen Bedingungen führt die Begrenzung von Ressourcen dazu, dass die Sterberate steigt und die Geburtenrate sinkt. Das Wachstum geht in ein logistisches Muster über, bei dem sich die Population einer Kapazitätsgrenze annähert.

Definition: Die Kapazitätsgrenze ist der Punkt, an dem die Geburtenrate der Sterberate entspricht und ist von der Verfügbarkeit der Ressourcen abhängig.

Im Kontext der Fortpflanzungsstrategien werden zwei Haupttypen unterschieden:

1. R-Strategen:

Definition: R-Strategen sind Arten, die sich auf eine schnelle Vermehrung und Besiedlung neuer Lebensräume spezialisiert haben.

Charakteristika von r-Strategen sind:

• Kurze Zeit bis zur Geschlechtsreife
• Frühe erste Reproduktion
• Viele, aber kleine Nachkommen
• Keine oder geringe elterliche Fürsorge
• Hohe Reproduktionsrate
• Geringe Lebenserwartung
• Hohe Sterberate

2. K-Strategen:

Definition: K-Strategen sind Arten, die an der Grenze der Kapazität ihres Lebensraums leben und sich auf die Produktion weniger, aber gut angepasster Nachkommen spezialisiert haben.

Charakteristika von K-Strategen sind:

• Lange Zeit bis zur Geschlechtsreife
• Späte erste Reproduktion
• Wenige, aber große Nachkommen
• Ausgeprägte elterliche Fürsorge
• Hohe Lebenserwartung
• Langsame Entwicklung
• Niedrige Reproduktions- und Sterberate

Die Räuber-Beute-Beziehung ist ein wichtiges Konzept in der Populationsökologie. Hierbei beeinflussen sich die Populationsdichten von Räuber und Beute gegenseitig:

Highlight: Eine Zunahme der Beutedichte führt zeitversetzt zu einer Zunahme der Räuberdichte, während eine hohe Räuberdichte zu einer niedrigen Beutedichte führt.

Diese Beziehung kann durch Regelkreise dargestellt werden, wobei positive $+$ und negative $-$ Einflüsse berücksichtigt werden.