Ökologische Begriffe und Abiotische Umweltfaktoren

Die Ökologie untersucht das Zusammenspiel zwischen Organismen und ihrer Umwelt auf verschiedenen Ebenen:

• Autökologie: Beschäftigt sich mit einzelnen Organismen
• Populationsökologie: Untersucht Fortpflanzungsgemeinschaften
• Ökosystemforschung (Synökologie): Erforscht ganze Ökosysteme

Ein Ökosystem besteht aus:

• Biotop: Lebensraum aus unbelebten (abiotischen) Faktoren
• Biozönose: Lebensgemeinschaft der Lebewesen (biotische Faktoren)

Abiotische Umweltfaktoren

Abiotische Umweltfaktoren sind Einwirkungen der unbelebten Natur auf Lebewesen.

Temperatur

• Beeinflusst die Reaktionsgeschwindigkeit biologischer Prozesse
• RGT-Regel: Bei 10°C Erhöhung wird die Reaktionsgeschwindigkeit um das 2-4fache erhöht
• Organismen sind entweder gleichwarm (homoitherm) oder wechselwarm (poikilotherm)

Wichtiger Begriff: Gleichwarme Tiere (Homoitherme) halten eine stabile Körpertemperatur aufrecht, was Stoffwechselprozesse begünstigt, aber energetisch aufwendig ist. Wechselwarme Tiere (Poikilitherme) passen ihre Körpertemperatur an die Umgebung an.

Licht

• Sonnenlicht als Grundlage des Lebens (besonders für Fotosynthese)
• Pflanzen reagieren auf Licht durch:
  • Fototropismus: z.B. drehen sich Sonnenblumen zur Sonne
  • Cryptochrome: Steuern viele Entwicklungen der Pflanze
  • Fotoperiodismus: Reaktion auf Tageslänge $Kurztag- und Langtagpflanzen$

Wasser

• Grundlage des Lebens und Lebensraum für viele Organismen
• Dient als Ausgangsstoff für chemische Reaktionen (z.B. Fotosynthese)
• Hilft bei der Temperaturregulation (Transpiration)

Pflanzen haben verschiedene Anpassungen an die Wasserverfügbarkeit entwickelt:

• Wasserpflanzen: Dünne Blätter, fehlende Kutikula, reduziertes Wurzelsystem
• Feuchtpflanzen: Großflächige Blätter, dünne Kutikula, flaches Wurzelsystem
• Trockenpflanzen: Kleine oder eingerollte Blätter, dicke Kutikula, ausgedehntes Wurzelsystem

Anpassungsmechanismen: Die verschiedenen Klimazonen der Erde (von den Eiswüsten über die feuchten Mittelbreiten bis zu den immerfeuchten Tropen) haben zur Entwicklung spezifischer Anpassungen bei Pflanzen und Tieren geführt, besonders hinsichtlich des abiotischen Faktors Wasser.

Biotische Umweltfaktoren

Biotische Umweltfaktoren sind alle Einwirkungen auf einen Organismus, die von anderen Lebewesen ausgehen. Diese können innerhalb einer Art (intraspezifisch) oder zwischen verschiedenen Arten (interspezifisch) wirken.

Beispiele für biotische Faktoren:

• Konkurrenz (um Nahrung, Lebensraum)
• Beutetiere und Räuber
• Parasiten
• Symbiosen

Parasitismus (+/-)

Beim Parasitismus wird der Wirtsorganismus geschädigt, aber nicht sofort getötet:

• Vollparasiten: Leben vollständig auf Kosten des Wirtes
• Halbparasiten: Schädigen den Wirt, töten ihn aber nicht

Verschiedene Formen des Parasitismus:

1. Nach räumlichem Vorkommen:

   • Endoparasiten: Leben im Inneren des Wirtes (z.B. Bandwurm)
   • Ektoparasiten: Leben auf der Oberfläche des Wirtes (z.B. Zecken)

2. Nach Dauer:

   • Temporäre Parasiten: Suchen den Wirt nur kurzzeitig auf (z.B. Stechmücken)
   • Stationäre Parasiten: Bleiben dauerhaft mit dem Wirt verbunden (z.B. Flöhe)

3. Nach Notwendigkeit:

   • Obligatorische Parasiten: Sind zwingend auf einen Wirt angewiesen (z.B. Viren)
   • Fakultative Parasiten: Können auch ohne parasitische Phase leben

Anpassungen bei Parasiten: Parasiten entwickeln spezielle Anpassungen wie Haft- und Klammerorgane (Flöhe), Saugorgane (Mücken, Zecken), Rückbildung unnötiger Organe und extrem hohe Eizahlen zur Sicherung der Fortpflanzung.

Symbiose (+/+)

Symbiose ist eine Lebensgemeinschaft artverschiedener Organismen mit gegenseitigem Nutzen:

• Ektosymbiose: Der Symbiont lebt außerhalb des Wirts (z.B. Einsiedlerkrebs mit Seeanemone)
• Endosymbiose: Der Symbiont lebt innerhalb des Wirts (z.B. Korallen mit Algen)

Nach Intensität unterscheidet man:

• Mutualismus: Regelmäßige Symbiose, die nicht überlebensnotwendig ist (z.B. Ameisen und Blattläuse)
• Eusymbiose: Symbionten sind ohne Partner nicht lebensfähig (z.B. Flechten)

Räuber-Beute-Beziehung (+/-)

Die Räuber-Beute-Beziehung ist entscheidend für die Stabilität im Ökosystem:

• Räuber reduzieren die Anzahl der Individuen in der Beutepopulation
• Zwischen Räuber- und Beutepopulationen besteht eine Wechselwirkung, die oft in Zyklen verläuft

Lotka-Volterra-Regeln:

1. Periodische Populationsschwankungen: Die Populationsgrößen schwanken periodisch und phasenverzögert
2. Konstanz der Mittelwerte: Die durchschnittliche Populationsgröße bleibt langfristig konstant
3. Störung der Mittelwerte: Bei gleichmäßiger Dezimierung erholt sich die Beutepopulation schneller

Wichtiges Konzept: Koevolution: In der Räuber-Beute-Beziehung entwickeln Räuber spezialisierte Jagdstrategien (längere Krallen bei Greifvögeln), während Beutetiere Schutzvorrichtungen entwickeln (Gift, Stacheln, Tarnung). Diese gegenseitige Anpassung führt zu einem evolutionären Wettrüsten.

Die biotischen und abiotischen Faktoren wirken im Ökosystem zusammen und beeinflussen sich gegenseitig. Im Boden beispielsweise wirken abiotische Faktoren $Temperatur, Feuchtigkeit, pH-Wert$ gemeinsam mit biotischen Faktoren (Konkurrenz, Feinde, Parasiten) auf die Organismen ein.