Ökosystem See & Umweltfaktoren | Ökologie

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Gesamtheit der biotischen & abiotisch- en Umweltfaktoren, innerhalb derer eine Art selbst ökologische Funktionen ausüben & überleben kann Lebewesen, welche ihre Körpertemperatur nicht konstant aufrecht halten können & somit ihre Regulation ihrer Temperatur auf die Umwelt angewiesen sind OKOLOGISCHE EBENEN (AQUATISCHER BEREICH) Tropos- phäre Biosphäre Hydro- Biosphäre aquatische Biome marine Biome Biome Biotop Geo- Biosphäre terrestische Biome Limnische Biome Ökosystem See Biozonase ↑ Population 2 biotische & abiotische Faktoren BIOTISCHE FAKTOREN Die biotischen Faktoren beschreiben die Wechselwirkungen, Bezieh- ungen & Interaktionen von Lebewesen in einem Ökosystem. Sie können innerhalb einer Art (intraspezifisch) & zwischen ver- schiedenen Arten (interspezifisch) auftreten.: biotischer Faktor Symbiose (interspezifisch) Parasitismus (interspezifisch) Räuber - Beute- Beziehung (interspezifisch) Nahrungsbezieh- ungen (interspezifisch) Parabiose (interspezifisch) Zusammenleben zweier Arten, aus dem beide einen Vorteil ziehen Parasiten ernähren sich von ihren Wirten. Die Beziehung schadet oder tötet dem Wwirt. Der Parasit zieht einen alleinigen Vorteil aus der Beziehung. Konkurrenz (inter- & intraspezi- fisch) Abhängig davon, wie viele Räuber es im Ver- hältnis zur Beute gibt, schwankt auch die Populationsdichte der jeweils anderen Art (Lotka Volterra Regeln"). In der Beziehung profitiert alleinig der Räuber. Amensalismus eine Art wird durch eine andere ohne er- (interspezifisch) sichtlichen Vorteil geschädigt bzw. beein- trächtigt (Form der Antibiose) Zuordnung von Fressfeinden & Nahrung zu einem Lebewesen Beziehung zwischen Lebewesen, aus der bei- de einen Vorteil ziehen, ohne, dass sich die Individuen gegenseitig beeinflussen. Krankheitserreger Krankheitserreger schaden den Lebewesen, (interspezifisch) die sie befallen Lebewesen mit ähnlichen Ansprüchen, be- wohnen eine ähnliche ökologische Nische. Dadurch stehen sie in direkter Konkurrenz zueinander. Die unterlegene Art versucht die Konkurrenz zu meiden & ihre Lebens- ansprüche anzupassen. M Soziale Verbände (intraspezifisch) Sexualpartner (intraspezifisch) abiotischer Faktor ABIOTISCHE FAKTOREN Abiotische Umweltfaktoren sind die nicht belebten Bestand- teilen eines Ökosystems, die mit anderen unbelebten oder Lebenden Elementen in Wechselwirkung & Interaktion stehen. Licht Wasser Salinitat pH-Wert Temperatur Klima Boden Gruppenbildung innerhalb einer Art, um sich vor Fressfeinden zu schützen Relief Wahl der Sexual partner nach bestimmen Merkmalen Sonnenlicht beeinflusst Aktivität & Stoff- wechsel verschiedener Lebewesen Lebensnotwendig für alle Lebewesen, um nicht auszutrocknen Salzgehalt des Wassers vor allem Tiere, die im Wasser Leben & Pflanzen brauchen einen bestimmten pH- Wert (sauer oder basisch), um zu über- Leben Jedes Lebewesen kann nur innerhalb be- stimmter Luft- bzw. Wassertemperatur überleben Sonneneinstrahlung & Temperatur (ther - mische Faktoren) Luftfeuchtigkeit, Niederschlag & Schnee- decke (Hygrische Faktoren) Nebel, Wild, Blitze (Wettererscheinungen) Alle Lebewesen sind auf bestimmte klima- tische Bedingungen angewiesen, um sich auszubreiten zu können. der Humusgehalt, die geologischen Aus- gangsmaterialien, die Feuchtigkeit & der pH-Wert des Bodens beeinflusse, welche Pflanzen dort wachsen können. Hangausrichtung & -neigung haben eine Aus- wirkung auf die bauer der Sonnenein- Stoffkonzentration Mechanische Faktoren strahlung & bestimmen Wetterseite, was wiederum beeinflusst welche Pflanzen & Tiere sich dort ansiedeln hohe Nährstoff konzentration lässt Pflanzen gut wachsen eine hohe Gift- & Schadstoffkonzentra- tion ist für Lebewesen gesundheits- schädlich Wind, Schneelast, 5 Wirkungsgefüge Die Umwelt jedes Lebewesen ist von einer Vielzahl abiotischer Faktoren gekennzeichnet. Diese beeinflussen biologische Prozesse & damit auch die Verbreitung der verschiedenen Arten. Die Umwelt- faktoren wirken jedoch nicht isoliert. Vielmehr ist die Reaktion eines Lebenwesens das Ergebnis aus dem Wirkungsgefüge der Einzelfaktoren. WIRKUNGSGESETZ DER UMWELTFAKTOREN Die Faktoren, die am weitesten vom Opti- mum entfernt sind, bestimmen das Überleben & die Häufigkeit einer Art in einem Lebensraum. MINIMUMGESETZ bas Minimumgesetz von Justus von Liebig (1803-1873) besagt, dass die Wirkung eines Faktors umso großer ist, je mehr er sich im Minimum befindet. Minimum ABER: Erhöht man im Versuch die Konzentration eines Minimum- faktors, so steigt der rtrag nicht Unear mit dem Faktor an. Vielmehr steigert der Minimumfaktor den Ertrag umso stärker, je weiter die anderen Faktoren im Optimum sind. 1 Röhricht- zone Zonierung & Schichtung eines Sees Pelagial I Schwimm- 1 Tauch- & I I blattzone 'Unterwasser zone uferzone (Litoral) Benthal I gelöster Sauerstoff Tiefenzone (Profun- dal) traphogene Nährschicht Licht (Licht) kompensa- tionsschicht tropholytische zehrschicht 0₂ Mineral- stoppe 7 VERTIKALE ZONIERUNG Oberschicht (= trophogene Nährschicht/ Epilimnion): Aufbau von Biomasse durch Mikroorganismen, die Fotosynthese betreiben Produktion des Sauerstoffs ist höher als der Verbrauch (Licht) Kompensationsschicht/Metalimnion. - trennt Ober- & Tiefenschicht voneinander - es dringt nur noch wenig Licht vor Produktion des Sauerstoffs ist gleich hoch wie der Verbrauch →→ Lage der Schicht ist abhängig von der Klarheit des Wassers & Lichteinstrahlung Tiefenschicht (= tropholytische zehrschicht/ Hypolimnion). - nahezu lichtlas → keine Fotosynthese möglich hauptsächlich sauerstoffverbrauchende, remineralisierende Abbauprozesse höherer Mineralstoffgehalt HORIZONTALE ZONIERUNG Benthal (gesamte Seeboden): - setzt sich aus Litoral & Profundal zusammen: Uferzone (Litoral): - lässt sich in Rohricht-, Schwimmblatt - & Tauch- und Unter- wasserzone gliedern Röhrichtzone: Pflanzengürtel am Seeufer - stellt übergangsbereich zu angrenzenden Ökosystem dar sehr artenreich - dort wachsen z. B. Schilf & Binsen Schwimmblattzone: - dort wachsen Pflanzen, deren Blätter mit der Untersei- te auf dem Wasser aufliegen; z.B. Seerosen & Laichkraut Tauch- oder Unterwasserzone. - dort wachsen Pflanzen, die vollständig Unterwasser wach- sen bzw. im Wasser stehen; Z.B. Tausendblatt, Homblatt & Wasserpest Tiefenzone (profundal): Seegrund Lichtfreie Zone ohne Pflanzen Pelagial (Freiwasserzone → gesamte Wasserfläche) ∞ See im Jahresverlauf SOMMER Im Sommer besitzt der See ein charakteristisches vertikales Temperaturprofil. Das warme Oberflächenwasser des Epilimnion weist große Temperaturschwankungen auf. Der Sauerstoffgehalt ist im Epilimnion, durch Wind & die burch- mischung mit Luft, hoch. Der Sauerstoffaustausch zwischen den oberen & unteren Schichten ist weitgehend blockiert. (ਘ) ਕ ਕਰਕ 0 Seetiefe (in m) 8 16 24 0 HERBST Wenn sich das Oberflächenwasser im Wasser auf 4°C abkühlt, können Winde die Wasseroberfläche in Bewegung setzen & eine Voll- zirkulation des gesamten Wasserkörpers bewirken. Dadurch kommt es zu einem Austausch von Sauerstoff & Nährstoffen in allen Schichten & die unterschiedlichen Temperaturschichten verschwin- den. Einen See mit einer zweimaligen Zirkulation im Jahr bezeichnet man als einen dimiktischen See. 8 16 0₂-Gehalt (in mg/L) 5 10 15 24 25 -20°C 20- 6°C 0₂-Gehalt (in mg/L) 10 15 6- 4°℃ 4°C D WINTER Im Winter befindet sich das kälteste Wasser des Sees (0°C) unmit- telbar unter dem Oberflächeneis, in tieferen Schichten wird es immer wärmer & erreicht am Grund eine Temperatur von 4°C. Dies hängt mit der Dichteanomalie des Wassers zusammen. Da die Dichte bei 4°C am größten ist, friert ein See immer von oben nach unten zu. Der Sauerstoffaustausch zwischen den oberen & unteren Schichten ist weitgehend blockiert. Seetiefe (in m) 0 Seetiefe (in m) 8 16 24 0 FRÜHLING Im Frühjahr erwärmt sich das Oberflächenwasser auf 4°C. Winde können an der Wasseroberfläche angreifen & die Wasseroberfläche in eine zyklische Bewegung bringen (, Stromwalze"), welches zu einer vollzirkulation /umwälzung führt. Die Wassertemperatur beträgt im ganzen See ca. 4°C. Durch die Vollzirkulation wird auch das Tiefenwasser mit Sauerstoff & das Oberflächenwasser mit Nährstoffen angereichert. 8 16 0₂-Gehalt (in mg/L) 5 10 15 24 0°C 2 °C 02-Gehalt (in mg/L) 5 10 15 4°℃ 4°C 10 vollständiger Abbau & Remineralisierung des Detritus unter acumuladagold Es entstehen Mineralstoffe : CO₂, NO3- (Nitrat), PO4³- (Phosphat) & SO4²- (Sulfat) Nahrungsketten im See grüne Pflanzen, Algen, Phytoplankton, ei- nige Bakterien (autotroph) + nutzen Energie des Sonnenlichtes: Fo- tosynthese bauen energiereiche Biomasse auf Ş Produzenten (Erzeuger) 10% d. Energie wird weitergegeben 90% d. Energie wird als Wärme frei Primarkonsumenten (Verbraucher) zooplankton, einige kleine Fischarten & z. B. Bisamratten & Biber → ernähren sich von Pflanzen/Produzen- ten & autotrophen Lebewesen { Sekundärkonsumenten { 90% d. Energie wird als Wärme frei kleine Friedfische, Libellenlarven & AM- phibien wie der Teichmolch → ernähren sich von kleinen Würmern & Insektenlarven, die an Pflanzen & im Boden Leben, & von Primärkonsumenten { 10% d. Energie wird weitergegeben 90% d. Energie wird als wärme frei Tetriärkonsumenten größere Raubfische, wie der Fischotter, Hecht & Graureiher { → ernähren sich von Sekundär konsumen- ten: Fische & Amphibien 10% d. Energie wird weitergegeben 90% d. Energie wird als Wärme frei ş Destruenten (zersetzer) Bakterien, die petritus (totes organi- sches Material) zersetzen aerobe Bakterien anaerobe Bakterien * H₂S (Schwefelwasserstoff), NH 3 (Ammoniak) & CH4 (Methan) anaeroben Bedingungen. Es entstehen Schadstoffe: unvollständiger Abbau des betritus & Faulschlammbildung unter 17 Regelprozesse im See Ökosysteme verfügen bis zu einem gewissen Grad über die Fä- higkeit zur Selbstregulation. Unabhängig von Schwankungen in der Umwelt können die Bedingungen im System annähernd konstant erhalten werden (= Homöostase). Durch Regelprozesse (z. B. negative Rückkopplung) puffern Ökosystem Schwankungen in der Umwelt kurzzeitig ab. NEGATIVE RÜCKKOPPLUNG ist ein Regelkreis Anstieg einer Variable führt zur Verringerung einer anderen Variable, die von einander abhängen wird Regelprozess gestört, kann der zustand nicht erhal- ten werden → es kommt zur langfristigen Veränderungen im System LOTKA VOLTERRA REGEL 1. periode Populationsschwan- ken: Anzahl an Räubern & Beute- tieren oder -pflanzen Schwankt periodisch & phasenverzögert 2. Konstanz der Mittelwerte: Populationsgrößen schwanken über einen langen Zeitraum hin- weg um jeweils einen eigenen, festen Mittelwert Populationsgröße A A Beute Zeit Mittel- werte Räuber 3. Störung der Mittelwerte: werden Räuber & Beute im gleichen Verhältnis dezimiert, ver- mehren sich die Beutetiere schneller wieder als die Räuber 12 Umkippen eines Sees EUTROPHIERUNG Unter der Eutrophierung versteht man ein ungebremstes Was- serpflanzenwachstum aufgrund eines Überangebots an Nähr - stoffen. Beeinflusst wird der Vorgang der Eutrophierung durch die Nährstoffe, die schon gelöst oder gut löslich sind & somit von den Pflanzen leichter aufgenommen werden. Das sind in den meisten Fällen Phosphor- & Stickstoffverbindungen. ABLAUF EINER EUTROPHIERUNG 2. Wasserpflanzen nehmen Nährstoffe auf & wachsen Bildung einer Schicht mit Algen an der Wasserober - fläche (= Algenblüte) 3. Selbstreinigungsfähigkeit d. Sees wird durch anstei - gende Nährstoffe überschritten 5. es entsteht viel Biomasse: tote Biomasse sinkt zu Boden aerobe Bakterien bauen betritus ab (wenn 0₂ vorhan- den ist) ist der Sauerstoff verbraucht, bilden anaerobe Bakterien Faulschlamm & -gase durch die anaeroben Verhältnisse läst ggf. die Phos- phat falle aus → Phosphat wird frei & steigert das Wachstum der Wasserpflanzen 7. Wasserqualität sinkt weiter & es kommt zum umkip- pen" des Sees 8. Vollzirkulation im Herbst bringt Sauerstoff ins Tiefen- wasser 11 URSACHEN - ungeklärtes Abwasser: enthält viele Phosphate & sorgt für einen starken Überfluss an Nährstoffen 13 - Dünger: durch Überschwemmungen von landwirtschaftlich genutzten & gedüngten Flächen gelangen Nitrate in den See - Fütterung v. Fischen & Wasservögeln: Fischfutter & andere Lebensmittel sind nährstoffreich -Urin: in Badeseen kommt es durch Urin zur Steigerung der natürlichen Nährstoffkonzentration - Phosphatfalle: unter anaeroben Bedingungen wird das zuvor am Grund des Sees gelagerten Eisen-III- Phosphat wieder zu Phosphat reduziert & gelangt in großen Mengen zurück in den Nährstoffkreislauf des Sees. baraus folgt eine Algenblüte FOLGEN · extreme Vermehrung von Algen & anderen Wasserpflanzen - Grünfärbung des Sees durch das Phytoplankton - Vergiftung des Wassers mit Ammoniak, Methan & Schwefel- wasserstoff -Massensterben fast aller Organismen im See (durch Er sticken & Vergiftung) → Verlust der Artenvielfaltig VERLANDUNG & SUKZESSION EINES SEES Die Verlandung ist der Prozess der Auffüllung eines Sees mit organischem Material, wodurch die freie Wasserfläche des Pe- lagials ständig kleiner wird. Dieser Prozess findet in eutrophen Seen statt. - tote pflanzliche & tierische Biomasse sinkt ins profundal betritus wird anaerob & unvollständig abgebaut - eine Schicht aus Faulschlamm wächst am Grund → Seebecken verflacht -Eutrophierung führt zu starkem Pflanzenwachstum im Li- toral (vor allem in der Röhrichtzone) - Pflanzen verdichten sich zu einer schwimmenden Matte" (= Schwingrasen) - abgestorbene pflanzi. Fasern sinken nach unten & verot - ten & -filzen dort - es bildet sich eine Torfschicht → es entsteht ein Verlandungsmoor 14 1. Typ Verlandungsmoor: Niedermoor: nährsalzreich gängige Typ · hat Verbindung zwischen Grundwasser & oberer Torfschicht 2. Typ: Hochmoor/Regenmoor keine Verbindung zwischen Grundwasser & aberer Torfschicht, aufgrund von hoch aufgewachsenen Pflanzenauflage & der darunter liegenden Torfschicht nährsalzarm erhält Feuchtigkeit nur vom Regen •magere Vegetation · Moose & Gräser bilden Torfmoorrasen 15 Interventionen: Umkippen eines Sees Maßnahmen, die das umkippen eines Sees verhindern: AUSBAGGERN DES FAULSCHLAMMS MECHANISCH Pro: einfache Methode; effektiv; Schaden hält sich in Grenzen Kontra: Beschädigung der Uferzone; Entsorgung (?); nicht Nach- haltig, da regelmäßig ausgebaggert werden muss; nicht in jedem See durchführbar; Kosten (?) PHOSPHATFALLE CHEMISCH Bindung der Phosphatfalle mithilfe von Fe³+ (Eisen III - (onen): Eisenphosphat lagert sich am Seegrund & wird durch anaerobe Verhältnisse freigesetzt. Minimum von 0₂ notwendig, damit Phosphat an oxidierte Eisen- ionen binden kann. Pro problemlose Durchführung, effektiv, präventiv ein - setzbar, geringer kostenaufwand Kontra Abhängigkeit von 0₂- Gehalt im See; nur ein Mineral- stoff wird dezimiert; Phosphat ist ein Minimum fak- tor OBERFLÄCHENBELÜFTUNG MECHANISCH Zufuhr von 0₂ (seedberfläche) durch Springbrunnen Pro: Astethik, kostengünstig kontra Brunnen werden Nachts abgestellt, obwohl sie in der zeit am meisten benötigt würden; Absterben von tieri- schen Organismen auf der Oberfläche; Verteilung von O₂ in allen Schichten ist nicht gewährleistet TIEFENBELÜFTUNG MECHANISCH Beförderung des Tiefenwassers in oberen Seeschichten über Säu- Len / Schlausysteme. O₂ wird in die Tiefenschichten eingeblasen Pro: effektive Methode Kontra: burchmischung mit Mineralstoffen (+ Algenwachstum) & giftigen Abbauprodukten → Tiersterben 16 Oligotrophe Seen Oligotrophe (nährstoffarme) Seen sind Gewässer mit wenig Nähr- stoffen & deshalb geringer orga- nischer Produktion. Solche Gewässer haben aft grob- kömnige Uferstrukturen mit gerin- gem Pflanzenbewuchs. Ihr Wasser ist sehr klar & erscheint blau bis dunkelgrün. KENNZEICHEN V. OLIGOTROPHEN SEEN - oft naturbelassen & im Naturzustand - geringe Biomasse -artenreich mit wenig Individuen/geringen Populationen → in allen Trophieebenen nährsalz & nährstoffarm enthält ausreichend / genügend Sauerstoff -klares Wasser - Licht erreicht bis zu 10m Wassertiefe → große trophogene Schicht - aerobe Abbauprozesse - Phosphatfalle im sediment oxidiertes Eisen (Fe³+) an Phos - pha gebunden -keine Faulgase & kein Faulschlamm vorhanden VERÄNDERUNG WÄHREND HERBSTZIRKULATION - weniger Lichteinfall - gleichmäßigere Stoffverteilung in allen Schichten durch die Herbst-/Vollzirkulation 17 STOFFVERTEILUNG IM SOMMER 20 °C 18- 6 °C 4°℃ 0₂ Sauer- stam CO₂ Kohlenstoff- dioxid. NO₂- Nitrat Sediment PO₁3- Phosphat Mesotrophe Seen Epilimnion Metalimnion Hypolimnion Mesotroph nennt man Seen, die sich in einem Übergangsstadium von oligotraph zu eutroph befin- den. 18 Eutrophe Seen Eutrophe (nährstoffreiche) Seen haben einen hohen Nähr - stoff- & Phosphatgehalt & da- her eine hohe Biomasse-pro- duktion. Das Wasser wird durch eine Algenblüte im Frühjahr trüb & meist durch unter - schiedliche Algen grünlich bis gelbbraun gefärbt. KENNZEICHEN V. EUTROPHEN SEEN hohe Biomasse - Produktion - artenarm mit vielen Individuen/ hohen Populationen → in allen Trophieebenen nahrsalz- & nährstoffreich enthält wenig Sauerstoff - trübes Wasser - Licht erreicht bis zu 0,5 m Wassertiefe → kleine trophogene Schicht - anaerobe Abbauprozesse zersetzen nicht vollständi → Faulgase & Faulschlamm - Phosphatfalle im sediment löst aus: reduziertes Eisen (Fe²+) gibt Phosphat frei erhöht bereits hohen Phosphatgehalt im See VERÄNDERUNG WÄHREND HERBSTZIRKULATION · das Wasser kühlt ab - geringer Lichteinfall: weniger Fotosynthese & Sauerstoff - Angleichen der Nährstoffgehalte durch Zirkulation (immer noch nicht gleichmäßig) 19 STOFFVERTEILUNG IM SOMMER 20 °C 18- 6 °C 4°C 0₂ Sauer- stop CO₂ Kohlenstom- dioxid NO₂ Nitrat NH4 Ammonium 2- PO4³ SO² H₂S -2 Phosphat Sulfat Faulschlamm Sediment Schwefel- wasserstaff Hypertrophe Seen Epilimnion Metalimnion Hypolimnion Hypertroph oder polytroph wer- Seen genannt, bei denen der Nährstoffgehalt & damit die Biomassen - Produktion so hoch sind, dass bis zum Ende der Sommerstagnation der sauer- stoff im Hypolimnion weitge- hend aufgebracht ist. Es kann zu einem Fischsterben kommen. 20 Intensität der Lebensvorgänge Pessimum Minimum Tolernzkurve Optimum 22:04 02 OCUSE m Intensität des Umweltfaktors Toleranzbereich Präferendum: bevorzugter Lebensbereich optimale Funktion Toleranzbereich: Bereich, in dem die Existenz einer Art möglich ist Pessimum Pessimum: äußerster Lebensbereich, in dem eine Art überlebensfähig ist → kaum bis keine Lebensvorgänge (Fortpflanzung, Aktivität, ...) Optimum: bester bzw. optimaler Lebensbereich Maximum EURYÖKE & STENOKE ARTEN Die Begriffe, Euryök" & "Stenök" werden verwendet, um die Größe des Toleranzbereichs zu beschreiben.: Arten, die Schwankungen verschiedener umweltfaktoren gut er- tragen können & somit einen breiten Toleranzbereich besitzen, kön- nen an vielen Orten & in verschiedenen Okosystemen vorkommen. Sie sind euryok/eury potent. 21 Arten, die empfindlich gegenüber Schwankungen der Umweltfak - toren sind, sind stenök/stenopotent & besitzen einen schmalen Toleranzbereich. Sie sind an ganz spezifische Lebensräume ange- passt. PHYSIOLOGISCHE POTENZ Die physiologische Potenz betrachtet den Wertebereich, den ein be- stimmter umweltfaktor annehmen muss, damit ein Individuum grundsätzlich kann. Es ist die Fähigkeit eines Organismus in einer Reinkultur (unter Laborbedingungen), ohne Wirkung der Konkurrenz durch andere Organismen, Schwankungen eines Umweltfaktors innerhalb des Toleranzbereiches zu ertragen. Z.B.. Vitalität z. B.: Vitalität umweltfaktor Vitalität umweltfaktor ÖKOLOGISCHE POTENZ Die ökologische Potenz betrachtet, welche Ausprägungen die um- weltfaktoren unter tatsächlichen Lebensbedingungen haben können. Es beschreibt die Fähigkeit der Organismen einer Biozönose, Schwan- kungen von Umweltfaktoren bei gleichzeitiger Einwirkungen von Konkurrenz durch andere Organismen der Biozönose innerhalb des Toleranzbereiches auszuhalten. eryoke Art Umweltfaktor stenoke Art 22 Winterschlaf, -ruhe & -starre WINTER SCHLAF zustand, in dem bestimmte Tiere mithilfe gesenkter Körper- temperatur ohne zu Fressen überwittern. → z. B.: Igel, Murmeltier, Fledermaus, Siebenschläfer, Feldham- ster, Haselmaus → homojo-/endotherm - suchen einen geschützten Platz (Nest) & isolieren diesen mit Gras oder Wolle - schlafen fast den ganzen Winter fressen währenddessen nicht - wachen selten auf, um sich zu entleeren - entspricht nicht dem Schlaf, wie wir ihn kennen Veränderungen im Körper: - Körpertemperatur sinkt stark ab: beim Igel von 36°C auf 8-10 °C - Atmung wird weniger & es kann zu minuten langen Atempau- sen kommen: beim Igel von 40-50 auf 1-2 mal pro Minute Herz schlägt deutlich seltener: beim Igel von 200 bpm auf 5 bpm → dient dem Sparen von Energie wenn sie zu oft aufgeweckt werden (durch zu niedrige Temperaturen oder den Menschen), kostet das viel Energie → könnte Lebensgefährlich sein WINTERRUHE Zustand, der dem Winterschlaf ähnelt, jedoch von Wachpha- sen zum Fressen unterbrochen werden. → Z. B. Braunbär, Eichhörnchen, bachs, Waschbär, Biber → homojo- /endotherm halten Winterruhe in frostgeschützten Höhlen - schlafen nicht so fest - wachen mehrmals auf, um zu fressen: Eichhörnchen fressen nur halb so viel wie im Sommer - je kälter es ist, desto länger ruhen die Tiere, um (mehr) Energie zu sparen Veränderungen im Körper: Atmung wird weniger Herz schlägt langsamer → Veränderungen nicht so stark wie beim Winterschlaf - ! Körpertemperatur sinkt nicht ! 23 WINTERSTARRE Zustand, in dem viele Tiere überwintern, die ihre Körpertem- peratur an die Außentemperatur anpassen. → z. B.: Fische, Insekten, Amphibien, Reptilien, andere Wirbel- Lose → pokilo-/ ektotherm - Vergraben sich häufig im Boden, um sich vor Frost zu schützen - Körper der Tiere erstarren, wenn die Temperaturen sehr nie- drig sind verbrauchen kaum Energie Winterstarre endet, wenn es wärmer wird Tiere wachen zwischendurch nicht auf - fressen nicht Veränderungen im Körper: atmen sehr wenig · Herzschlag sinkt stark ab Körpertemperatur turen können Temperaturen unter 0°C überleben → besitzen „Frostschutz", die die Flüssigkeiten im Körper (z. B. Blut) vorm Einfrieren schützen haben Augen während der Winterstarre offen sinkt mit den (kalten) Außentempera- VERGLEICH WINTERSCHLAF, - RUHE & -STARRE Winterschlaf homoiotherm/ homoiotherm pokilotherm Körpertempe- ratur Herzschlag Atmung Aufwachen Fressen sehr niedrig sehr langsam sehr gering selten nein Winterruhe homoiotherm keine starke Veränderung langsam gering ja ja ja Winterstarre pokilotherm sinkt mit Au- Bentemperatur sehr langsam sehr gering hein nein Ausscheidung ja Kälteschutz schlafen in iso- ruhen in frost- vergraben sich 24 nein Liertem Nest, angefressene Fettpolster geschützter Höhle, angefres- sene Fettpol- ster aft unter der Erde, Frost - schutz im Blut 25 tiergeographische Regeln Die Bergmann'sche & Allen'sche Regel gehören zu den ökogra- phischen Regeln / Klimaregeln/ tiergeographischen Regeln. Sie beschrei- ben, dass sich nah verwandte Arten anhand unterschiedlicher Merkmale wie der Körpergröße oder der Farbe unterscheiden, wenn sie in verschiedenen geographischen Zonen Leben. Die Ausprägung der einzelnen Merkmale ist abhängig vom klima. REGEL BERGMANN'SCHE Die Bergmann'sche Regel besagt, dass die durchschnittliche Körpergröße von nahe verwandten Arten gleichwarmer Tiere zu den Polen hin ansteigt. : Je kälter die Region, desto größer das Körpervolumen / die Art! Begründung: Andert sich die Größe eines Körpers, so ändert sich das Verhältnis zwischen Oberfläche & Volumen. Die Oberfläche wächst quadra- tisch & somit langsamer als das Volumen, welches kubisch zu- nimmt. Jeder Körper tauscht Wärme über die Oberfläche mit der um- gebung; ber Wärmeaustausch ist bei großen Tieren geringer als bei kleinen, da das Oberflächen-Volumen - Verhältnis geringer ist. ALLEN'SCHE REGEL Die Allen'sche Regel besagt, dass bei nahen Verwandten gleich- warmen Organismen die relative Länge der Körperanhänge (Extremitäten, Schwanz, Ohren) in kalten Klimazonen geringer ist als bei verwandten Arten & Unterarten in wärmeren Gebie- ten. Je kälter die Region, desto geringer die relative Länge der Körperanhänge! Begründung: Alle Extremitäten bewirken eine Vergrößerung der Körperoberfläche & es ist vorteilhaft in kälteren Gebieten eine möglichst geringe Körperoberfläche (im Verhältnis zum Volumen) zu besitzen. In wär - meren Gebieten bieten große Körperanhänge eine verbesserte Abküh- lung. 26