Zusammenfassung Ökologie gA

Alternativer Bildtext:

Kängururatte (gewinnt Wasser aus Oxidationsprozessen, das Oxidationswasser, welches andere Tiere ausatmen, Vermeidung von Kontakt mit heißen. Oberflächen, Aufenthalt in kalten Hählen) auch Pflanzen sind auf einen ausgeglichenen Wasserhaushalt angewiesen Poikilohydre Pflanzen: ● ● wechselfeucht ● ● Wasser wirkt als Transportmittel Regulation der Körpertemperatur, schützt vor Überhitzung ● Homoiohydre Pflanzen: eingefeuchtet Wassergehalt wird konstant gehalten ● keine Möglichkeit die Auf-/Abnahme zu regulieren Trockenheit: Stoffwechselvorgänge still Trockenpflanzen (Xerophyten) xeromorph ● extrem wasserarme Standorte dopp. Palisadengewebe: für FS mit viel Sonne Viele Spaltöffnungen (eingesenkt). Mittelfeuchtpflanzen (Mesophyten) ● ● Hygrophyten (Feuchtpflanzen) ● Hydrophyten (Wasserpflanzen) Verdunstungsschutz durch: kleine dicke Blätter, dicke Cuticula, eingesenkte Spaltöffnungen, mehrschichtige Epidsermis ● wechselhaft, klimatische Bedingungen einfaches Palisadengewebe dünne Blätter normale Spaltöffnungen Blattabwurf bei trockener Jahreszeit in Feuchtbiotopen dunklerer Standort: wenig Interzellularen: wenig FS verstärkte Transpiration durch: große dünne Bätter, dünne Cuticula, große Interzellularräume, herausgehobene Spaltöffnungen, Guttation über Wasserspalten unter oder schwimmend auf Wasser keine Spaltöffnungen. zarte Epidermis. keine Cuticula wenigschichtig oder mit vielen. Interzellularräumen 3 Trockenpflanze (Xerophyt; sukkulent) ● Wüstenregionen ● ● dicke Wasserspeichernde Blätter 5.6 Angepasstheit von Pflanzen an Wassermangel ● Blätter als Dornen (Kakteen). Eingesenkte Spaltöffnungen ● Blattquerschnitt Oleander Cuticula- obere Epidermis- -Palisadengewebe- -Schwamm- gewebe Palisadengewebe untere Epidermis- Cuticula- Spaltöffnung- -eingesenkte Spaltöffnung Lab yog ● kleine Blätter dicke Cuticula, manchmal glänzende Wachsschicht (Reflexion der Sonneneinstrahlung) 000. Blattquerschnitt Rotbuche verdickte, mehrschichtige Epidermis (Blattfläche gibt wenig Wasser ab). viele Spaltöffnungen tief eingesenkt (durch haarähnliche Zellausläufer vor Austrocknen geschützt) und an der Blattunterseite (weniger Sonne-weniger. Verdunstung) -> Angepasstheiten = Vergrößerung der ök. Potenz Spaltöffnungen werden nach Temp. und Luftfeuchtigkeit reguliert (geringe Biomasseproduktion). effiziente Nutzung des schwächeren Sonnenlichts durch ein chloroplastenreiches und mehrschichtiges. Palisadengewebe 4 5.8 Abiotischer Faktor Licht Frühblüher: Nutzung des Lichts im noch wenig belaubten Wald nach der Blütezeit sterben oberirdische Blütenteile ab, die Pflanze hat genügend Stärkevorrat in den Knollen -> Wettbewerbsvorteil ● ● Schattenpflanze ● Licht steuert Vorgänge wie Fortpflanzung Lichtverhältnisse beeinflussen Wachstum, Entwicklung und Fortpflanzung Im Wald gibt es Konkurrenz um das zur Verfügung stehende Licht Bsp: Moos ● kommt mit wenig Licht aus Sonnenpflanze schützen sich mit kleinen, wachsüberzogenen Blättern vor starker Sonneneinstrahlung ● Steingärten oder Trockenterassen. Bsp: Thymian, Heidekraut ● Länge des Tages löst wichtige Prozesse aus Einteilung in die Tageslänge ihrer Blützezeit Kurztagpflanzen Langtagpflanzen tagneutrale Pflanzen 0 Bäume Kräuter Moose 50 Deckungsgrad % 0 Bäume Sträucher Kräuter S Moose 50 Deckungsgrad Reflexion 100% Kraut/Moosschicht Baumschicht Strauchschicht 5 5.9 Wechselwirkungen zwischen Lebewesen intraspezifische Wechselwirkungen (Vertreter der gleichen Art) Konkurrenz um: Nahrung/Ressourcen ● Lebensraum/Revier. Geschlechtspartner. Rangordnung ● interspezifische Wechselwirkung (Lebewesen verschiedener Arten) Konkurrenz, Nahrung, Licht Symbiose Räuber-Beute-Beziehungen: -> ein Tier tötet seine tierische Beute (Füchse jagen Mäuse) Parasitismus Nahrungsbeziehungen Räuber-Beute-Beziehungen Zwischenartliche Konkurrenz: -> Wettbewerb um begrenzte Lebensgrundlagen und ist nachhaltig für beide Arten (Pflanzen konkurrieren um Licht) Parasitismus Nahrungsbeziehung -> Vertreter einer Art fressen Vertreter einer anderen Art, welche nicht unbedingt sterben müssen (Pferd frisst Gras, welches nach wächst) Symbiose -> dauerhafte Wechselwirkung zwischen Vertretern zweier Arten, die für beide nur Vorteile bringt, ohne diese wäre das Leben eingeschränkt (Seeanemone & Clownfish) -> Wechselbeziehung zwischen Vertretern zweier Arten, bei denen nur der Parasit Vorteile hat -> Parasiten sind Lebewesen, die auf einem artfremden Wirtsorganismus leben, von ihm Nahrung beziehen und ihn schädigen Koexistenz -> Fähigkeit trotz ähnlicher Ansprüche im gleichen Lebensraum zu existieren -> Wirt wird meistens nicht getötet, er soll den Parasiten nur das Leben und Fortpflanzen ermöglichen (Mücke saugt das Blut des Menschen) 5.10 Ökologische Nische und Koexistenz, Konkurrenzvermeidung Ökologische Nische -> Gesamtheit aller Wechselbeziehungen einer Art mit ihrer Umwelt (abiotische/biotische Faktoren) Konkurrenzausschlussprinzip -> mehrere Arten mit gleicher ökologischer Nische können nicht auf Dauer nebeneinander existieren -> Besetzung verschiedener Nischen vermeidet Konkurrenz Nischendifferenzierung -> eine Art passt sich an, indem sie ihre Ansprüche verändert und somit eine neue Nische belegt 5.11 Interspezifische Konkurrenz und Vorkommen von Lebewesen in einer Biozönose nutzen verschiedene Arten die gleichen Lebensgrundlagen wenn diese Grundlagen nur eingeschränkt vorhanden sind konkurrieren die Vertreter verschiedener Arten ● unter natürlichen Bedingungen bestimmt die interspezifische Konkurrenz teils das Vorkommen und die ökologische Nische artspezifische Eigenschaften (Toleranz gegenüber Faktoren) beeinflussen die Konkurrenz und machen Vertreter einer Art unterschiedlich erfolgreich im Wettbewerb Ökogramm: Darstellug des Existenzbereiches einer Pflanzenart in Abhängigkeit von meist zwei Umweltfaktoren. ● Gradient 1 Bodenfeuchte 1 sehr trocken 2 trocken 3 mäßig trocken 4 máßig frisch 5 frisch a 6 mäßig feucht 7 feucht 8 mäßig nass 9 nass 10 sehr nass Gradient 2 Rotbuche ohne Konkurrenz Säuregrad stark sauer sauer sauer pH 3 pH 4 pH 5 pH 6 Wuchsbereich in künstlichen Rein- beständen, ohne Konkurrenz durch andere Baumarten sauer mäßigschwach neutrabalkalisch Bodenfeuchte 1 sehr trocken 2 trocken 3 mäßig trocken 4 mäßig frisch 5 frisch 6 mäßig feucht 7 feucht 8 mäßig nass 9 nass 10 sehr nass Säuregrad stark sauer pH 3 b pH7 pH 8 Bevorzugter Bereich mit sehr gutem Wachstum in künstlichen Reinbeständen, ohne Konkurrenz durch andere Baumarten Gradient 1 Waldkiefer Gradient 2 sauer mäßigschwach neu- alkalisch sauer sauer tral pH 4 pH5 PHỐ PHI PHỐ Wuchsbereich bei natürliche Konkurrenz mit anderen Baumarten mit Konkurrenz 7 5.13 Regulation der Populationsdichte ● ● ● ● dichteabhängige Faktoren - hängen von der Populationsdichte ab dichteunanhängige Faktoren = unabhängig von der Anzahl der Individuen der Population -> beide beeinflussen Geburten- und Sterberate einer Population und beeinflussen damit die Populationsdichte Populationsdichte: Anzahl der Individuen innerhalb einer Population Ressourcen einer Population sind begrenzt mind. Eine Ressource bei steigender Populationsdichte reicht aus, um irgendwann den Bedarf aller Individuen nicht mehr zu decken, dann tritt Intraspezifische Konkurrenz ein sie sind nicht direkt in Wechselwirkung miteinander-> beeinträchtigen sich indirekt ● dichteabhängige Faktoren Nahrungsmenge, Lebensraumgröße Geburtenrate Populationsdichte. der Fressfeinde Sterberate + gleichsinnige Beziehung (je mehr..., desto mehr.... je weniger..., desto weniger...). - gegensinnige Beziehung. (je mehr..., desto weniger je weniger..., desto mehr^). + Populationsdichte Populationsdichte der Parasiten und Krankheitserregern dichteunanhängige Faktoren + +. Sterberate günstige Temperaturen. ungünstige Temperaturen günstige Wasserversorung ungünstige Wasserversorgung 8 5.14 Räuber-Beute-Beziehungen alle heterotrophen Organismen beziehen ihre Energie aus lebendigen Organismen Fleischfresser: ernähren sich fast ausschließlich von anderen Tieren (Karnivoren) Pflanzenfresser: ernähren sich ausschließlich von Pflanzen (Herbivoren) Allesfresser: ernähren sich sowohl von Pflanzen als auch Tieren (Omnivoren) -> all diese Arten sind Räuber ● -> Räuber können die Populationsdichte der Beute regulieren, indem sie die Sterberate durch Töten beeinflussen -> Beutepopulation kann als Nahrungsquelle die Populationsdichte der Räuber verändern Beziehungen zwischen Räuber und Beutepopulation beeinflussen die Entwicklung beider Populationen -> ständiger Wettbewerb = koevolutives Wettrüsten Regulation durch negative Rückkopplung Räuber Beute + gleichsinnige Beziehung (je mehr..., desto mehr... je weniger..., desto weniger...) gegensinnige Beziehung (je mehr..., desto weniger je weniger..., desto mehr^) • je mehr Räuber, desto weniger Beute je weniger Beute, desto weniger Räuber je weniger Räuber, desto mehr Beute je mehr Beute, desto mehr Räuber 9 5.16 Symbiose und Parasitismus Symbiose -> dauerhafte Wechselwirkung zwischen Vertretern zweier Arten, die für beide nur Vorteile bringt, ohne diese wäre das Leben eingeschränkt (Seeanemone & Clownfish) Bsp: Zackenbarsch und Putzerfisch Zackenbarsch wird von lästigen Nahrungsresten und Parasiten befreit (Putzerfisch isst diese) Putzerfisch erhält Nahrung ohne sich in Gefahr zu begeben. ● ● Parasitismus -> Wechselbeziehung zwischen Vertretern zweier Arten, bei denen nur der Parasit Vorteile hat -> Parasiten sind Lebewesen, die auf einem artfremden Wirtsorganismus leben, von ihm Nahrung beziehen und ihn schädigen -> Wirt wird meistens nicht getötet, er soll den. Parasiten nur das Leben und Fortpflanzen. ermöglichen -> ca. 40% aller Arten leben parasitistisch Bsp: Bandwurm und Wasservogel 1. ausgewachsener Bandwurm lebt in einem fischfressenden Vogel (Endwirt) 2. über den Kot gelangen die Wurmeier ins Gewässer -> das erste Larvenstadium schlüpft 3. freischwimmende Larven werden von Krebsen gegessen. 4. dort entwickelt sich das zweite Larvenstadium 5. der Krebs wird vom Stichling gegessen 6. Parasitenlarve entwickelt sich weiter und wird so schwer wie der Fisch 7. der Fisch wird vom Vogel gegessen. -> der Entwicklungszyklus beginnt erneut. Endwirt (Wasservogel) mit ausgewachsenem Bandwurm 3. Larvenstadium im 2. Zwischenwirt (Stichling) 1. Larvenstadium 2. Larvenstadium im 1. Zwischenwirt. Larven Ruderfußkrebs (Ruderfußkrebs) 3 Entwicklungszyklus des Bandwurms Schistocephalus solidus 10 ● 6.1 Stoffkreislauf in Ökosystemen Erde besteht aus vielen Ökosystemen, welche die Biosphäre (1) bilden man unterscheidet in: Land-/ Meeres-/Süsswasserökosysteme ● ● anorganisches Material Produzenten organisches Material Aufnahme durch Konsumenten Umwandlung durch Stoffwechsel Kohlenstoffkreislauf CO, in der Atmosphäre Nahrungskette: der Weg auf dem Nährstoffe ausgehend von den Produzenten von einer zur anderen Trophieebene weiter gegeben werden Zellatmung Konsumenten höherer Stufe Nahrungsnetz: mehrere Nahrungsketten kreuzen sich innerhalb eines Ökosystems und werden zu einem komplexen Netz ochten In allen Ökosystemen gibt es eine Vielzahl an Stoffkreisläufen Destruenten Pancome ● Abfall ● Primär- konsumenten Produzenten (Pflanzen) sind autotroph und können aus anorganischen Stoffen organische herstellen heterotrophe Konsumenten nehmen die organischen Stoffe auf, sie lassen sich in Trophieebenen aufteilen: -> Primärkonsumenten = Pflanzenfresser -> Sekundärkonsumenten = Fleischfresser (ernähren sich von Pflanzenfressern). Tertiärkonsument = Fleischfresser (ernähren sich von Fleischfressern) -> Menschen können jeder Trophieebene angehören -> scheiden. Produkte wieder aus, zb in Form von Atmung wird. CO2 an die Umwelt gegeben, welches von Produzenten wieder in organische Stoffe umgewandelt werden kann. Destruenten: bauen abgestorbenes organisches Material (Ausscheidungen, tote Körper) zu anorganischem Material (Wasser, CO2). um selten mehr als 5. Trophieebenen ● Fotosynthese Produzenten WA CHA Konsumenten höherer Stufe Samoa Primär- konsumenten gelöstes CO₂ Produzenten (Fotosynthese 11 6.2 Kohlenstoffbilanz einer Pflanze ● Foto- system II ADP + P Lichtreaktionen ➡0₂ →Atmungskette (ATP) Licht # O₂ CO₂ Foto- system I (NADP) Calvin- Zyklus NADPH+H -CO₂ Glykolyse Glucose Pyruvat- (ATP) Fotosynthese Wärme www (NAD (NADH+H Citrat- zyklus (ATP ADP+P Zellatmung (ATP) (ADP+P # O₂ CO₂ Kohlenstoffbilanz: Differenz aus Verlust und Gewinn an Kohlenstoff ● Fotosynthese: Produktion von Biomasse (CO2 aus der Luft wird verwendet) ges. FS Stoffproduktion = Brutto-Fotosynthese / Brutto-Primärproduktion Bruttoprimärproduktion (BPP) pro Zeit und Fläche produzierte Biomasse 1g Biomasse = 20kJ Energie ● ● Zellatmung: ● ● ● Energiegewinnung in Form von ATP Glucose aus der FS wird genutzt CO2 wird frei -> Atmungsverlust in der Kohlenstoffbilanz -> Netto-Fotosynthese = Brutto-Fotosynthese - Zellatmung eine Pflanze kann nur dauerhaft überleben, wenn ihre Netto-FS > 0 ist 6.3 Produktivität verschiedener Ökosysteme Vegetation ist Grundlage für verschiedene Ökosysteme Pflanzen in unterschiedlichen Ökosystemen produzieren unterschiedliche Mengen an Biomasse Pflanzen nutzen 1-2% der Sonnenenergie für die Brutto-primärproduktion -> gesamte (pro Zeit und Fläche) durch FS produzierte organische Substanz (in Gramm pro Quadratmeter und Jahr) -> Hälfte dieser Biomasse wird bei der Zellatmung wieder abgebaut der Rest bildet die Nettoprimärproduktion an Biomasse -> ein Teil wird von heterotrophen Organismen für ihre Ernährung genutzt der im Ökosystem verbleibende Überschuss an Biomasse ist die Nettoproduktion Nettoprimärproduktion (NPP) BPP abzüglich der von den autotrophen Lebewesen. selbst veratmeten Energie BPP RA NPP RA: Respiration. Nettoproduktion (NP) BPP abzüglich der NPP und von den heterotrophen Lebewesen veratmeten Energie (RH) BPP RARH = NP 12 6.4 Energiefluss in Ökosystemen Energiefluss: Weitergabe chemischer Energie in einem Ökosystem von einer Ebene zur anderen selten mehr als 5 Trophieebenen: ● -> alle Organismen (Energiewandler) wandeln bei der Zellatmung einen Teil der chemischen Energie in Wärme um -> Energieentwertung (Wärme kann nicht mehr umgewandelt werden). Faustregel: von einer zur nächsten Ebene nimmt die Energie um ca 90% ab -> kann durch Energie-/ Biomassepyramiden dargestellt werden Energieflussdiagramm Sonnenenergie: 120 000 kJ m² d - 100% nicht von Pflanzen absorbierte Strahlung: 95% 5% der ursprünglichen 100% Sonnenenergie 6000 kJ stehen tatsächlich an Energie zur Verfügung von Pflanzen absorbierte Strahlung Brutto- primär- produktion 3 Energieflussdiagramm in einem Ökosystem andere Ökosysteme. Wärme Destruenten (U.a. Pilze, Bakterien) an Biomasse. gebundener Energiefluss P Netto- primär- produktion 0,5% 600 kJ Produzenten Mineralsalzė, Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid, Wasser Wärme Abfall K₁ 0,05% 60 kJ von Lebewesen. freigesetzte Wärme Wärme Abfall abgestorbene organische Substanzen (zb tote Organismen) 0,005 % Konsumenten 6 kJ Licht 6.5 Übersicht: Stoffkreisläufe und Energiefluss in einem Ökosystem Wärme Wärme, Licht Abfall 0.0005 % 0,6 kJ Produzenten grüne Pflanzen und C-autotrophe Bakterien Wärme Abfall Destruenten sonstiger Stoffaustausch Biotop (Beschaffenheit des Lebensraumes) Ausrichtung Ausdehnung Höhe, Relief Bodenart Konsumenten Pflanzenfresser Allesfresser Fleischfresser 1. Ordnung Fleischfresser 2. Ordnung Einwanderung und Auswanderung von Organismen Barrieren 13 ● ● ● 6.7 Ökosystem Wald: Biotop und Biozönosen ● ● ● Zeitliche Gliederung in Laubwäldern: keine Blätter im Winter: FS stark reduziert Lichtintensität ● ● Baumschicht Strauchschicht Krautschicht Moosschischt Lichtintensität nimmt von oben nach unten ab Baumkronen sind starken Niederschlägen & Temperaturschwankungen ausgesetzt, hemmen. jedoch auch Wärmeaustausch mit tieferen Schichten gut belichteter Boden im Frühjahr: vielfältige Bodenvegetation -> Sammelbildung vor Entstehung des Blätterdachs -> räumliche und zeitliche Kompartimentierung 6.8 Biologische Aktivität im Waldboden Bodelebewesen werden in Bodenfauna und Mikrofauna eingeteilt Mikrofauna -> Bakterien, Pilze Bodenfauna -> Einzeller und Bodentiere In einem Laubmischwald fallen pro Jahr: 100-1000g/m Streu (Blätter, Zweige & tierisches Material) nachhaltige Produkrivität des Ökosystems hängt von der raschen Zersetzung organischer Stoffe zu. Mineralsalzen ab -> Destruenten Wurzelschicht Stockwerkaufaba u des Waldes Symbiose zwischen Bäumen und Pilzen: weit verzweigte Pilzgeflechte dringen in Wurzeln ein, vergrößern Oberfläche -> genügend Wasser & Mineralsalze können aufgenommen werden. Pilze werden durch Wurzeln mit energiereichen Stoffen versorgt -> können selbst keine FS betreiben und auch nicht essen Feuchte, Temp. pH-Wert, Hummusgehalt ● Hummus fressende Tiere -> Konsumenten Bodenfauna und Mikrofauna arbeiten bei der Zersetzung eng aneinander Zersetzung die Zersetzung im Boden wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst Feuchte, Temperatur Klima I Boden Vegetation Zusammensetzung der Streu Mikrofauna Bodenorganismen Bodenfauna 14 6.10 Bioindikatoren für Bodeneigenschaften Bioindikatoren: Organismen mit enger Ökologischer Nische (stenöke Lebewesen). ihre Anweisenheit lässt Rückschlüsse auf bestimmte Umweltbedingungen zu -> Hinweise auf Boden- und Klimabedingungen langfristigen Mittelwert von Standortfaktoren bestimmen. ● Zeigerwerte: Beschreibung des ökologischen Verhaltens gegenüber wichtigen Standortfaktoren (Licht, Temp...) Durchschnittszeigerwerte beschreiben es ● der pH-Wert und Wasserversorgung lassen sich abschätzen pH-Wert: erlaubt Rückschlüsse über verfügbare Mineralsalze (Voraussetzungen für gutes Wachstum) Fläche als geeigneten Standort für Nutzpflanzen einschätzen ● trocken Rotbucher Schwarzerle sauer 3 Ökogramm von Rotbuche und Schwarzerle kalkhaltig 15 7.1 Ineressenkonflikte zwischen Menschen und dem Naturschutz natürliche Ressourcen Rohstoffe, Fläche, Boden, Wasser, genetische Vielfalt nachhaltig Wirtschaften Produktionsmethoden, die einen schonenden Umgang mit den natürlichen Ressourcen garantieren. Bedürfnisse der heutigen. Generation entspreche, ohne Möglichkeiten zukünftiger Generationen zu gefährden. Ökologische Interessenkonflikte: ● Straßenbau ● 7.4 Einflüsse des Menschen auf den globalen Kohlenstoffkreislauf seit Beginn der Industrialisierung steigt die CO2-Konzentration an -> globaler Kohlenstoffkreislauf mit vier Speichern ● ● landwirtschaftliche Produktion Nutzung und Schädigung von Ressourcen intensive Nutzung von Ökosystemen zu touristischen Zwecken ● Atmosphäre -> große Austauschraten Biosphäre (Pflanzen, Tiere, Böden) Lithosphäre (Gestein, fossile Brennstoffe) Hydrosphäre (vorwiegend Ozeane) -> Kohlenstoffaustausch Kohlenstoffsenken: Kohlenstoff aufnehmen Kohlenstoffquellen: Kohlenstoff abgeben Abholzung und Landnutzung Biosphäre V Kohlenstoffsenke Produzent Atmosphäre CO2 1.Konsument Destruenten nicht zersetztes organisches Material Anstieg CO2 Gehalt 2.Konsument Lithosphäre zb. Carbonatgestein oder fossile Brennstoffe Verbrennung fossiler Brennstoffe menschlicher Einfluss Kohlenstoffsenke nimmt viel Kohlenstoff auf, Speicherung über einen viel längeren Zeitraum möglich Versauerung der Meere Hydrosphäre CO2 gelöst Kohlensäure 16 7.8 Bedeutung der Biodiversität Biodiversität: biologische Vielfalt -> Vielfalt der Habitate und Ökosysteme -> Vielfalt der biologische Wechselbeziehungen -> Vielfalt der Arten ● Ergebnis langer Evolutionsprozesse -> genetische Vielfalt einer Art^ unersetzliche Lebensgrundlage (notwendig für eine richtige Funktion von Ökosystemen). Ökosystem-Dienstleitungen (Nahrung, Rohstoffe, Energie...) Grundlage menschlichen Lebens ● ● Bedrohungen: Veränderung der Pflanzenwelt ● Verlust von Lebensraäumen. ● Klimawandel. ● ● Einwanderung invasive Arten ● Arten können aussterben -> der Mensch selbst ist die größte Bedrohung aufgrund seiner Ansprüche an die Umwelt 17