Grundbegriffe der Ökologie

Grundbegriffe der Ökologie

• Biotop: Lebensraum für Tier- und Pflanzenarten
• Biozönose: Alle Lebewesen in einem Biotop
• Biosphäre: Bereich der Erde, der von Lebewesen bewohnt wird, umfasst alle Ökosysteme
• Ökosystem: Biotop und Biozönose zusammen
• Population: Gruppe von Individuen einer Art
• Biotische Faktoren: Beziehungen zwischen Lebewesen, z.B. Konkurrenz um Nahrung
• Abiotische Faktoren: Physikalische und chemische Umweltbedingungen, z.B. Wetter
• Offenes System: Austausch von Energie und Stoffen mit der Umgebung
• Geschlossenes System: Austausch von Energie, aber nicht von Stoffen mit der Umgebung
• Isoliertes System: Kein Austausch von Stoffen oder Energie mit der Umgebung

Toleranzkurven

• Lebewesen haben bezüglich abiotischer und biotischer Umweltfaktoren einen Toleranzbereich
• Dieser Toleranzbereich gibt die Schwankungen in der Umwelt an, die ein Lebewesen ohne Schaden überstehen kann
• Physiologische Potenz: Reaktionsbreite einer Art ohne Konkurrenz durch andere Arten
  • Genetisch bedingt
  • Variationen durch genetische Unterschiede innerhalb einer Art möglich (im Labor erforschbar)
  • Toleranzbereich einer Art ist größer als der Einzelner Individuen
• Ökologische Potenz: Reaktionsbreite einer Art unter natürlichen Konkurrenzbedingungen, kann vom physiologischen Optimum abweichen
• Bioindikatoren/Zeigearten: Organismen, die die Qualität bestimmter Umweltfaktoren (z.B. Luftqualität) aufzeigen und darauf reagieren

Einfluss der Temperatur auf Tiere

• Temperaturerhöhung steigert Stoffwechselprozesse
• Temperaturabnahme verlangsamt Stoffwechselprozesse
• Bei 40 Grad Celsius kommt es zur Denaturierung von Enzymen, unter 0 Grad Celsius gefriert Wasser in Zellen
• Beschränkter Temperaturbereich, in dem Lebewesen Stoffwechselprozesse betreiben können
• Manche Lebewesen vertragen bestimmte Umweltfaktoren besser als andere

Homoiothermie & Poikilothermie

• Erytherm: Arten mit breiter Temperaturtoleranz
• Stenotherm: Arten mit enger Temperaturtoleranz
• Homoiothermie (Gleichwarme Tiere): Körpertemperatur ist konstant und unabhängig von der Außentemperatur (z.B. Säugetiere)
  • Hohe Körpertemperaturen: Schnelle Stoffwechselprozesse
  • Hoher Energiebedarf, der durch Nahrung gedeckt werden muss
  • Vorkommen auch in Polar-, Gebirgs- und Wüstenregionen, da gleichmäßig aktiv
• Poikilothermie (Wechselwarme Tiere): Körpertemperatur angepasst an die Umgebungstemperatur (z.B. Fische)
  • Steuereung der Körpertemperatur durch Verhalten (Sonnenplätze oder Schattenplätze aufsuchen)
  • Nahe Maximum/Minimum: Kälte- oder Wärmestarre
  • Körpertemperatur folgt passiv der Umgebungstemperatur
  • Keine Regulierung der Körpertemperatur über Stoffwechselrate oder Isolationsmechanismen

Homoiotherme Tiere

• Vorteile: Hohe Überlebenschance, Temperaturstabilisierung im Winterschlaf, unabhängig von Außentemperatur, Konstante hohe Körpertemperatur
• Nachteile: Hoher Energiebedarf, Stoffwechselerkrankungen, fatal bei starker Kälte (z.B. Eisbär verhungert)

Poikilotherme Tiere

• Vorteile: Geringerer Energiebedarf, nicht nahrungsabhängig, Körpertemperatur an Umwelt angepasst, Starre als Überlebensmechanismus
• Nachteile: Keine Überlebenschance bei extremen Temperaturen, stark temperaturabhängig, nicht selbstständig regulierte Körpertemperatur (anfällig für Fressfeinde), an bestimmte Gebiete gebunden

Bergmannsche Regel

• Homoiotherme Arten sind in kalten Regionen größer, als ihre Verwandte in wärmeren Regionen
• Je größer das Körpervolumen, desto mehr Wärme wird produziert
• Je größer das Körpervolumen, desto weniger Wärme wird verloren (geringeres Verhältnis von Oberfläche zu Volumen)
• Beispiel: Kaiserpinguin (Antarktis) und Galapagos-Pinguin (Galapagosinseln)

Allensche Regel

• Homoiotherme Arten haben größere Körperanhänge (z.B. Ohren, Extremitäten) in warmen Klimazonen
• Große Tiere in warmen Regionen kühlen sich ab (durch größere Körperanhänge wird mehr Wärme abgegeben)
• Kleine Tiere in kalten Regionen wärmen sich auf (durch kleine Körperanhänge wird weniger Wärme verloren und weniger Energie zum Wärmen benötigt)
• Beispiel: Polarhase (kaltes Gebiet - kleine Ohren) vs. Kalifornischer Eselhase (warmes Gebiet - große Ohren)

Ökogramme

• Veranschaulichung mehrerer Umweltfaktoren

Biotische Umweltfaktoren

• Intraspezifische Beziehungen: Beziehungen innerhalb einer Art
• Interspezifische Beziehungen: Beziehungen mit artfremden Lebewesen
• Beziehungen zwischen Geschlechtspartnern
• Erhaltung der Art durch Vermehrung
• Pheromone: Botenstoffe zum Anlocken von Geschlechtspartnern (Bombykol bei Seidenspinnerweibchen)
• Biolumineszenz: Biologische Lichterzeugung zur Zusammenführung von Geschlechtspartnern (z.B. bei Leuchtkäfern)
• Saisonehen: Partner bleiben für eine Fortpflanzungsperiode zusammen
• Dauerehen: Partner bleiben lebenslang zusammen
• Beziehungen zu Nachkommen
• Spezifische Verhaltensweisen der Eltern gegenüber den Nachkommen
• Brutfürsorge: Maßnahmen der Eltern bis vor der Geburt bzw. bis zur Eiablage
• Brutpflege: Beziehung zwischen Eltern und Nachkommen nach der Eiablage/ Geburt (Ernährung, Schutz, Sauberhalten)
• Prägung: Anhang an das Lebewesen, das sich kurz nach der Geburt um die Jungen kümmert
• Tierverbände
• Gemeinsame Lebensweise von Tieren
• Familienverbände: Nachkommen bleiben länger mit den Eltern in Verbindung
• Sippenverbände: Beziehungen über Generationen hinweg
• Individualisierte Verbände: Tiere kennen einander, feste Rangordnung
• Anonyme Verbände: Tiere kennen einander nicht
• Zweckgemeinschaften: Zusammenschluss von Solitärtieren für einen bestimmten Zweck (z.B. Wanderungen, Schutz)
• Phasendimorphismus
• Gestaltveränderung in zwei Lebensphasen (z.B. Wanderheuschrecke: Solitär lebende Heuschrecke ist grün, bei Zusammenschluss wird sie braun und größer)
• Intraspezifische Konkurrenz
  • Konkurrenz zwischen Artgenossen um Nahrung, Geschlechtspartner etc.
• Mechanismen der Populationsgrößenregulation
• Territorialität: Abgrenzung eines Reviers (chemisch, optisch, akustisch)
• Emigration: Auswandern von Tieren in andere Lebensräume
• Kannibalismus: Fressen von Artgenossen
• Shock-Disease-Syndrom: Hormonelle Veränderungen, die durch Überbevölkerung entstehen (Schwächung des Immunsystems, physische und psychische Belastung)
• Dichteunabhängige Faktoren: Klimatische Bedingungen, abiotische Faktoren