Ökologie: Grundlagen und Umweltfaktoren

Ökologie-Grundlagen

• Die Ökologie befasst sich mit den Grundbegriffen, biotischen und abiotischen Umweltfaktoren.
• Die Biosphäre umfasst alle Ökosysteme der Erde.
• Ökosysteme sind funktionelle Einheiten aus Lebensräumen und Lebensgemeinschaften, geprägt durch Wechselwirkungen.
• Die Biozönose ist der belebte Teil des Ökosystems (Lebensgemeinschaften), einschließlich biotischer Umweltfaktoren.
• Das Biotop ist der unbelebte Teil des Ökosystems (Lebensraum), einschließlich abiotischer Umweltfaktoren.
• Eine Population ist eine Gruppe von Individuen derselben Art.
• Ein Individuum ist ein einzelner Organismus.

Umweltfaktoren

• Biotische Umweltfaktoren sind Nahrungskonkurrenz, Fressfeinde, Paarungskonkurrenz, Parasiten, Symbiosen, Nistmöglichkeiten und Schutz.
• Abiotische Umweltfaktoren umfassen Temperatur, Lichtverfügbarkeit, Wasserverfügbarkeit, Bodenbeschaffenheit, pH-Wert und Sauerstoffverfügbarkeit.

Toleranz und Potenz

• Die Toleranz beschreibt, wie weit ein abiotischer Faktor ausgeprägt sein darf, damit eine Art überleben kann.
• Die Potenz beschreibt, wie gut ein Lebewesen mit dem Schwanken eines Faktors klarkommt.
• Toleranz wird immer im Bezug auf einen abiotischen Faktor gemessen, während die Potenz sowohl im Bezug auf abiotische als auch auf biotische gemessen wird.
• Euryök bedeutet, dass ein Lebewesen eine hohe Potenz im Bezug auf mehrere Faktoren aufweist.
• Stenök bedeutet, dass ein Lebewesen eine niedrige Potenz im Bezug auf mehrere Faktoren aufweist.

Toleranzkurven

• Toleranzkurven veranschaulichen die Toleranz eines Lebewesens unter Berücksichtigung eines Faktors.
• Im Präferenzbereich funktionieren Lebewesen ohne große Einschränkungen.
• Im Pessimum schweben die Lebewesen in Lebensgefahr, sind stark eingeschränkt und können sich nicht mehr fortpflanzen.
• Wechselwarme Tiere haben einen kleineren Temperaturtoleranzbereich als gleichwarme Tiere, da sie ihre Körpertemperatur nicht selbst regulieren können.

Zeigerarten

• Zeigerarten sind Pflanzenarten, deren Vorkommen oder Fehlen die Verhältnisse bestimmter abiotischer Faktoren anzeigen können.
• Mithilfe von Zeigerarten können grob Standortfaktoren bestimmt werden.
• Da die meisten Pflanzen euryök sind und biotische Faktoren eine Rolle spielen, ist durch Zeigerarten nur eine grobe Einschätzung möglich.

Ökologische Nische

• Die ökologische Nische ist die Gesamtheit aller Bedingungen, an die eine Spezies angepasst ist/die sie zum Überleben benötigt.
• Die Fundamentalnische kann nur unter Laborbedingungen existieren, da Einschränkungen wie Konkurrenten in der Natur immer bestehen.
• Die Realnische ist die Nische, die eine Art unter realen Bedingungen mit Einbezug der interspezifischen Konkurrenz einnimmt.
• Wenn zwei Arten die selbe Nische besetzen, wird die fittere Art die unfittere Art immer verdrängen.

Räuber-Beute-Beziehungen

• Limitierende Faktoren für das Populationswachstum sind Fressfeinde, Verfügbarkeit von Nahrung, Vorhandensein von Lebensraum, Krankheiten, Klimaveränderungen und andere.
• Die Nahrungspyramide zeigt Konsumenten und Produzenten.
• Die Räuber Beute Beziehung bezieht sich auf die Wechselwirkungen zwischen den Konsumenten.
• Die Populationsgröße/-dichte der Beute beeinflusst die Wahrscheinlichkeit des Zusammentreffens mit einem Räuber.
• Das Verhalten des Beutetiers wo/zu welcher Tageszeit aktiv und die Angepasstheit der Beute beeinflussen die Interaktion.
• Die Populationsgröße/-dichte der Räuber gibt an, ob die Nahrung für alle reicht.
• Allgemeine Faktoren sind die Breite des Nahrungsnetzes.

Lotka-Volterra-Regeln

• Die Populationsdichte von Räubern und Beute schwankt periodisch.
• Maxima und Minima der Räuberpopulation folgen denen der Beutepopulation zeitverzögert.
• Regulierung einer Population durch ihre Beute entspricht Bottom-up-Regulation; Regulierung einer Beutepopulation durch Jäger entspricht Top-down-Regulation.

Symbiose und Parasitismus

• Parasitismus bedeutet, dass ein Organismus einen anderen ausnutzt.
• Endoparasiten leben innerhalb des Wirtes.
• Ektoparasiten leben an der Oberfläche des Wirtes.
• Symbiose/Mutualismus bedeutet, dass beide Organismen von der Wechselbeziehung profitieren.
• Kommensalismus bedeutet, dass ein Organismus profitiert, während der andere nicht beeinträchtigt wird.
• Parabiose bedeutet, dass zwei Organismen zusammenwachsen.

Intraspezifische vs. Interspezifische Konkurrenz

• Intraspezifische Konkurrenz beschreibt die Konkurrenz innerhalb einer Spezies.
• Interspezifische Konkurrenz beschreibt die Konkurrenz zwischen mehreren Spezies.

Tarnung als Schutzmechanismus

• Bei Mimese ahmt ein Tier seinen Lebensraum zur Tarnung nach.
• Bei Mimikry ahmt ein Tier ein anderes Tier nach.
• Bei der Batesschen Mimikry ahmt ein ungefährliches Tier ein gefährliches Tier nach.
• Bei der Müllerschen Mimikry ahmen sich mehrere gefährliche Tiere gegenseitig nach.
• Bei der Peckhamschen Mimikry, Lock-Mimikry, werden Gerüche oder Aussehen anderer Tiere nachgeahmt.

Exponentielles und logistisches Wachstum

• Beim exponentiellen Wachstum verdoppelt sich die Populationsgröße in jeder Generation ohne Maximalgrenze.
• Das logische Wachstum ist abhängig von der Dichte.
• Kapazitätsgrenze(K) setzt sich aus dichteabhängigen Faktoren zusammen.
• Bei kleinen Populationen ohne große dichteabhängige Faktoren ist das Wachstum eher exponentiell.
• Die Kapazitätsgrenze kann kurzzeitig überschritten werden, wenn sich ein dichteabhängiger Faktor temporär ändert.

r- und K-Strategien

• K-Strategen haben weniger Nachkommen, investieren aber mehr Aufwand pro Nachkommen (z.B. Elefanten, Menschen).
• r-Strategen haben viele Nachkommen, investieren aber weniger Aufwand pro Nachkommen (z.B. Schildkröten).

Populationsdichten

• Populationsdichte ist die Anzahl aller Individuen einer Art in einem Ökosystem pro km².
• Populationen können nicht unendlich groß werden, da es dichteabhängige Faktoren gibt.
• Dichteabhängige Faktoren sind Nahrung/Jäger, Krankheiten, soziologische Gründe, Begrenzung durch Gebiet und Nistplätze.
• Dichteunabhängige Faktoren spielen keine Rolle und sind z.B. Naturkatastrophen.

Biomassepyramide und Energiefluss

• Biomasse ist die Gesamtmasse aller Organismen in einem gegebenen Raum.
• Energiefluss ist die Weitergabe der Energie, die von der Biomasse transportiert wird.
• Die Biomasse nimmt in der Regel nach oben hin ab, da Pflanzen meist schwerer und häufiger als Tiere sind.
• In marinen Ökosystemen sind die Konsumenten 1. Ordnung insgesamt schwerer als die Produzenten, da Phytoplankton schnell gefressen wird und keine große Biomasse ansammelt.

Kohlenstoff- und Stickstoffkreislauf

• Kohlenstoffkreislauf: Photosynthese, Zellatmung, Gasaustausch, Verbrennung und Ablagerung von Sedimenten.
• Stickstoffkreislauf: Denitrifikation, Nitrifikation/Biologische Fixierung und Destruktion
• Kreisläufe beinhalten Landlebewesen, Atmosphäre, obere und untere Meeresschichten, Sedimente, Ozeane und Pedo-/Lithosphäre.

Ökologische Folgen menschlichen Handelns

• Menschlicher Lebensstil führt zur Ressourcenübernutzung und zur Manipulation der Kohlenstoff- und Stickstoffkreisläufe.
• Bevölkerungswachstum führt zur Ressourcenknappheit (Hunger, Ausbeutung…).
• Menschen stellen das Allgemeinwohl künftiger Generationen hinten an und verändert aus monetären und hedonistischen Gründen massiv das Ökosystem.
• Der Mensch schadet der Umwelt aktiv(Rodung, Wilderung) und passiv (Müll, Schadstoffe).

Begriff der Biodiversität

• Biodiversität setzt sich zusammen aus der Vielfalt unterschiedlicher Arten (Artenvielfalt), der Ökosystemvielfalt und der genetischen Vielfalt innerhalb einer Art.

Bedeutung der Biodiversität für die Stabilität von Ökosystemen

• Aufgabe der Biodiversität ist die Stabilisierung der Ökosysteme.
• Sie ermöglicht natürliche Kreisläufe, eine effizientere Ressourcennutzung und eine höhere Widerstandsfähigkeit.

Artbildung

• Morphologischer Artbegriff besagt, dass sich eine Art optisch und körperlich von einer anderen unterscheidet.
• Biologischer Artbegriff besagt, dass alle Mitglieder einer Art sich in freier Wildbahn fortpflanzen und fortpflanzungsfähige Nachkommen zeugen können.
• Populationsgenetischer Artbegriff besagt, dass alle Lebewesen, die auf denselben Genpool zugreifen, Teil einer Art sind.

Sympatrische Artbildung

• Eine neue Art entsteht im selben Lebensraum wie die Ursprungsart.
• Dies kann durch Polyploidisierung (Vervielfachung des Chromosomensatzes) oder Verhaltensänderung geschehen.

Allopatrische Artbildung

• Neue Arten bilden sich in getrennten Lebensräumen durch geografische Isolation.
• Durch Mutation und Selektion entwickeln sich getrennt lebende Populationen auseinander.

Adaptive Radiation

• Adaptive Radiation ist eine Mischung aus allopatrischer und sympatrischer Artbildung.
• Eine Gründerpopulation besiedelt ein neues Verbreitungsgebiet mit wenigen interspezifischen Konkurrenten.
• In kurzer Zeit bilden sich Unterarten, die stark auf ihren Lebensraum spezialisiert sind.