Ökologie: Lotka-Volterra und Nahrungsbeziehungen

Lotka-Volterra-Regeln

• Räuber- und Beutepopulationen schwanken periodisch, wobei die Räuberpopulation zeitverzögert auf die Beutepopulation reagiert.
• Die Durchschnittsgrößen der Räuber- und Beutepopulationen bleiben über längere Zeiträume konstant (bei konstanten abiotischen Faktoren).
• Nach einer starken Reduzierung beider Populationen erholt sich zuerst die Beutepopulation, gefolgt von der Räuberpopulation, wenn die Beutezahl wieder hoch ist.

Nahrungsbeziehungen

• Energie wird von einer trophischen Ebene zur nächsten übertragen, jedoch geht ein großer Teil (ca. 90 %) als Wärme, Bewegung und Stoffwechsel verloren.
• Das führt zu einer Pyramidenstruktur, mit weniger Energie und Biomasse auf höheren Ebenen.
• Kohlenstoff, Stickstoff und Fluor zirkulieren zwischen biotischen und abiotischen Faktoren.
• Nahrungsbeziehungen sichern den Energie- und Stoffaustausch. Veränderungen auf einer Ebene können das gesamte System destabilisieren.
• Das Verständnis von Nahrungsbeziehungen ist essentiell für Naturschutz und nachhaltige Ressourcen-Nutzung.

Bergmann'sche Regel

• Warmblütige Tiere (Vögel und Säugetiere) einer Art sind in kühleren Regionen im Durchschnitt größer als in wärmeren Regionen.
• Ein größerer Körper hat eine kleinere Oberfläche im Verhältnis zu seinem Volumen. Dadurch geht in kalten Zonen weniger Wärme über die Oberfläche verloren.
• Der Körperbau von Bärenarten (Eisbär größer als Braunbär/Schwarzbär) dient als Beispiel.

Allen'sche Regel

• Tiere in kalten Regionen haben kürzere Körperanhänge (Ohren, Schwänze, Gliedmaßen) als in wärmeren Regionen.
• Kürzere Körperanhänge reduzieren Wärmeverlust in kalten Regionen. In wärmeren Regionen helfen längere Anhänge, überschüssige Wärme besser abzugeben.
• Wüstenfüchse haben große Ohren, Polarfüchse kleine, kompakte Ohren.

Giftakkomodation

• Organismen passen sich an giftige Substanzen in ihrer Umgebung an. Anpassungen können evolutionär (langfristig) oder physiologisch (kurzfristig) sein.
• Mechanismen umfassen evolutionäre Anpassung (Mutationen, natürliche Selektion), physiologische Anpassung (Enzyme/Transportmechanismen zur Neutralisierung/Abbau/Entfernung von Giften) und Verhaltensanpassung.
• Beispiele: Bakterienresistenzen gegen Antibiotika, Frösche, die toleranter gegen giftige Beutetiere werden.
• Dies ist entscheidend für die ökologische Resilienz und Artenvielfalt in gestörten/verschmutzten Ökosystemen.

Trophieebene

• Trophieebene = Energiefluss in der Nahrungskette.
• Lebewesen nehmen nur ca. ein Zehntel des Gewichts ihrer Nahrung auf.
• Detritivoren (Krebs, Käfer) ernähren sich von abgestorbener organischer Substanz.
• Ein Gleichgewicht zwischen den Trophieebenen ist essentiell, um Überpopulation oder Aussterben von Arten zu vermeiden.

Parasitismus und Symbiose

• Leberegel (Fasciola hepatica) ist ein parasitischer Plattwurm, der vor allem im Wiederkäuer-Leber lebt.
• Der Lebenszyklus umfasst Eier, Larvenstadien in Schnecken und infektiöse Metazerkarien.
• Durch verunreinigtes Futter/Wasser werden sie aufgenommen und verursachen Fasciolose bei Tieren und Menschen.

Exponentielles und lineares Wachstum

• Lineares Wachstum (z.B. Baum): Konstante Zunahme der Population pro Zeiteinheit. Unabhängig von Ressourcen etc.
• **Exponentielles Wachstum (z.B. Bakterien):**Prozentuale Zunahme von Individuen pro Zeiteinheit, anfangs langsam, dann beschleunigt, da Wachstumsrate von Populationsgröße abhängt. Dies führt zu Übernutzung von Ressourcen und Wachstumseinbrüchen.

Dieses Quiz behandelt die Lotka-Volterra-Regeln, die die Dynamik von Räuber- und Beutepopulationen erklären, sowie die Struktur und Funktion von Nahrungsbeziehungen in einem Ökosystem. Teste dein Wissen über Energietransfer und die Auswirkungen von Populationen auf ihre Umgebung!