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Ökolgie Klausur Grundlagen  Ökologie Definition: Teilgebiet der Biologie, beschäftigt sich mit Beziehungen zwischen Lebewesen und unbelebter Umwelt. Biosphäre: Gesamtbereich der Erde, von Lebewesen besiedelt. Ökosystem: Bestehend aus Biozönose (alle Tiere und Pfl...

Ökolgie Klausur Grundlagen  Ökologie Definition: Teilgebiet der Biologie, beschäftigt sich mit Beziehungen zwischen Lebewesen und unbelebter Umwelt. Biosphäre: Gesamtbereich der Erde, von Lebewesen besiedelt. Ökosystem: Bestehend aus Biozönose (alle Tiere und Pflanzen) und Biotop (Lebensraum). Lebensgemeinschaft: Verschiedene Arten bilden Populationen und besetzen ökologische Nischen. Umweltfaktoren: Biotische (belebte Umwelt) und abiotische (unbelebte Umwelt) Einflüsse. Autökologie: Wechselwirkungen einer Art mit ihrer Umwelt Synökologie: Untersucht Lebensgemeinschaften innerhalb eines Ökosystems Populationsökologie: beschreibt Auswirkungen von Umweltwechselwirkungen auf Populationen z.B. Dynamik und Struktur Wechselwirkungen in der Synökologie: Intra- und interspezifische Konkurrenz, Räuber- Beute-Beziehungen, Parasitismus, Symbiose Nahrungsbeziehungen: Nahrungsketten, Nahrungsnetze, Nahrungspyramiden, Stoffkreisläufe Trophieebenen: Positionen von Produzenten, Konsumenten und Destruenten in Nahrungsketten Nachhaltigkeit und Umweltschutz: Menschliche Einflüsse auf Ökosysteme, Beispiel Eutrophierung, Notwendigkeit ökologischer Nachhaltigkeit und Umweltschutz  Physiologische Potenz und ökologische Potenz: beziehen sich auf die Fähigkeit einer Art, verschiedene Umweltbedingungen zu tolerieren und sich unter diesen Bedingungen fortzupflanzen Die physiologische Potenz betrachtet den Toleranzbereich einer Art unabhängig von Konkurrenz oder anderen Arten Die ökologische Potenz die Auswirkungen von Konkurrenz und anderen Arten berücksichtigt Toleranzkurve: zeigt die Reaktion einer Art auf verschiedene Umweltfaktoren wie Temperatur, Feuchtigkeit oder pH-Wert. Sie umfasst den Bereich, in dem eine Art überleben kann Toleranzbereich: Bereich innerhalb der Toleranzkurve, in dem eine Art überlebensfähig und fortpflanzungsfähig ist ->Umfasst den Bereich zwischen Minimum und Maximum eines abiotischen Faktors ->variiert je nach Art und Umweltbedingungen ->Außerhalb des Toleranzbereichs, sowohl unterhalb als auch oberhalb, wird die Lebensfähigkeit der Art stark beeinträchtigt oder unmöglich gemacht  Optimum: Optimaler Bereich eines Umweltfaktors, in dem eine Art ihre höchste Überlebensfähigkeit, Wachstum und Fortpflanzungsrate erreicht. Es ist der Bereich,wo Bedingungen für das Wohlbefinden und die Vermehrung einer Art am günstigsten sind Präferendum: Bereich um das Optimum herum, in dem eine Art bevorzugt lebt und sich vermehrt. Er bietet optimale Bedingungen, die der Art eine hohe Fitness und Wettbewerbsfähigkeit bieten Pessimum: Bereich außerhalb des Optimums, wo Bedingungen für das Überleben und Fortpflanzung einer Art suboptimal sind, die Fitness und die Reproduktionsrate einer Art sich verringern können-> Rückgang der Population Minimum: bezeichnet den unteren Bereich eines Umweltfaktors, unterhalb dessen eine Art nicht mehr überlebensfähig ist, an dem die lebenswichtigen Prozesse einer Art nicht mehr effizient ablaufen können, was zu einer Verringerung der Fitness und letztendlich zum Tod führen kann Maximum: bezeichnet den oberen Bereich eines Umweltfaktors, oberhalb dessen eine Art nicht mehr überlebensfähig ist. Übermäßige Ausprägungen eines Umweltfaktors können die physiologischen Prozesse einer Art stören oder schädigen, was zu einer Verringerung der Fitness und möglicherweise zum Tod führen kann  Euryök und Stenök: Diese Begriffe beschreiben die Breite des Toleranzbereichs einer Art Euryök-Arten haben einen breiten Toleranzbereich und können daher in einer Vielzahl von Umweltbedingungen überleben Stenök-Arten einen engen Toleranzbereich haben und nur unter bestimmten Bedingungen überleben können Unterschiede zwischen Individuen: Innerhalb einer Art können Individuen unterschiedliche ökologische Potenzen aufweisen, die auf genetischen Unterschieden, Zufallsschwankungen und Anpassungen an lokale Umweltbedingungen beruhen Ökologische Nische einer Art: umfasst alle Umweltbedingungen, unter denen die Art überleben und sich fortpflanzen kann. Sie wird durch die physiologische und ökologische Potenz bestimmt und kann als Zusammenfassung der Lebensansprüche einer Art betrachtet werden  Biotop Biotop: Definierter Lebensraum für Tiere, Pflanzen und Pilze sowie Lebensgemeinschaften (Biozönose) Umfasst natürliche (z.B. Nadelwälder, Bäche) und vom Menschen geschaffene Umgebungen (z.B. Stadtlandschaften) Abiotische Umweltfaktoren wie Temperatur, Klima, Wasser und Licht prägen das Biotop Biozönose: Belebte Organismen innerhalb des Biotops (Tiere und Pflanzen) Eng verbunden mit anderen ökologischen Begriffen wie Ökosystem, Biosphäre, Biome und Ökozonen  Biotop Unterscheidung zu Habitat: Biotop definiert den Lebensraum verschiedener Arten, Habitat bezeichnet den spezifischen Aufenthaltsbereich einer bestimmten Art Ökotop umfasst Biotop und Geotop (Beschaffenheit von Gesteinen) Einteilung von Biotoptypen anhand ähnlicher Biotope und Berücksichtigung abiotischer und biotischer Faktoren Beispiele für Biotoptypen: Wasserbiotope (Seen, Flüsse), Waldbiotope (Auenwälder, Nadelwälder), Freilandbiotope (Wiesen), Feuchtbiotope (Moore), Wüstenbiotope Vielfalt der Biotope ermöglicht Existenz verschiedener Lebensgemeinschaften und spielt wichtige Rolle beim Schutz gefährdeter Arten und Ökosysteme  Biozönose Biozönose: Lebensgemeinschaft von Organismen verschiedener Arten in einem Biotop Biotop: Abiotischer Lebensraum, der Temperatur, Licht, Wasser usw. umfasst Ökosystem: Kombination aus Biozönose und Biotop Untergliederung der Biozönose: 1. Zoozönose: Tiergemeinschaft 2. Phytozönose: Pflanzengemeinschaft 3. Mikrobiozönose: Gemeinschaft von Mikroorganismen  Biozönose Gliederung nach Trophieebenen: Produzenten: Erzeugen organische Nahrung. Konsumenten: Verbrauchen organische Nahrung. Destruenten: Zersetzen organische Substanzen. Wechselwirkung mit der Umwelt: Interaktion zwischen Organismen und abiotischen Umweltfaktoren. Beispiele: Konkurrenz, Symbiose, Parasitismus, Räuber-Beute- Beziehungen Ökologisches Gleichgewicht: Stabilität der Biozönose über einen längeren Zeitraum. Veränderungen in Umweltbedingungen können das Gleichgewicht beeinflussen.  Biotop Beispiel Biozönose und Biotop: Teich als Beispiel für Wechselwirkung zwischen biotischen und abiotischen Faktoren Biozönotische Grundprinzipien (nach August Friedrich Thienemann): Vielfältige ökologische Nischen führen zu höherer Artenvielfalt Abweichung von globalen Mittelwerten der abiotischen Faktoren führt zu spezialisierteren Gemeinschaften Langsame und kontinuierliche Veränderungen in einem Biotop begünstigen Artenreichtum Wechselnde Zugehörigkeit zu Biozönosen: Organismen können im Laufe ihrer Entwicklung verschiedenen Biozönosen angehören Sukzession: Zeitliche Entwicklung eines Ökosystems nach bestimmten Gesetzmäßigkeiten. Beispiel: Wiederaufbau einer Biozönose nach Zerstörung, z.B. durch einen Vulkanausbruch.  Biosphäre Die Biosphäre ist der gesamte Raum eines Himmelskörpers, in dem Lebewesen vorkommen, z.B. die Erde Es gibt bisher nur auf der Erde Leben, daher ist die Biosphäre bisher nur hier bekannt Lebewesen finden sich an Land, im Wasser und in der Luft Die Biosphäre ist der Lebensraum aller Lebewesen auf der Erde Sie umfasst verschiedene Umweltbedingungen und Lebensräume, die die Artenvielfalt beeinflussen  Biosphäre In den äußeren Bereichen der Biosphäre herrschen extreme Umweltbedingungen, in denen Mikroorganismen überleben In mittleren Bereichen gibt es moderate Bedingungen, die eine Vielzahl von Tier- und Pflanzenarten unterstützen Jede Art hat spezifische Lebensansprüche an die Umwelt, um zu überleben und sich zu vermehren Voraussetzungen für Leben umfassen ausreichend Platz, angemessene abiotische Faktoren wie Wasser und Temperatur, sowie das Vorhandensein von Produzenten für Nahrung  Biosphäre Die Biosphäre kann horizontal in Biome, Ökozonen und Ökoregionen unterteilt werden Vertikal erstreckt sich die Biosphäre von der Mesosphäre bis zur Lithosphäre und umfasst unterschiedliche Luft- und Erdschichten Lebensräume in der Biosphäre sind vielfältig und umfassen Pedosphäre (Boden), Hydrosphäre (Gewässer) und Lithosphäre (Gesteinshülle) Die Biosphäre ist der Lebensraum für alle Lebewesen und bildet eine Einheit, in der Lebewesen in Beziehung zueinander und zur Umwelt stehen  Abiotischer Umweltfaktor Abiotische Faktoren sind unbelebte Umweltfaktoren, die die Lebensbedingungen von Lebewesen beeinflussen Zu den abiotischen Faktoren gehören Temperatur, Licht, Wasser (Menge und Zusammensetzung), Klima, pH-Wert, Stoffkonzentration, Wetter und Relief Sie wirken auf das Leben aller Lebewesen, einschließlich Tiere, Pflanzen, Pilze und Bakterien Abiotische Faktoren interagieren miteinander und schaffen einen Lebensraum (Biotop) für verschiedene Lebewesen Sie haben eine wichtige Rolle bei der Anpassung von Tieren und Pflanzen an ihre Umgebung (physiologische Potenz) Abiotische Faktoren können abiotischen Stress verursachen, wenn sie außerhalb des tolerierbaren Bereichs liegen Langfristig kann das Verhalten von Lebewesen, insbesondere des Menschen, abiotische Faktoren beeinflussen, z.B. durch den anthropogenen Klimawandel oder die Verschmutzung von Gewässern Abiotische Umweltfaktoren Beschreibung und Einflüsse auf Lebewesen Beispiele Sonnenlicht beeinflusst Aktivität und Photosynthese bei Pflanzen Licht Stoffwechsel verschiedener Lebewesen Tag-/Nachtrhythmus bei Tieren Lebensraum und Sauerstoffquelle für Lebensnotwendig für alle Lebewesen, um Fische Wasser nicht auszutrocknen Mineralienquelle und Flüssigkeitshaushalt bei Menschen Jedes Lebewesen kann nur innerhalb Korallen brauchen eine Temperatur Temperatur bestimmter Luft- bzw. Wassertemperaturen über 20°C, um zu überleben. überleben, Fangaktivitaet wird beeinflusst Sonneneinstrahlung und Temperatur (Thermische Faktoren) Bei zu starkem Wind können Vögel nicht Luftfeuchtigkeit, Niederschlag und fliegen, um Nahrung zu suchen, und Schneedecke (Hygrische Faktoren) Bäume könnten fallen. Nebel, Wind, Blitze Einige Viren überleben bei hoher Klima (Wettererscheinungen) Luftfeuchtigkeit besser und schaden ➔ Alle Lebewesen sind auf bestimmte Lebewesen durch eine bessere klimatische Bedingungen angewiesen, um Ausbreitung. sich ausbreiten zu können. Abiotische Umweltfaktoren Beschreibung und Einflüsse auf Lebewesen Beispiele Die meisten Pflanzen bevorzugen einen pH-Wert Vor allem Tiere, die im Wasser leben, und zwischen 6 und 7,5, bei sehr pH-Wert Pflanzen brauchen einen bestimmten pH-Wert saurem oder basischem Milieu (sauer oder basisch), um zu überleben. können sie nicht überleben. Viele Kakteen brauchen Der Humusgehalt, die geologischen beispielsweise nicht viel Ausgangsmaterialien, die Feuchtigkeit und der Boden Feuchtigkeit, dafür einen pH- ph-Wert des Bodens beeinflussen, welche Wert zwischen 5,5 und 6,5 und Pflanzen dort wachsen können. einen lockeren Boden Hangausrichtung und -neigung haben eine In bergigen Weinanbaugebieten Auswirkung auf die Dauer der werden Weinreben in der Regel Relief Sonneneinstrahlung und bestimmen die auf der Südseite gepflanzt. Dort Wetterseite. Das beeinflusst wiederum welche bekommen sie am meisten Pflanzen und Tiere sich dort ansiedeln. Sonne  Beschreibung und Einflüsse auf Abiotische Umweltfaktoren Beispiele Lebewesen Bei fruchtbarem Boden entwickeln Hohe Nährstoffkonzentration lässt Pflanzen in der Regel größere Blätter Pflanzen gut wachsen. und Blüten, als bei kargem Boden. Eine hohe Gift- und Einige Fische, wie beispielsweise Schadstoffkonzentration Thunfische oder Butterfische, Stoffkonzentration (Schwermetalle wie Blei oder Zink, enthalten eine hohe Konzentration des gelöst in Wasser) ist für Lebewesen Schwermetalls Quecksilber. Menschen gesundheitsschädlich. sollten deshalb nicht so viel davon essen. Süßwasserfische, wie Forellen und Karpfen, benötigen also einen geringen Salzgehalt des Wassers (Salzwasserfische Salzgehalt. Salinität müssen Salzwasser zum Beispiel filtern Salzwasserfische, wie Rochen und können, um trinken zu können) Heringe, benötigen einen hohen Salzgehalt. Die einzelnen abiotischen Faktoren sind im Ökosystem nicht isoliert bzw. unabhängig voneinander, sondern interagieren miteinander. Du kannst es dir also vielmehr als ein Zusammenspiel der einzelnen abiotischen Faktoren vorstellen, die zusammen einen Lebensraum (Biotop) für verschiedene Lebewesen schaffen. Licht als abiotischer Faktor Wichtige Energiequelle für Lebewesen Bedeutung für Pflanzen: Sonnenlicht für Photosynthese Unterschiedliche Lichtbedürfnisse: Sonnenpflanzen vs. Schattenpflanzen Bedeutung für Tiere: Bestimmt Tages- und Nachtrhythmus Beeinflusst Aktivität und Wohlbefinden Innere biologische Uhr reagiert auf Licht Beispiel aus der Tierwelt: Vögel singen abhängig von Helligkeitsstufe Morgendlicher Gesang variiert mit Sonnenaufgang und Witterung Wasser als abiotischer Faktor Notwendig für alle Lebewesen zum Überleben und zur Hydration Unterschiedliche Anforderungen an Wassermenge, Zusammensetzung und pH-Wert je nach Tier- und Pflanzenarten Zu wenig und zu viel Wasser können schädlich sein Abiotischer Faktor Wasser bei Pflanzen Wasserpflanzen Feuchtpflanzen Trockenpflanzzen Wachsen unter Wasser oder am Ufer In sumpfigen, moorigen Gebieten und In sehr wasserarmen Regionen Wenig ausgeprägte Wurzeln, da Regenwald Tiefes, weitverzweigtes ständig Wasser verfügbar Flachwurzler aufgrund hoher Wurzelsystem für tieferliegende Speichern Sauerstoff in Blättern für Niederschlagsmengen Wasservorräte Schwimmen an der Oberfläche Beispiele: Farne, Springkraut Beispiele: Nadelbäume, Kakteen Beispiele: Seerose, Seegras  Abiotischer Faktor Wasser bei Tieren Die meisten Tiere können nur wenige Tage ohne Wasser überleben Tiere in sehr wasserarmen Ökosystemen, wie Kamele, können über zwei Wochen ohne Wasser überleben Anpassungen in der Wasseraufnahme im Tierbereich: Einige Tiere wie Koalas oder Springböcke nehmen Wasser nicht durch Trinken auf, sondern fressen Pflanzen mit Wasserreserven Meerestiere wie Delfine und Rochen können kein Salzwasser trinken und ernähren sich von Fischen mit Süßwasser Salzwasserfische in salzhaltigen Gewässern verlieren ständig Wasser durch Osmose Sie nehmen Salzwasser auf und filtern es zu Süßwasser Umweltfaktor Temperatur Alle Lebewesen haben einen bestimmten Temperaturbereich (Toleranzbereich), in dem sie überleben können Extreme Temperaturen, sei es zu heiß oder zu kalt, können den Stoffwechsel beeinträchtigen und zum Tod führen Abiotischer Faktor Temperatur bei Pflanzen: Temperatur beeinflusst die Fotosynthese und die Keimung von Pflanzensamen Photosynthesereaktion läuft optimal bei etwa 30°C ab Keimung von Samen erfordert bestimmte Mindesttemperaturen, z.B. 1-2°C für Roggen und 12-16°C für Tomaten Umweltfaktor Temperatur Abiotischer Faktor Temperatur bei Tieren Aktivität und Stoffwechsel von Tieren hängen von der Temperatur ab Wechselwarme Tiere (Poikilotherme) sind auf Umgebungstemperatur angewiesen, regulieren ihre Körpertemperatur nicht selbst Im Winter verlangsamt sich der Stoffwechsel und die Aktivität, einige Tiere halten Winterschlaf oder Winterruhe, um sich vor kalten Temperaturen zu schützen  Eigenschaften Winterruhe Winterschlaf Viele Arten von Tieren, einschließlich Hauptsächlich Säugetiere und einige andere Tiere einiger Reptilien, Amphibien und Säugetiere Tierarten Kann variieren, aber normalerweise Langfristig; dauert normalerweise die Dauer kurzfristig und intermittierend während des gesamte Winterperiode an Winters Verlangsamt sich, aber nicht so stark wie Stoffwechsel Stark verlangsamt, um Energie zu sparen beim Winterschlaf Kann nahe der normalen Körpertemperatur Korpertemperatur Sinkt deutlich ab, um Energie zu sparen bleiben  Eigenschaft Winterruhe Winterschlaf Tiere können sich bewegen und Nahrung Tiere sind inaktiv und bleiben in ihren Aktivität suchen, wenn das Wetter es zulässt Unterschlüpfen Tiere bleiben normalerweise während des Tiere können während der Winterruhe Aufwachphasen gesamten Winterschlafs in einem tiefen kurzzeitig aufwachen und aktiv werden Schlafzustand Hilft, Nahrungsknappheit und extreme Kann helfen, extrem kalte Perioden zu Verbesserung Kälte zu überleben, indem der überstehen, ohne Nahrung zu suchen Energieverbrauch minimiert wird Abiotische Selektionsverfahren beeinflussen den Fortpflanzungserfolg und die Fitness von Individuen Individuen, die besser mit extremen abiotischen Faktoren wie Hitze, Trockenheit oder Dunkelheit umgehen können, haben evolutionäre Vorteile Langfristig können menschliche Aktivitäten die abiotischen Faktoren beeinflussen: Klima: Industrie, Forstwirtschaft und Landwirtschaft emittieren Treibhausgase, die den anthropogenen Treibhauseffekt verstärken Wasser: Verschmutzung von Seen mit Müll und Giftstoffen verändert den pH-Wert und die Schadstoffkonzentration im Wasser Sauerstoffkonzentration: Abholzung von Wäldern und Baumsterben durch Schädlingsbefall verringern die Anzahl der Bäume und beeinflussen die Sauerstoffkonzentration Langtag- und Kurztagpflanzen Langtagpflanzen benötigen längere Belichtungsphasen, um zu blühen. Die Blütenbildung setzt ein, wenn die Tageslänge einen kritischen Wert überschreitet Kurztagpflanzen blühen erst, wenn die Tageslänge einen bestimmten kritischen Wert unterschreitet. Sie benötigen also kürzere Belichtungsphasen Beispiele für Langtagpflanzen: Salat, Spinat und Bohnen Beispiele für Kurztagpflanzen: Sojabohne, Mais und Hirse  Fotoperiodismus Der Fotoperiodismus reguliert verschiedene Entwicklungsprozesse und Wachstumsmuster bei Pflanzen basierend auf der Tages- und Nachtlänge Die Blühinduktion bei Pflanzen kann von verschiedenen Faktoren abhängen: die Tageslänge, Temperatur und Phytohormone Die molekularen Lichtsensoren in den Blättern der Pflanzen spielen eine Schlüsselrolle bei der Wahrnehmung der Photoperiode und der Regulation von Entwicklungsprozessen Das Flowering Locus T-Protein (FT-Protein) wird durch die Fotoperiode reguliert und spielt eine zentrale Rolle bei der Übertragung des Blühsignals von den Blättern in die Sprossspitzen  Fototropismus Fototropismus ist eine Reaktion von Pflanzen auf Lichtreize Positive Fototropismus: Wachstum in Richtung des Lichts Negative Fototropismus: Wachstum weg vom Licht Steuerung erfolgt durch das Phytohormon Auxin, das in den Zellen der Sprossspitze produziert wird Bei Lichteinfall auf eine Seite der Pflanze wird Auxin auf die schattige Seite transportiert Auxin führt zur Dehnung der Zellen auf der schattigen Seite, was das Wachstum in Richtung des Lichts fördert Bekannte Beispiele für Fototropismus sind das Biegen von Pflanzensprossen in Richtung des Lichts und das Wachstum von Wurzeln weg vom Licht  Anpassungsstrategien und andere Faktoren einige Pflanzen passen sich an unterschiedliche Belichtungsbedingungen an, indem sie entweder mehr Sonnenblätter oder mehr Schattenblätter entwickeln Pflanzen können einen circadianen Stress erfahren, wenn sich der Licht-Dunkel-Rhythmus ändert, was zu negativen Auswirkungen wie Blattabsterben führen kann Die circadiane Uhr der Pflanzen wird durch verschiedene Gene, einschließlich Transkriptionsfaktoren, gesteuert, die den Tagesverlauf beeinflussen