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Facharbeit: Ökologie - Ausführliche Zusammenfassung

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Ökologie


Definition:

Ökologie ist ein Teilgebiet der Biologie. Sie untersucht die Wechselwirkung der Organismen untereinander und die Wechselwirkung der Organismen zur unbelebten Natur bestimmt.

Einteilungmöglichkeiten:

nach dem Lebensraum:
- terrestisch
- marin
- himnisch (Süßwasser)
nach den Organismen:
- Ökologie der Mikroorganismen
- Pflanzenökologie
- Tierökologie
- Humanökologie
nach der Organisationshöhe:
(Artbeziehung und Wechselwirkung – Beziehung zu den verschiedenen Umweltfaktoren)
- Autökologie
- Populationsökologie (Population: Fortpflanzungsgemeinschaft einer Art in einem bestimmten Gebiet)
- Synökologie (Biozönökologie) (Wechselwirkung verschiedener Tier- und Pflanzenpopulation und deren Abhängigkeit von Umweltfaktoren)

Der Einfluss von abiotischen Umweltfaktoren auf Pflanzen und Tiere:

Toleranzbereich: z.B. Temperaturorgel (Temperatur von 0-60°C auf einer Fläche)
-> keine gleichmäßige Verteilung
-> Ansammlung vieler Ameisen bis 27°C

Das ist der Vorzugsbereich ( Präferendium );
Der günstigste Wert für eine Organismenart ist das Optimum
-> jede Art hat für jeden Umweltfaktor einen Optimumwert und ein Präfererndium

Der Toleranzbereich ist die Variationsbreite eines Umweltfaktors, die eine Organismenart ertragen kann.
Gekennzeichnet ist ein Toleranzbereich durch Minimum, Maximum und Optimum.
->Toleranzkurve: Abhängigkeit der Intensität der Lebensprozesse von verschiedenen Größen eines Umweltfaktors.

Intensität der Lebensprozesse --> Größe eines Umweltfaktors

Arten mit großen Toleranzbereich: euryök (eurypotent)
Arten mit kleinen Toleranzbereich: stenök (stenopotent)

Ökologische Potenz: (Reaktionsnorm)
- ist die spezifische Art, wie ein Organismus auf einen Umweltfaktor reagiert
- sie ist erblich festgelegt

physiologische Potenz:
- ist die Reaktionsnorm unter Laborbedingungen

Minimumgesetz:

Die Entwicklung eines Individuums (Art) hängt vorwiegend von dem Faktor ab, der in der niedrigsten Intensität (Minimums) vorhanden ist.
Bsp.: CO 2 -Gehalt der Atmosphäre begrenzt Fotosyntheseleistung der Pflanzen auf der Erde
-> wenn verschoben in eine Richtung, wie Optimum -> Intensität sehr stark verändert

1. abiotischer Faktor: Wasser

a) Faktor Wasser bei Pflanzen
Funktion: des Wassers im Organismus
- Transportmittel, Lösungsmittel, Quellungsmittel
- verantwortlich für osmotischen Druck -> Festigkeit, Stabilität der Pflanze
- Ausgangsstoff für biochemische Reaktion und Reaktionsprodukt
- Blut transportiert Wärme
- versetzt Plasma in einen Hydratzustand
- Wasser ist notwendig damit Zellen am Leben bleiben -> kann gelartig (stark verminderter Stoffwechsel) und solartig (Stoffwechsel normal) sein

Landlebende Pflanzen: decken des Wasserbedarfs
- durch Nutzung des Niederschlags
- aus dem Verhältnis zwischen Niederschlag und Verdunstung ergeben sich bestimmte Lebensräume (humide, aride Gebiete der Erde)
Evaporation = Verdunstung
Transpiration = physiologisch geregelte Verdunstung von Wasserdampf ( z.B. Schließzellen)

Hinsichtlich des Vermögens den Wasserhaushalt zu regulieren:

wechselfeuchte Pflanzen (poikilohydre) kleinere Gruppe
eingenfeuchte Pflanzen (homoihydre)
- nimmt in kurzer Zeit viel Wasser auf
- z.B. Torfmoos, Algen, Moose, Farne
- Organismen wie tote Quellkörper
- Abhängigkeit von Umgebungsfeuchte
- Keine Regulation der Wasserabgabe und Wasseraufnahme
- Zellen haben kleine Zentralvakuole (bei starkem Wasserverlust schrumpfen) aber geringe Stoffwechselintensität
- Bei Wassermangel treten sie in inaktiven Zustand über
- Sind trockenresistent
- Erhöhung der Wasserverfügbarkeit, quellen sich auf -> höherer Stoffwechsel
- Standortvorteile, wo feuchte Perioden und Trockenheit wechseln
-> trocken: inaktiver Stoffwechsel
-> feucht: aktiver Stoffwechsel
- prägen Vegetation des Festlands
- sind Gefäßpflanzen (Gliederung in Blatt, Stengel und Wurzel)
- besondere Regulation der Wasserabgabe
- unabhängig von Umgebungsfeuchte
- Zellen haben große Zentralvakuole (beträchtliches Wasserreservoir)
- Cutikula (wachshaltiger Außenüberzug) Verdunstungsschutz


Anpassung an verschiedene Standorte:

Standort
Pflanzetyp
Spaltöffnung/FE
Sprossachse
Leitbündel/FE
Wurzelsystem
Gewässer
-Wasserpflanzen (Hydrophyten)
-Luftspeichergewebe
-Differenzierung von Palisaden- und Schwammgewebe fehlt häufig
-gleiche Zellen mit gleicher Funktion
-z. B. Schwimmblattpflanzen, Wasserpest
-keine Spaltöffnung
-bei Schwimmblattpflanzen auf Oberseite und dicke Cutikula->für Gasaustausch
-Unterwasserblätter: feinzipfelig; Zellen zartwandig; Cutikula fehlend; Spaltöffnung oft fehlend
-keine bzw. wenig Spaltöffnung an Oberseite
-Wasserdampf wird nicht abgegeben
-zart, Reduktion der Leitgefäße, Leitkanäle
-wenig
-schwach oder fehlend
immerfeucht (Tropen; Feuchtgebiete)
-Feuchtpflanzen (Hygrophyten)
-Spaltöffnung aus Blattfläche herausragend
-Epidermiszellen ragen haarartig aus Cutikula heraus
-Wasserdampfabgabe ein Problem
-große Oberfläche
-dünne Blätter
-Verdunstungsschutz durch Cutikula
-herausgewölbte Spaltöffnung durch Luftströmung wird Wasser leichter wegtransportiert
-Palisaden- und Schwammgewebe einschichtig
-große, oft dünne Laubblätter
-Spaltöffnung oft herausgehoben
-große Interzellularen
(transpirationsfördernde
Maßnahmen)
-Transpiration soll begünstigt werden –Yviele Spaltöffnungen
-zarte, oft hohe Stengel
-weite zarte Gefäße
-wenig
-schwach ausgebildet, niedriges osmotisches Potenzial
wechselfeucht der winterkalt
-wandlungsfähige Pflanzen (Mesophyten)
-obere Epidermis
-Palisaden- und Schwammgewebe
-untere Epidermis mit Spaltöffnungen
-meist weiche Blätter
-Blattabwurf in Trockenzeit (Winter)
-Spaltöffnungen an der Blattunterseite
-krautige Pflanzen überdauern unterirdisch
-mittlere Anzahl (mäßig viele Spaltöffnungen)
-oft nur an Unterseite der Blätter
-derb, mit verdickter Rinde
-starke Leitbündel
-mäßig viele
-stark ausgebildet, oft auch Speicherorgan
trocken (Wüsten, Steppe, Trockenrasen)
-Trockenpflanzen (Xerophyten ohne Sukkulente)
-mehrschichtige Cutikula für bessere Verdunstung
-geringe Oberfläche
-dicke kleine Blätter
-Spaltöffnungen ragen nicht nach außen damit Wasser nicht so leicht wegtransportiert wird durch Luft
-mehrschichtiges Palisaden- und Schwammgewebe
-Atemhöhle mit Haare und Spaltöffnungen -> Ansammlung von Wasserdampf
-Transpiration eingeschränkt
-Blattabwurf oder kleine, überdauernde, harte Blätter; schnell schließende, oft versenkte Spaltöffnung
-verdickte Epidermis und Cutikula (transpirationseingeschränkte Maßnahmen)
-relativ viele, damit nachts viel CO 2 aufgenommen werden kann
-Anpassung an den Wassermangel
-fest, mit gut ausgebildeten Leitbündeln
-starke Gefäße
-sehr viele
-sehr gut entwickelt
-hohes osmotisches Potenzial
trocken (Wüsten, Steppe, Trockenrasen)
-Trockenpflanzen (Xerophyten mit Sukkulente)
(z.B. Kakteen)
-ausreichend Wasserspeichergewebe (wenn in Blätter – Blattsukkulente) -> (in Sprossachse -> Sprosssukkulente) -> (in Wurzel – Wurzelsukkulente)
-Dornen als Verdunstungsschutz; Schutz vor Tieren; sind teilweise verholzt
-oft Säulen oder kugelförmig -> geringe Oberfläche -> geringe Verdunstung
-Spaltöffnung eingesenkt
-relativ viele
-fest, mit gut ausgebildeten Leitbündeln
-starke Gefäße
-sehr viele
-weit verzweigtes Wurzelsystem und Wurzelgewebe -> günstig: bei Regen schnelle Wasseraufnahme
- hohe osmotische Aktivität -> Saugkraft sehr hoch (Wasser schnell aufnehmen)


b) Faktor Wasser bei Tieren
- Zellen benötigen ausreichend Wasserhaushalt
- 2 Systeme:
Osmokonformer

Osmoregulierer

- viele marine Tiere (in Meer lebende Tiere) können ihre Osmolarität nicht aktiv steuern (wirbellose Einzeller)
- sind isotonisch zum umgebenden Meerwasser (Schnecken, Polypen)
- Köperflüssigkeit ist nicht isotonisch zum Wasser der Umgebung
- Energieaufwand zur Aufrechterhaltung eines Ionengradienten um Wasser aufnehmen zu können

Bsp.: Knochenfische haben sich aus Süßwasservertretern entwickelt
-> geringe Konzentration im Blut
-> Fische trinken Salzwasser und scheiden Ionen über Kiemen und Nieren aktiv aus
-> marine Fische scheiden wenig Harn aus

Süßwasserfische:
-> bilden Harn
-> Wasser durch Osmose aufgenommen
-> aktiv Ionen aufnehmen (z.B. Nahrung)
-> im Verdauungskanal werden Ionen aktiv ins Blut transportiert
-> Ausscheidung über Nieren

Landbewohner: haben großes Problem
- Gefahr der Austrocknung
- Ausbildung von Verdunstungsschutz nötig z.B. Haare, Federn, Fell (Hornhautbildung, Wachsüberzug der Chitinpanzers, Gehäusebildung, Schleimhautbedeckung)
- für Fortpflanzung:
Reptilien: -> Befruchtung erfolgt im Wasser -> Nachwuchs geschützt vor Austrocknung
Vögel: -> Nachwuchs durch Kalkschale geschützt
Lurche: -> wie viele Bodenbewohner sind diese Hautatmer
- Trockenheit:
Kamel: -> dichtes Fell (Verdunstungsschutz; Reflektion z.T. des Lichtes -> Schutz vor Überhitzung)
-> große Höcker (Fettgewebe zur biologischen Oxidation)
-> lange hohe Beine (Körper weit weg von heißen Wüstensand)
-> durch Luftbewegung Kühlung des Körpers
-> kaum Ausscheidung; kaum Urinbildung
- Unterschidung in Feuchtlufttiere und Trockenlufttiere

2. abiotischer Faktor: Temperatur

- Temperaturabhängigkeit biochemischer Reaktionen und physikalischer Vorgänge (RGT-Regel)
- Obergrenze: Denaturierung der Proteine (biochemische Prozesse laufen nicht mehr ab)
- Untergrenze: Gefrierpunkt des Wassers (können nicht mehr Wasser aufnehmen)
a) Faktor Temperatur bei Pflanzen
Temperaturabhängigkeit:
- Laubabfall (Bäume -> Wassermangel im Winter -> werfen Blätter ab oder bei Trockenheit)
- Fotosynthese, biologische Oxidation
- Keimung, Fruchtbildung, Samenreifung
- Blütenbildung (öffnen und schließen mancher Blüten)
- jede Art hat ein bestimmtes Optimum in welchen es lebt
Frühblüher: haben Zwiebeln an Wurzel zur Nährstoffspeicherung -> Wärme erwärmt Boden um Frühblüher herum -> biologische Oxidation -> Energie und Wärme

Anpassung an hohe Temperaturen:
- Kühlung durch Transpiration (Cutikula, Festigungsgewebe, verholzte Pflanzenteile sind stark temperaturabhängig, bestimmte Stoffe setzen dem Gefrierpunkt herab z.B. Frostschutzmittel)
- Betrachtung man von Küste zum Hochgebirge -> sind überall unterschiedliche Pflanzen vorhanden

b) Faktor Temperatur bei Tieren
- jedes Tier hat Vorzugsbereich (Vorzugstemperatur)
- dort wenigste Energie benötigt um Lebensprozesse ablaufen zu lassen

Homoiotherm (Gleichwarme)
Poikiotherm (Wechselwarme)
- Vögel, Säugetiere
- Steuerung durch ein Regulationszentrum im Gehirn
- Körpertemperatur unabhängig von Schwankungen der Außentemperatur
- Körperwärme wird durch den Stoffwechsel produziert
- Aktivität relativ unabhängig von der Außentemperatur
- optimale Außentemperatur = Körpertemperatur

- Wirbellose, Fische, Reptilien, Amphibien
- nehmen Umgebungstemperatur an
- in Wasser Sauerstoffgehalt gering
- Temperaturschwankungen im Wasser geringer als an Land (Lufttemperaturschwankung höher)
- geringerer Energiebedarf in Form von ATP
- Temperatur muss nicht herauf- bzw. herabgeführt werden
-> kommen mit wenig Nahrung aus
z.B. Krokodil: 250 kJ/ Tag (20x weniger als Mensch)
- Aktivität ist stark abhängig von der Außentemperatur
- Wärme muss vorhanden sein um Eier auszubrüten
- Einschränkung der Lebensräume
- sind leichte Beute für gleichwarme Tiere
- ausreichende Sauerstoffzufuhr ist nötig


Thermoregulation umfasst: Regulation der Körpertemperatur

1. Verhaltensanpassungen:

-> Temperaturänderung durch Ortsveränderung
- sonnen
- Abkühlung in Wasser
- graben

2. Manipulation des Wärmeaustausches zwischen Körper und Umgebung:

- Köperbedeckung (Federn, Fell, Horn... speziell: Sommer- und Winterfell)
- Regulation der Durchblutung der Körperorgane (Regulation der Weiter der Gefäße -> Drosselung bzw. Erweiterung der Durchblutung der Haut)
- Wärmeaustausch zwischen Arterien und Venen
z.B. Wolf -> Pfote fasst 0°C (Körpertemperatur 38°C)

Leguane -> sonnen sich; nacht Vergrabung in Sand

3. Regulation der Wärmeproduktion nur bei Gleichwarmen

- Fähigkeit den Stoffwechsel bei Kälte bis zu verdreifachen -> Energie zu verdreifachen
z.B. braunes Fettgewebe zur Wärmeproduktion bei Fledermäusen
- durch Muskelzittern Wärmeproduktion
- Wärmeproduktion wird hormonell gesteuert

Energiesparen in Zeiten extremer Umwelteinflüsse:
Wechselwarme: passiver Verfall in Zustand
- Winterstarre (Temperatur fallend; Stoffwechsel ist minimiert)
- Hitzestarre

Gleichwarme
- Winterschlaf (Igel Hamster, Fledermäuse...) /Winterruhe (Dachse, Eichhörnchen...Aufwachen kurze Zeit um zu fressen)
- Vogelzug um Nahrung zu finden
- Sommerschlaf (Stoffwechsel inaktiv – herabgesetzt) -> oft bei Tieren in warmen Regionen wegen Wasserknappheit
- Torpor: Ruhephase die täglich auftritt bei Säugetieren; Kleinsäugern und einigen Vögeln -> Zustand der Inaktivität
-> wenn nachtaktives Tier (Fledermaus) -> Torpor am Tag
-> wenn tagaktives Tier (Kolibri) -> Torpor in der Nacht

Tiergeografische Regeln:

Bergmannsche Regel:
- große Tiere haben im Verhältnis zum Volumen eine geringere Oberfläche als kleine Tiere
- deshalb ist der Wärmeverlust über die Oberfläche relativ gering bei kleinen Tieren
Allensche Regel:
- nach ihr sind bei gleichwarmen Tieren Körperanhänge wie z.B. Ohren in kälteren Gebieten kleiner als bei verwandten Arten in wärmeren Gegenden

3. abiotischer Faktor: Licht

Licht wirkt durch:
- unterschiedliche Farbe bzw. Wellenlänge (rot, blau Intensität hoch; grün, gelb Intensität relativ)
- Intensitätsunterschiede (auf verschiedene Organismen)
- Wechsel von hell und dunkel (bestimmten Organismen)
- Richtung des Lichteinfalls (Pflanzen, Tierbauten)
Lichtrhythmik: Dauer des täglichen oder jährlichen Lichtgenusses bestimmt das Leben der Organismen maßgeblich.

a) Faktor Licht bei Pflanzen wichtiger Rhythmusträger)
1. Abhängigkeit des Pflanzenwachstums von der Lichtintensität:
- z.B. Stockwerkaufbau des Waldes
Lichtpflanzen (Sonnenpflanzen)
Schattenpflanzen
- maximale Fotosyntheseleistung bei hoher Lichtintensität z.B. Frühblüher
- viel Licht
- habe höchste Fotosyntheseleistung bei viel Licht
- kleinere, dickere Blätter
- mehrschichtiges Palisadengewebe
- Luftfeuchtigkeit geringer
- Gefahr der Austrocknung
- Transpiration zu schützen
- maximale Fotosyntheseleistung bei geringer Lichtintensitäten z.B. in Krautschicht des Waldes (Springkraut, Heidelbeeren, Blaubeeren, Sauerklee...)
- wenig Licht
- haben höchste Fotosyntheseleistung bei geringem Licht
- höhere Luftfeuchtigkeit
- große, dünne Blätter günstiger

2. Fotoperiodizität:
- besonders bei Pflanzen deren Blütenbildung vom täglichen Lichtgenuss (Belichtungsdauer) abhängig ist.
Kurztagspflanzen
Landtagspflanzen
- benötigen zur Blühinduktion eine Belichtungsphase in der eine kritische Tageslänge (10-14h) unterschritten wird
kurze Tage: 12h Tag, 12h Nacht
z.B. Arten der Tropen und Subtropen (Mais, Reis, Hirse, Sojabohnen, Baumwolle)
Pflanzen gibt es die sind tagneutral -> Fotosyntheseperiodizität keinen Einfluss auf Blütenbildung
- benötigen zur Blühinduktion eine Belichtungsphase in der eine kritische Tageslänge überschritten wird
z.B. Gemüse, Getreide

b) Faktor Licht bei Tieren

- Wechsel zwischen Tag und Nacht
Circadiane Rhythmen: (24 Stundenrhythmus oder Tagesrhythmik)
- Wechsel von Schlaf und Wachsein
- Tag- und Nachtaktivität
- Stoffwechsel
- Aktivität des Immunsystems in der Nacht am Höchsten
- Reparatur der Gefäßzellen in der Nacht am Höchsten
- Winterruhe, Winterschlaf (äußerer Rhythmus, welcher für manche Tiere zur inneren Rhythmik geworden ist)
- Vogelzug (Jahreszeitenrhythmik)
- Winterfell und Sommerfell (Jahreszeitenrhythmik)
- Vogelgesang (durch Licht Produktion der Hormone angeregt -> Stoffwechsel sehr hoch)

Dimorphismus:
z.B. Schmetterlinge haben unterschiedliche Farben
- im Frühjahr mit Überwinterung "Landkärtchen" sehr hell
- im Winter ohne Überwinterung "Landkärtchen" dunkel

Boden

Definition:
- ein Boden ist ein teil der obersten Erdkruste, nach oben durch Vegetationsdecke bzw. Atmosphäre und nach unten durch festes oder lockeres Gestein begrenzt
- ist ein Naturkörper, bei dem ein Ausgangsgestein unter bestimmten klimatischen Vorraussetzungen und einer bestimmten liefernden Vegetation durch bodenbildende Prozesse (Verwitterung, Mineralbildung, Zersetzung, Humifizierung, Gefügebildung und Verlagerung) umgewandelt wurde bzw. immer noch wird
-> Boden ist die oberste Verwitterungsschicht der festen Erdkruste, Ausgangsgestein. Boden ist unfruchtbar.

Eigenschaften (abhängig von): Ausgangsgestein, Klima, Relief, Wasserangebot, Bodenleben, Zeit

Art von Ausgangsgestein und Verwitterungsart bestimmt Sand-, Ton- und Lehmböden: sie haben verschiedene Kerngrößen

Sandböden:
- große Hohlräume
- Wasserbeweglichkeit hoch
- kann kaum Wasser speichern -> Trockenheit
- viele Nährstoffe werden ausgewaschen

Tonböden:
- hohes Wasserspeichervermögen
- weniger Hohlräume
- hohe Luftkapazität
- kann Nährstoffe speichern, aber wenn Sättigung -> Sauerstoffmangel

Lehmböden:
- Sand-, Lehm- und Tongemisch
- Lüftung- und Wasserspeichervermögen günstig
- Verankerung der Wurzel gut für höhere Pflanzen
- Sauerstoffe-, Nährstoff- und Wasserversorgung der Pflanzen

Entstehung: Stein -> Menge aus Mineralien (Silicaten) -> an Oberfläche Verwitterung -> Bodenbildung

Experiment zur Bestimmung von:
pH-Wert: -> Indikator
Kalkgehalt der Erde: -> mit Salzsäure (starkes Aufbrausen 3-4%, leichtes Aufbrausen 1-2%, kein Ausbrausen unter 1%)

Horizonte:
- Einteilung des Bodens
- laufen parallel zum Erdboden
- Schichten durch Sedimentation entstanden

A-Horizont:
- oberste Humusschicht
- Tonteilchen sind ausgewaschen

B-Horizont:
- verwitterter Untergrund (Ausgangsgestein)
- eisenhaltige Minerale können dort rosten -> Braunfärbung
- Tonmineralsalzbildung

C-Horizont: Ausgangsgestein

G-Horizont: vom Grundwasser beeinflusst

Humus: Gesamtheit der abgestorbenen Substanz pflanzlicher und tierischer Herkunft des Bodens (z.B. Blätter, Körpersubstanzen von Bodenlebewesen, Dünger, Kompost). Humus ist fruchtbar.
Entstehung der Humus in 3 Schritten:
a) biochemische Initialphase: - ohne sichtbare Zerstörung des Zellverbandes
- teilweise Aufspaltung von Eiweißen, Stärke
b) Phase der mechanischen Zerkleinerung: - durch Bodenlebewesen Humus in Mineralschichten ->
Zellverbände zerstört
- wenig chemischer Abbau, nur zerkleinern
c) Mineralisierung: - durch Bakterien, Pilze
- Spalten enzymatisch Strukturen
- pflanzliche Nähstoffe werden ferigesetzt
Schnelligkeit: abhängig von
- Basengehalt
- Sauer -> nicht sehr viele Lebewesen
- Wasser
- Menge der organische Substanzen
- RGT -Regel
- Durchführung

Funktion des Humus:
- hoher Humusgehalt -> gut
- Mineralspeicherung z.B. ausgesetzt saurer Regen -> kaum noch Lebewesen für Tiere

Bodentypen: abhängig von Standort und Ausgangsgestein, Entwicklungszeit
Gley: vom Grundwasser beeinflusst
Braunerde:
- Humusschicht (A-Horizont)
- belebter Untergrund
- Ausgangsgestein belebt, verbraunt
- Quarz und Silikatgestein
Schwarzerde:
- kein B-Horizont
- Löß als Ausgangsgestein
- Humusschicht (C-Horizint)
- Kontinentalklima -> wenig ausgewaschen

Zeigerorganismen

- sind Organismen, die eine geringe ökologische Potenz bezüglich eines Umweltfaktors aufweisen
- sind gegenüber diesem Faktor stenök
z.B.: Säurezeiger: Torfmoos, Heidekraut
Kalkzeiger: dreilappiges Leberblümchen, Silberdistel
Stickstoffzeiger: große Brennnessel, weiße Taubnessel
Stickstoffmangelzeiger: scharfer Mauerpfeffer
Lichtzeiger: Frühblüher, Hagebutte, Vogelwicke, Wacholder

Biotische Umweltfaktoren:

interspezifische Beziehungen
intraspezifische Beziehungen
Beziehungen zwischen Vertretern unterschiedlicher Arten.
z.B.:
- Räuber – Beute – Beziehung
- Symbiose
- Konkurrenz
- Parasitismus
Beziehungen zwischen Artgenossen.
z.B.:
- Konkurrenz
- sexuelle Beziehung
- Kannibalismus
- Brutpflege

Konkurrenz, Koexistenz, Einnischung (interspezifisch):
- in einem Ökosystem stehen alle Arten in Konkurrenz um die verschiedenen Umweltbedingungen (Raum, Nahrung, Licht...)
- die Konkurrenz ist umso größer, je ähnlicher die ökologischen Ansprüche sind (je mehr Konkurrenz vorhanden; um je mehr Umweltfaktoren konkurriert wird)
Konkurrenzausschlussprinzip: Arten mit ähnlichen ökologischen Ansprüchen existieren nicht nebeneinander im Ökosystem. (eine Art hat sich durchgesetzt, sich als stärker bewiesen) Einnischung->Lösung:Konkurrenz

Das vorherrschende Prinzip beim Zusammenleben verschiedener Arten ist das Prinzip der Konkurrenzverminderung.
- Konkurrenz klein halten -> Einnischung
- Konkurrenz verbraucht Energie

Ökologische Nische: Ist ein System von Wechselbeziehungen einer Art oder eines Individuums mit seiner Umwelt. Die ökologische Nische beschreibt das spezifische Wirkungsfeld einer Art.
z.B.: Löffelente (Schwimmente) und Reiherente (Tauchente)
- beide Jungen essen Insekten –
-> Aufzucht zu verschiedenen Zeiten
- Erwachsene kommen sich mit Nahrung nicht in die Quere

-> Möglich, das viele Arten in einem Ökosystem nebeneinander koexistieren.

Symbiose:

Zusammenleben artverschiedener Organismen zum gegenseitiges Vorteil.

1 Flechte:
- sind Pionierorganismen
- auf Fels im trocken-heißen Wüstenklima
- auch in Kältewüsten des ewigen Eises und der Hochgebirge
- überdauern Temperaturen von –100°C und mehr
- einige Arten zeigen bei –24°C ein photosynthetischen Aufbau organischer Substanz
-> "Doppelorganismus" aus Pilz und Fotosynthese
- Cyanobakterium ("Blaugrüne Alge")
- Symbiose führt zu neuer Organisationsform; Gestalt und Leistung sind mehr als die Summe der Partner
- Produktion von spezifischen Flechtstoffen, die weder Pilz noch Alge allein synthetisieren können
- Pilz übernimmt Versorgung mit Wasser und Nährsalzen (Wasserdampf kann genutzt werden)
- Flechten vertragen monatelange Austrocknung; bei Befruchtung setzt innerhalb weniger Minuten die Fotosynthese wieder ein
Allgemein:
Pilze um Alge: -> wechselfeucht Organismen

Wasser und Stoffwechsel bei Feuchte
Nährsalzver- bei Hitze stark wie Quellkörper
sorgung der reduziert
Alge

2 Blütenbestäubung:
Tier und Pflanze
Tier:
- durch Form, Farbe, Duft angelockt
- Blüte bietet dem Bestäuber Nahrung (Nektar oder Pollen)
Pflanze:
- nicht jede Blüte kann durch eine Vielzahl von Tieren bestäubt werden
- vielfach zeigen Blüten spezifische Baumerkmale, die eine Bestäubung nur durch bestimmte Besucher zulässt
z.B.: Hummelblüten sind oft so gebaut, dass nur das Gewicht der Hummel den Weg zum Nektar und Pollen öffnet.

3 Pflanze und Knöllchenbakterien:
Knöllchenbakterien:
- an Lippenblütengewächsen
- in der Lage Luftstickstoff zu binden (durch Enzym Nitrogenase) in Ammonium – Ion
-> dafür Energie nötig
Pflanze:
- Energie von Atmung von Fotosyntheseproduktion von Wirt
- optimale Stickstoffversorgung der Pflanze

-> Rhizobien (Gattung der Knöllchenbakterien) dringen über Wurzelhaare in Wirtspflanze ein

4 Mykorrhiza:
Bäume (autotroph) und Pilz (heterotroph)
Laub- oder Nadelbäume:
- liefert Fotosyntheseprodukte zur Ernährung des Pilzes
Pilz:
- Myzil (in der Erde)
- sitzt auf den Wurzeln des Baumes -> Wasser- und Mineralstoffaufnahme verbessert

Räuber – Beute – Beziehung:
Räuber: Organismen, die sich von den organischen Verbindungen ihrer getöteten Beute ernähren

Strategien:
Räuber
Beute
- List
- Tarnung
- Tarnung
- Auftreten in Gruppen
- Warntrachten (z.B. Feuersalamander)

Mimikry:
(z.B. Todstellen, Scheinwarntrachten, Ungenießbarkeit vortäuschen)
- ungiftiger Nachahmer sendet Warnsignale von für Empfänger gemiedenen (giftigen) Art
z.B. Nachtfalter mit Augenflecken auf Flügeln -> Nachahmung von Wirbeltieraugen

- giftige und ungiftige Nachahmungsart sendet Warnsignale von für Empfänger schwach giftigen Art. Warntracht kann nur im Zusammentreffen mit Vorbild (schwach giftige Art) erlernt werden
z.B. giftige und ungiftige Korallenschlangen ahnen Zeichnung der mäßig giftigen Trugnattern (falscher Korallenschlangen) nach

- zwei oder mehr ungenießbare Arten senden gleiche Warnsignale für Empfänger. Lernt dieser das Warnsignal mit der unangenehmen Eigenschaft zu verknüpfen, wird er in Zukunft auch jede andere Art melden
z.B. Tagfalter kann bis zu 30 verschiedene Varianten ausbilden, die Gegenstücke darstellen

- Nachahmer sendet Signale für Empfänger aus, die eine Hinwendung zum Nachahmer bewirken
z.B. Orchideen haben Blütenform, die der Gestalt bestimmter Wildbienen ähneln

Wachstum einer Population und Regulation des Wachstums:

Populationsdicht N= Anzahl der Individuen auf einer bestimmten Fläche

Population, die mit wenigen Individuen ein neues Gebiet besiedet:

N -> Zeit

1 – Anfangsphase (langsames Ansteigen der Populationsdichte -> Einnischung, Eingewöhnen, Wechselwirkung eingeben, Nachkommen =Tiere die Sterben; Geburtsrate und Sterberate etwas gleich groß
2 – exponentielle Phase (starker Anstieg der Populationsdichte; Geburtenrate viel größer als Sterberate)
3 – stationäre Phase (Geburtenrate und Sterberate etwa gleich groß; Populationsdichte hat Maximum erreicht; erreichen der Grenzkapazität in einem Ökosystem -> keine Nahrung, Platz, Reviere mehr)

Abhängigkeit des Wachstums von Umweltfaktoren:

lichtabhängige Faktoren
lichtunabhängige Faktoren
- Menge der Nahrung
- Gedrängefaktor
- Revierbildung
- Tierwanderung
- Räuber (artspezifische Feinde)
- Ansteckende Krankheit
- Parasiten
- Kannibalismus
- Klima
- Wetter
- Boden/ Feuchte
- Nahrungsqualität
- Räuber (die andere Beute bevorzugt)
- nichtansteckende Krankheit

Mathematischer Formalismus zur Erfassung von Gesetzmäßigkeiten bei Räuber – Beute – Beziehungen:

  1. Volterrasches Gesetz: Die Individuenzahlen von Beute und Räuber schwanken auch bei sonst konstanten Bedingungen periodisch. Dabei sind die Maxima für Beute und Räuber phasenweise verschoben.
  2. Volterrasches Gesetz: Trotz der Schwankungen bleiben langfristig die Durchschnittsgrößen der Räuber – und Beutepopulationen konstant.

-
Räuber Beute
+

  1. Volterrasches Gesetz: Wird durch äußere Faktoren die Sterberate von Räuber und Beute für kurze Zeit gleichermaßen erhöht, so nimmt später die Beutepopulation stärker zu als die Räuberpopulation.

Was spricht dagegen?
- ein Räuber hat mehrere Beutearten
- lichtabhängige Faktoren beeinflussen Beutepopulationen
- oft mehr Beute als Räuber
z.B. Mäuse -> wenn Gedränge -> Stress -> Kannibalismus nach Einschränkung der Fortpflanzung
- Population nimmt ab wenn Grenzkapazität überschritten
- Räuber stark beeinflusst von Beute, besonders wenn Räuber spezialisiert ist

Populationswachstum von Ernteschädigungen:


Schädling:
- wenn Tiere, Nutzpflanzen und Nutztiere angreifen/ zerstören -> in Konkurrenz mit den Menschen treten
- hohe natürliche Geburtenrate
- durch veränderte Umweltbedingungen (Monokulturen -> ausreichend Nahrung) geringe Sterberate

Bekämpfung durch:
- Erhöhung der Sterberate
  1. mechanische Bekämpfung:
- Absammeln von Kartoffelkäfern
- Fallen aufstellen
- Star erschießen
  1. chemische Bekämpfung
- Gifte ausstreuen (Nervensystem wird angegriffen)
- Sprühen
- Spritzen
  1. biologische Bekämpfung:
- natürliche Feinde fördern/ aussetzen
- Katzen bei Mäusen
- Parasiten den Schädling einführen (-> andere Organismen werden angegriffen)

Vorteile

Nachteile

  1. mechanische Bekämpfung:
- Schädlinge bekämpfen
- nur der eine Schädling wird bekämpft
- es wird nicht zu sehr in ökologisches Gefüge eingegriffen

  1. chemische Bekämpfung:
- Schädlinge bekämpfen
- einfache, schnelle, billige Bekämpfung
- effektiv

  1. biologische Bekämpfung:
- Schädlinge bekämpfen
- keine Eingriffe in Pflanzengefüge
- keine Gifte werden eingesetzt

  1. mechanische Bekämpfung:
- wenn man nicht alle erwischt ist das Problem nicht behoben (uneffizient)
- Schädlinge nur für kurze Zeit eingeschränkt
- aufwendig (Zeitaufwendig)
- bei großen Flächen unrealisierbar

  1. chemische Bekämpfung:
- nützliche Arten können von chemischen Stoffen angegriffen werden
- Schädlinge auszurotten
- Boden wird zerstört

  1. biologische Bekämpfung:
- Tiere, welche Schädlinge bekämpfen können nach Bekämpfung der Schädlinge selbst zu Schädlingen werden
- andere Organismen werden angegriffen
- eigener Feind wird zum Feind
- dauert lange: Räuber – Beute –Beziehung baut sich erst auf

Geburtenrate senken: da hohe Geburtenrate, geringe Sterberate
- Hormone füttern -> Eileiter wird angegriffen -> unfruchtbar gemacht
- mit Sexuallockstoffen werden Tiere in Fallen gelockt (Bekämpfung)
z.B.
- Hyänen, welche in Städte kommen
- Tauben, welche zu viel Dreck machen

Andere Bekämpfungsarten: -> Gentechnik

Pro: Nutzen Kontra: Konsequenzen, die unabsehbar sind

Integrierter Pflanzenschutz:
Bündelung von Maßnahmen, wie:
- günstige Pflanz- und Saattermine auswählen
- sachgerechte Pflegemaßnahmen durchführen (Bodenbearbeitung)
- bedarfsgerechte Düngung
- Schutz und Pflege der Nützlinge
- selektive Anwendung von leicht und schnell abbaubaren Parasiten
- Anbau resistenter Pflanzen

Parasiten:


Definition:
- griech. Para = bei; sitos = Nahrung
- Wirte sind für sie Nahrungsquelle, Wohnort, Schutz, Transportmittel
- nutzt ihn aus ohne ihn kurzfristig zu töten
- parasitische Lebensweise -> erfolgreichste

Für den Wirt:
- mehr oder wenig starker Nachteil
- Nutzen nur für den Parasiten

Lebensraum:
- Haarkleid von Tieren
- innere Organe
- Blutkreislauf

Exoparasit: Zecke (Ixodes ricinus)
- vollgesogen bis zu 1 cm groß
- in einheimischen Wäldern
- befällt alle Säugetiere
- Blutsauger, saugt aber nicht lebensbedrohlich viel Blut, sondern überträgt tödliche Krankheiten:
FSME: Hirnautentzündung durch Virus
Lyme Borreliose
Stadien der Zecke:
- Ei -> Larve mit 6 Beinen -> Nymphe mit 8 Beinen -> Weibchen + Männchen -> nach Eiablage stirbt Weibchen

Endoparasit: Fuchsbandwurm (Echinococcus multilocularis)
- fünfgliedrig, 3 mm lang
- Vorkommen : Darm von Fuchs (selten auch bei Hunden und Katzen)
- Eier werden mit dem Kot des Wirts ausgeschieden (Verbreitung)
- sehr kältebeständig, mit der Nahrung wieder aufgenommen
Auswirkungen:
- die Kopflagen durchwuchern die komplette Leber
- Tod durch vollständige Zerstörung der Leber

Operationen sind selten erfolgreich, da ja noch gesundes Gewebe bereits befallen sein könnte.
Medikamente können die Krankheit hemmen, aber nicht heilen.

Interzellulärer Parasit:

Toxoplasma gondii
- dringt in Zelle ein -> vermehrt sich in Zelle -> Zelle platzt
- ca. 60 % in Deutschland befallen
- nur gefährlich für Neugeborene im Mutterleib und AIDS – Kranke, da bei diesen das Immunsystem nicht richtig funktioniert
Verbreitung:
- im Darm von Katzen (Zwischenwirt) -> Katzen scheiden Oozysten aus (Dauerstadien) -> Schwein, Schaf... nehmen diese auf -> Gewebe – Oozysten in Muskeln eingelagert -> Mensch ist Fleisch

Blut:

- das Blut ist begehrte Nahrung, Lebensraum und Wanderweg
- bei Parasiten, die mit Blut zu tun haben, geht die Schädigung für den Wirt von lästig bis tödlich
- z.B. Hakenwürmer (Darm) -> Befall 900 Millionen Menschen (armer Länder), Zapfen täglich bis zu 50 Milliliter Blut, Schwächung des Wirts
- andere: Läuse, Zecken, Flöhe, Mücken, Wanzen...
- bekanntester Blutsauger: Blutegel (über 300 Arten)
- Blutsauger sind vielgestaltig in Körperbau und Lebensweise
- Werkzeuge sind: Stiletten, Dornen, Zähne und Saugröhren
- Blütezeit in Mitteleuropa im Barock und im Rokoko

Fortpflanzung:

- größte Schwierigkeit beim Überlebenskampf = Nachkommen müssen neuen Wirt erreichen
- viele verschiedene Strategien entwickelt
- Zwitter: einzelne können ganze Populationen bilden, genetisch einseitig
- sexuelle Fortpflanzung: genetische Vielfalt, bessere Anpassung an den Wirt
- andere Strategien sind die Massenfortpflanzung oder die individuelle Brutpflege
- Bsp.: Rindenfinnenbandwurm: Millionen Eier, höhere Chancen
Trichinenweibchen: nur ca. 1000 – 1500 Larven, diese besitzen Dauerstadien, d. h. sie können bis
zu Jahrzehnten auf einen Wirt warten

Ko – Evolution:

- Abwehrmaßnahmen Wirt: Körperbau (z.B. dicke Haut), Körperpflege (Affen, Menschen), Abwehrsysteme des Körpers (von den Restriktionssystemen der Bakterien bis zum Immunsystem des Menschen)
- Reaktion Parasit: Anpassung der äußeren Form (Floh: abgeflachter Körperbau), Manipulation des Verhaltens des Wirts, manche verändern sogar das Immunsystem des Wirts
- Anpassungsformen sind: Mutation (Parasiten), Selektion, Sexualität als genetischen Austausch
- manchmal sind Parasiten so stark adaptiert, dass sie nur bestimmte Arten bzw. nur bestimmte Körperteile befallen können
- neue Parasitenarten entstehen nur, wenn sich eine Wirtsart aufspaltet, d.h. es gibt keine Weiterentwicklung von Parasiten zu freilebenden Formen

Malaria:

- Menschen alle betroffenen Gebiete haben mehr oder weniger wirksame Methoden gegen Malaria entwickelt
- besonders hohe Gefahr im Alter von 0-5 Jahren
- wer überlebt entwickelt eine gewisse Immunität (muss allerdings durch ständige Neuinfektion aufrecht erhalten werden; gilt nur für die Region in der man aufgewachsen ist)
- Säuglinge erkranken kaum -> Muttermilch enthält keine parasitischen Aminobenzosäuren -> wird von den Erregern benötigt
- einige Erbkrankheiten führen zur Resistenz (Nachteil der trotzdem zum Tod führt)
- Folge der Erbkrankheit: Fieber, Blutarmut, zentralnervöse Störungen, Koma, Tod
- Erreger: einzelliger Parasit (Gattung: Plasmodium), gefährlichster: Malaria tropica (Plasmodium falcparum)
- durch Stich einer Mücke wird der Erreger übertragen
- Generation wächst heran, teilt sich und vermehrt sich in den Blutzellen -> Blutkörperchen gehen zugrunde

Schistosomiasis:

- in Afrika, Südamerika und Asien verbreitet
- aus Ei schlüpft Mirazidium -> dringt in Wasserschnecke (Zwischenwirt) ein -> in der Schnecke bilden sich Larven -> Larv zu Zerkarie -> wird ausgeschieden ins Wasser -> Zerkarie dringt in menschliche Hat ein -> Schistosomula bildet sich aus -> über Blutbahn in alle Organe -> Eiablage in Gefäße und Organe -> Entzündung -> Ei kann in Harnblase vordringen -> wird ausgeschieden
Symptome: Beschwerden beim Wasserlassen, Blut im Urin
Phasen:
  1. Penetration: Eindringen der Zerkarie in menschliche Haut
  2. akute Phase: Fieber, Kopfschmerzen, Leberschwellungen, Juckreiz (können zum Teil allergische Reaktionen sein)
  3. chronische Phase: durch Blutstrom in alle Organe verschleppt
Nachweis:
- mikroskopischer Nachweis bei sedimentierten Harn
Therapie:
- Chemotherapie spricht sehr gut an

Formen des Zusammenlebens:


Formen des Zusammenlebens:

- Symbiose – nur zusammen überlebensfähig
- Mutualismus – können getrennt existieren (Ameise und Blattlaus oder Einsiedlerkrebs und Seeanemone)
- Parasitismus
- Kommensalismus – Parasit ist bevorteilt (Aasfresser die größeren Jägern folgen)
- Raubparasitismus – Wirt wird getötet (Schlupfwespe)
- Kleptoparasitismus – ausnutzen anderer (Stehlen von Nahrung oder Nistgelegenheiten)

Intraspezifische Beziehung:


Intraspezifische (innerartliche) Beziehungen...
- sind Beziehungen von Individuen bzw. Populationen einer Art untereinander. Der Gegensatz dazu sind Beziehungen zwischen Individuen oder Population verschiedener Arten = interspezifische Beziehung
- innerartliche Beziehungen treten zwischen Angehörigen einer Art vor allen Dingen bei der geschlechtlichen Fortpflanzung und der Bildung von Gesellschaften auf. Sie wirken im Gegensatz zur innerartlichen Konkurrenz meist fördernd. (Brutpflege, Nahrungssuche)
andere:
- sexuelle Beziehungen, Konkurrenz, Kannibalismus
Zur innerartlichen Verständigung dienen:
Alarmstoffe, Markierstoffe, Sexuallockstoffe und Spurstoffe aber auch spezifische Reize, Lautäußerungen, Bewegungen und Farbmuster
z.B. kennzeichnen Termiten und Ameisen ihr Netzweg durch artspezifische Duftstoffe.

Intraspezifische Konkurrenz...

ist der ökologische Wettbewerb um Lebensraum und Ressourcen innerhalb von Populationen).
- Die intraspezifische Konkurrenz ist ein Wettbewerb zwischen den Individuen, die die Populationsdichte reguliert.
- Da die Individuen einer Art gleiche Bedürfnisse und Verhalten aufweisen, konkurrieren sie um dieselben Ressourcen.
- was im Verlaufe des Wachstums zu einem Mangel an Ressourcen führt.
- Individuen, die Mangel leiden, weisen eine geringere Lebensdauer, Reproduktion und geringeres Wachstum auf.
Der Mangel entsteht entweder durch:
Ressourcenausnutzung vorangegangener Individuen am selben Standort, oder Einschränkung des Kebensraumes durch die Neubesiedlung eines bestimmten Gebiets durch ein anderes Individuum.
- Der Konkurrenzdruck ist von der Dichte einer Population abhängig.
- Steigende Populationsdichten haben entweder eine Steigerung der Sterberate oder eine Senkung der Geburtenrate (Senkung der Samenproduktion bei Pflanzen) zur Folge
- Ein theoretisches Gleichgewicht einer stabilen Population bezeichnet man als Tragfähigkeit. Diese Stabilität stellt sich durch die Konkurrenz in einem Gleichgewicht von Geburtenrate = Sterberate ein

Brutpflege...

ist die Fürsorge der Elterntiere (meist der Weibchen) für ihre Nachkommen, beginnend mit der Eiablage an geschütztem Ort und in der Nähe von Nahrungsquellen, bei höheren Tieren fortgesetzt mit dem Bebrüten des Geleges sowie der Versorgung, Verteidigung, Wärmung und Anleitung der geschlüpften Jungen.
Bsp.: Turmfalken
- Lebewesen lassen Eier unbeaufsichtigt
- Wenn sehr viel Nachkommen -> bleiben sie sich selbst überlassen (Fischarten) oder sofort nach schlüpfen finden Tiere Nahrung

Sexualität...

ist die Gesamtheit der Lebensäußerungen, Verhaltensweisen, Empfindungen und Interaktionen von Lebewesen in Bezug auf ihr Geschlecht. Geschlechtslose Lebensformen sind zur Sexualität nicht befähigt.
- Einzeller und Bakterien wie das Pantoffeltierchen betreiben Konjugation (Austausch von Genmaterial zweier Einzeller oder Bakterien) als sexuellen Akt.
Sogar Bakterien zeigen sexuelle Phänomene, bei denen sie Teile des Erbguts austauschen, unabhängig von der Vermehrung, die durch Zellteilung erfolgt.
- Bei Eukaryonten (d.h. Tieren, Pflanzen, Pilzen und Protisten) ermöglicht die Sexualität geschlechtliche Fortpflanzung und Vermehrung.
Neben der Fortpflanzung mittels Austausch von Erbinformationen hat Sex als geschlechtliche Interaktion bei höheren Organismen teils auch eine soziale Bedeutung, wie z.B. bei Zwergschimpansen.
Zwischen Sexualpartnern bestehen meist besonders enge Beziehungen, wie auch zwischen Eltern und deren Nachkommen.
Wenn diese Beziehung lange bestehen bleiben, bilden sich Tierverbände aus.
Kennen sich die einzelnen Mitglieder einer Gruppe untereinander so spricht man von: individualisierten Verbänden (Hühner, Wölfe, Paviane...).
Bei Schlaf- oder Wandergemeinschaften spricht man dagegen von: anonymen Tierverbänden (Krähen, Zugvögel).

Kannibalismus...

Unter Kannibalismus versteht man die Tatsache, dass eine Spezies die Angehörigen ihrer eigenen Art verspeist. Unter Tieren kommt Kannibalismus gar nicht so selten vor.
- Bei einigen Tierarten übernehmen die "lieben kleinen" diese Beseitigung von Konkurrenten in der eigenen Familie gleich selbst.
- Bekannt für ein solches Verhalten sind unter anderem manche Greifvogelarten. Dort kennt das zuerst geschlüpfte und damit meist stärkere Junge keine Gnade mit den nachfolgenden Küken.
Bsp.: Schreiadler

individualisierte Verbände...

- Zusammenleben in individualisierten Tierverbänden häufig stabilisiert durch eine Rangordnung
- Rangordnung muss erkämpft werden (Auseinandersetzungen)
- Selektion
- ranghohes Tier gibt Gene weiter (Stärke, Mut)
- niederes Tier pflanzt sich im geregelten Maße weiter
- ständige Auseinandersetzung, aggressives Verhalten nimmt ab ,wenn jedes Tier seinen Rang erkämpft hat

anonyme Verbände...

- Vorteile mit Feinden, Räuber
- Möglichkeit Beute zu teilen, bei Staatenbildung (Insekten)

Form der Paarbildung:

1.) Monogamie: Paar zu bilden sehr selten (im Tierreich)
2.) Polygamie: im Laufe des Lebens mehrere verschiedene Sexualpartner
ein Männchen hat mehrere Weibchen (Polygynni)
ein Weibchen hat mehrere Männchen (Polyandri) z.B. Königin mit mehrere
Drohnen
3.) Prmiskuität: im Laufe des Lebens wechseln bei Männchen und Weibchen viele Geschlechtspartner

Ökosysteme:


Biosphäre: Teil der Welt, indem Lebewesen besiedelt sind.
Biotop: Lebensraum
Biozönose: Lebensgemeinschaft aus verschiedenen Tier- und Pflanzenpopulationen
Art: Bau- und Verhaltensmerkmale stimmen überein, sich unter natürlichen Bedingungen fortpflanzen, fruchtbare Nachkommen zeugen.
Ökosystem:
- Wechselwirkung zwischen Biotop und Biozönose
- Ist in gewissen Grenzen zur Selbstregulation fähig
- Ist auf Energiezufuhr von Außen angewiesen (Licht für Fotosynthese)

Einteilung der Biosphäre in verschiedenen Ökosystemen:
Lebensbereiche: Festland (terrestisches Ökosystem), Meer (marines Festland), Süßwasser (limnisches Ökosystem), Brachwasser (ästuare – Übergang Salz -> Süßwasser)

Wald:


Ein Ökosystem wird dann als Wald bezeichnet, wenn in ihm Bäume vorherrschen, die so dichte Bestände bilden, dass zwischen ihnen selbst Wechselwirkungen auftreten, die den eigenen Wachstums- und Entwicklungsgang wesentlich beeinflussen, ein spezielles Waldklima hervorrufen und zu einen charakteristischen Waldbodenzustand führen.

Die teils positiven, teils negativen Interaktionen zwischen den Bäumen eines Waldes kommen u.a. zum Ausdruck in ihrem mehr oder weniger von Solitärbäumen abweichenden Wachstums- und Entwicklungsgang:
- durch Lichtmangel und Konkurrenz Förderung des Höhenwachstums der Bäume und Hemmung des Dickenwachstums
- durch Wuchsraummangel im Kronenbereich werden Starkastbildung und Kronenexpansion verhindert -> Begünstigung von Baumstämmen, die bis zur Krone durchgehen
- weniger Zuwachs und spätere Zuwachsraten
- durch Ausbildung eines mehr oder weniger dichten Kronendaches wird die Wirkung verschiedener meteorologischer Faktoren, besonders Strahlung, Luftbewegung, Temperatur, Niederschlag abgewandelt -> Waldklima
- saurer Waldboden, der durch Zersetzung der Blätter und Nadeln zu Humus wird
- Einnischung verschiedener Heterotropher wird möglich

Voraussetzung für Wald:
- Wälder sind die natürlichen Vegetationsformen humider Gebiete (humid: Niederschlagsmenge überwiegt der Verdunstung)

Dynamik von Waldökosystem:
Anfangsstadium (Vorwald):
- häufig nur eine Baumart oder wenige, alle gleich alt
- meist einschichtige Bestände
- Witterungsextreme werden abgeschwächt; Boden mit Humus angereichert; Bedingungen für Bodenfauna verbessert

Zwischenstadium:
- schattenertragende Baumarten wandern ein
- vertikale Gliederung durch ungleich alte Bäume
- Artenvielfalt (Diversität) nimmt zu

Schlusswaldstadium:
- besteht aus mehreren Pflanzen

Die kontinuierliche Besiedlung eines Gebietes durch aufeinander folgende Population nennt man Sukzession.

Stoffkreisläufe und Energiefluss im Ökosystem:
Trotz dynamischer Vorgänge des Energieflusses und der Stoffkreisläufe ist Stabilität ein wesentliches Kennzeichen von Ökosystemen. Sie ergibt sich aus den vielfältigen Wechselbeziehungen der Organismen untereinander und mit ihrer unbelebten Umwelt. Über diese Beziehungen kann das Ökosystem auf Störungen reagieren, es ist zur Selbstregulation fähig.

Voraussetzung für die Stabilität ist die Produktivität eines Ökosystems.

-> Produktivität = Energieertrag = körpereigene Biomasseprodukte
Energieaufwand = verbrauchte Biomasse als Nahrung

Primärproduktion ist der Biomassenzuwachs durch Produzenten (Pflanzen):
-> Bruttoprimärproduktion ist die Gesamtmenge der neugebildeten organischen Substanz pro Zeiteinheit
-> Nettoprimärproduktion ist die Bruttoprimärproduktion abzüglich der pro Zeiteinheit veratmeten organischen Substanz, tatsächlicher Zugewinn auf der Produzentenebene (das was angelegt wird werden kann (Holz, Samen))

Sekundärproduktion ist der Biomassenzuwachse durch Konsumenten (Pflanzenfresser):
Experimentell kann man z.B. den Biomassenzuwachs einer Pflanzendecke durch wiegen des pflanzlichen Materials vor und nach einer Wachstumsperiode ermitteln.
Stoffstrom und Energiefluss erfolgen über Nahrungsketten. Drei funktionelle Gruppen im Ökosystem:

Produzenten: Pflanzen, autotrophe Organismen, die Biomasse produzieren

Konsumenten (Verbraucher): heterotrophe, die sich von der Biomasse der autotrophen ernähren (hauptsächlich Tiere)

Destruenten: Zersetzer (Pilze, Bakterien, Regenwurm) – schrittweiser Abbau der Biomasse zu anorganischen Stoffen

Konsumenten gehören verschiedenen Trophieebenen (Nahrungsebenen) an.

z.B. Gräser -> Rehe -> Fuchs
Gräser -> Buchfink -> Habicht
Eichen- oder Buchenholz -> Frostspanner -> Specht -> Habicht

Darstellung von Nahrungsbeziehungen in Form von Pyramiden:

ökologische Pyramide:
- Stoff- und Energiefluss im Ökosystem erfolgt über Nahrungsketten
- dabei zeigen die verschiedenen Ökosystem – Typen (See, Meer, Wald u.a.m.) oft eine charakteristische quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft
- dabei werden auf der Grundlage einer Messgröße die verschiedenen Glieder einer Nahrungskette in der Reihenfolge des Stoff- und Energieflusses übereinander angeordnet

Zahlenpyramide:
- hier gibt man die Anzahl der Einzelorganismen jeder Nahrungsstufe an, die pro Fläche ermittelt wurde
- meist ergibt sich eine Pyramidenform: Die Anzahl der Produzenten ist höher als die der Pflanzenfresser (Dies gilt nicht, wenn Bäume Produzenten sind. Dann ernähren sich mehrere Primärkonsumenten von einem Produzenten.)
- man erhält umgekehrte Pyramide
- vergleichbares gilt für eine Parasitenkette; in der Regel ernähren sich mehrere Parasiten von einem Organismus
- Zahlenpyramiden sind meist ungeeignet, um die quantitative Nahungsbeziehungen in einem Ökosystem so darzustellen, dass sie mit anderen Werten vergleichbar sind

Grasland im Sommer:

Wald im Sommer: (gemäßigtes Klima) -> Anzahl der Organismen beziehen sich auf eine Fläche von 1000 m²

Biomassenpyramiden:
- Anordnung der Biomasse pro Fläche für die einzelnen Glieder einer Nahrungskette übereinander
- Größe der Einzelorganismen spielt keine Rolle
- Bei der Untersuchung der Biomasse in der Nahrungskette können jahreszeitliche bedingte Schwankungen der Ergebnisse auftreten
- z.B. für die Algenpopulation in Gewässern
- die Darstellung der Individuen- und Massendichte in Form ökologischer Pyramiden gibt anschaulich die Kapazität an, die für jede Nahrungsstufe im untersuchten Ökosystem zur Verfügung steht

Biomasse der Nahrungsstufen: Die Daten wurden am nordamerikanischen Quellfluss Silver Springs gewonnen

Energiepyramiden:
- während Zahlen- und Biomassenpyramiden den augenblicklichen Zustand des Ökosystems zeigen, gibt die Energie- oder Produktionspyramide den Fluss von Nahrung durch die Nahrungskette wieder:
- dazu wird die Produktivität in Kilojoule oder Gramm pro Fläche und Zeiteinheit aufgetragen
- man erhält also nicht ein Bild von der Zusammensetzung, sondern ein Überblick von der Leistung des Ökosystems
- Energiepyramiden sind immer nach oben hin zugespitzt

Bruttoprimärproduktion (in Klammern): Nettoproduktion


Borealer Nadelwald
Laub- und Mischwald
Tropischer Regenwald
Verbreitung
- südliche Tundra
- wie Gürtel über gesamte Nordhalbkugel
- Mitteleuropa
- südlich des Urals
- Südschweden
- Südrand der Alpen
- Äquator
- 7 Mio. km²
Klima und Boden
- gemäßigtes Klima
- kühles Kontinentalklima
- Sommer: lange Tage, mäßigwarm
- Winter: kurze Tage, kalt – sehr kalt
- vollhumid
- Sommer: Podsol, mäßige Humusbildung aus Nadelstreu setzt Säuren frei, Kalk, Ton, Eisenoxid werden gelöst und in den Unterboden gewaschen
- Permanentfrostboden
- nährstoffreicher Boden (da ein großer Teil Mineralsalze bei langsameren Pflanzenwachstum in tieferen Bodenschätzen gelangt, dort gespeichert wird, aber auch wieder ausgeschieden werden kann)
- verschiedene Bodenschichten
- Seeklima, Übergangs- und Ostseitenklima
- humid
- saurer – leicht neutraler Boden
- nährstoffarmer Boden (da der größte Teil der Mineralsalze in den lebenden Pflanzen und in die oberflächige Moderschicht enthalten ist)
- tropische Roterde
- schnelle Mineralisierung bedingt geringen Humusgehalt im Oberboden
- Äquator, Sonnenstand ganzjährig gleich, Tage gleich lang, sehr warm bis heiß
- vollhumid
- Luftfeuchte 90 %
- nährstoffarm
Vegetation
- Vegetationsperiode: 5 – 6 Monate
- Nadelbäume
- Flechten
- langsames Wachstum
- Anpassung: Nadeln -> Frostschutz
- kaum Artenvielfalt
- Ruheperiode im Winter
- jahreszeitlich wechselndes Aussehen
- Knospen und Blüten im Frühling
- Früchte und Laubfall im Herbst
- wenige Baumarten
- artenreich
- mittelhoher Wald
- dicht
- sommergrün
- immergrüner Wald
- Artenvielfalt
- keine Ruheperiode
- große Blattspreiten, Luftwurzeln
- dicht bewachsen
- viele Edelhölzer
- ganzjähriges Wachstum
- erzeugt Biomassen
- Vegetationsperiode: 12 Monate
- üppiges Wachstum
- hohes Wachstum
- sehr dicht
Nutzung und Waldzerstörung
- Pelzhandel
- Fischerei
- Rentierhaltung
- Erdölförderung
- Holzverarbeitung
- Rohstoffabbau
- Kahlschlag (50% der Bäume gerodet->dickere Auftauschicht->starke Verdunstung->Ökosystem für lange Zeit geschädigt)
- Ackerbau schwer möglich->wenig Erträge (2 gr. Ackerbaugebiete)
- Rodung
- wenige inaktive Ökosysteme
- für Infrastruktur, Hausbau
- Menschen beschränken sich auf Monokultur
- Verkauf weniger wertvoller Baumarten als Brennholz und Nutzholz
- Brandrodung
- Ausrottung von Tier und Pflanzen
- im letzten Jahr nahm Fläche rapide ab
- 15 % der Bäume können nur genutzt werden

Aquatisches Ökosystem:

Einteilung der Binnengewässer:

Stehende Binnengewässer:
- freie Gewässer: Tümpel, Weiher, Teiche, Seen
- verlandete Gewässer: Sümpfe, Moore
Fließende Binnengewässer:
- Bäche, Flüsse, Ströme, Quelle

Entstehung und Nährstoffgehalt:
- am Ende der letzten Eiszeit entstanden-> in Deutschland viele Seen, Wasser von Gletschern und in Mitteleuropa)
- Kraterseen -> Vulkane mit Wasser gefüllt

Oligotrophe Seen:
- sehr nähstoffarm
- sind relativ tief
- Wasser ist kühl
- wenig Plankton -> tiefe Sicht
- Wasser sauerstoffreich
- Pflanzen fehlen
- Kaum Nahrungsketten
- artenarm
- je kühler desto sauerstoffreicher ist das Wasser
z.B. Gebirgsseen (Alpen)
Seen in Skandinavien
Im Laufe der Jahrhunderte/ Jahrtausende macht den Alterungsprozess (Sukzession) durch -> wird evtl. Sumpf/ Moor -> irgendwann evtl. Wald (wird nährstoffreicher -> mesotropher See)

Mesotrophe Seen:
- Nährstoffgehalt zunehmend, aber immer noch gering durch Auswaschung, durch Oberflächenwasser
- Vermehrung des Phytoplanktons
- mehr Artenreichtum
- 2 m Sichttiefe
- Sauerstoffgehalt ca. 50 % (30 – 70 %) in tiefen Wasserschichten
- zunehmender Phosphatgehalt Abstrahlung der Organismen durch Energie flacher -> Wasser wird wärmer
- nährstoffreich -> von außen eingetragene Salze, Mineralstoffe (AS für Fotosynthese), Phosphate sind Maß der Eutrophierung durch Lösungsvorgängen im Gestein, Auswaschung -> vielfältige Nahrungsbeziehungen -> nur die bei sauren pH-Wert und geringer Sauerstoff leben können
- geringe Sichttiefe
- planktonreich
- reich an heterotrophen Arten
- Sauerstoffsättigung unter 30 % da tote Biomasse

Keine optimale Bedingung Temperaturunterschiede


Polytrophe Seen:
- Faulgasbildung/ Faulschlammbildung, da wenig Sauerstoff
- nährstoffreich
- Artenreichtum nimmt nicht zu
- saures Wasser, bräunlich
kleine Fläche Sümpfe/ Moore -> Verlandungsstadium

Eutrophierung ist ein natürlicher Alterungsprozess eines Sees. -> nicht günstig
-> Zunahme der pflanzlichen Nährstoffe im See
Biomasse -> Mineralisierung (Sauerstoff nötig) -> Biomasse ohne Sauerstoff umgewandelt, da kaum Sauerstoff vorhanden -> Faulschlamm -> Erwärmung

Zonierung des Sees (Uferbereich, Wasser)

Nährschicht: Oberflächenwasser durchlichtet
Zehrschicht: Tiefenwasser lichtlos -> Abbau organischer Biomasse mithilfe von Sauerstoff
Uferzone: abnehmender Wassergehalt -> Land (unterschiedliche Arten/ Anpassung im Bau)
Freiwasserzone: tiefes Wasser, mangelndes Licht Richtung Tiefenboden, keine Pflanzen, 2 – 3 m tief (Licht reicht nicht mehr aus um Fotosynthese zu betreiben)
Nährschicht: Produktion von organsicher Substanz
Sprungschicht: Abbau der organischen Biomasse ist gleich der Produktion von organischer Substanz


Temperatur
Licht
Nährschicht
warm im Sommer
durchlichtet
Tiefenwasser
ab bestimmter Wassertiefe nimmt Temperatur drastisch ab
lichtlos

Plankton: im Wasser schwebende Lebewesen
Phytoplankton:
- Algen
- Kieselalgen
- Grünalgen
(Blaualgen -> Bakterien)

Zooplankton:
- beuterisches
- pflanzenfressendes (Wasserflöhe, kleine Krebse)
- Dichte des Wassers wird das des Körpers angepasst -> Schweben

Stagnation für idealisierte Seen:
Jahreszeitliche Veränderungen und Stoffkreisläufe im See:
Wasser:
- geringe Wärmeleitfähigkeit
- hohe spezifische Wärmekapazität
- Bewegung für Transport von Wärme
- Sonneneinstrahlung -> Erwärmung des Oberflächenwassers
- Dichte ist bei 4 °C maximal
- Lösungsmittel für Gase
- hohe Oberflächenspannung -> Insekten laufen über Wasser

Frühjahr:
- am Grund 4 °C
- weniger als 4 °C an der Oberfläche
- Wasser hat etwa gleiche Dichte überall; Temperatur überall in etwa gleich
- durch Wind, Bewegung -> Vollzirkulation
- ausgeglichenes Temperatur-, Gas- und Nährstoffverhältnis
- günstig für Fotosynthese für Heterotrophe
- aerober Abbau der Biomasse
- tief -> ausreichender Sauerstoff
- durch Zirkulation -> Kohlenstoffdioxid an Oberfläche

Sommer:
- Nährschicht 20 °C
- Zehrschicht 4 °C
- Deckschicht -> warmes Wasser zirkuliert
- nur Oberflächenwasser zirkuliert -> Sauerstoffzehrung in Zehrschicht -> tote Biomasse kann nur anaerob abgebaut werden -> Stoffe werden reduziert -> Faulgas, Ammoniak...-> Schlammwürmer

Nahrungsbeziehungen:

- Grundlage für viele Organismen im See sind höhere Pflanzen, Algen, einige Bakteriengruppen
- Konsumenten: heterotrophen Lebewesen, die von den Produzenten leben
- abgestorbene Produzenten bzw. Konsumenten und andere tote Biomasse werden von den Destruenten bis zu den anorganischen Bestandteilen abgebaut
->
durch Biozönose werden alle 3 miteinander verbunden
typische Nahrungskette der Freiwasserzone beginnt mit Phytoplankton (Grün- und Kieselalgen)
->
wird aufgenommen von pflanzenfressenden Zooplankton z.B. Wasserfloh, Krebstiere, Schnecken, Muscheln
Primärkonsument
->
fleischfressendes Zooplankton z.B. Blattfußkrebse, Libellen, Larven, Gelbrandkäfer)
Sekundärkonsument
->
werden von pelagischen (nur von Pflanzen am Ufer ernährend) Friedfischen aufgenommen, auch Raubfische genannt; nimmt Primär- und Sekundärkonsumenten auf z.B. Barsch
Tertiärkonsumenten
->
Raubfische, welche von Friedfischen leben z.B. Hechte, Seeforellen
Endkonsumenten
andere Endkonsumenten: z.B. Greifvögel oder andere nicht im Ökosystem See lebende Organismen z.B.
Fischotter
->
Verbindung zu anderen Nahrungsketten weiterer Ökosysteme

- von Stufe zu Stufe Steigerung der Größe des Körpers -> Nahrungspyramide ergibt sich
- Nahrungskette muss nicht schematisch eingehalten werden z.B. einige Konsumentengruppen wie Allesfresser können als Primär- und Sekundärkonsumenten auftreten
- Gesamtökosystem zeigt, dass die Ketten durch vielfältige Verknüpfungen zu Nahrungsnetzen verbunden sind
- Verknüpfungsgefüge wird auch als biozönotischer Konnex bezeichnet -> ist für Stabilität des gesamten Ökosystems und für Stabilität das in ihm herrschende biologische Gleichgewicht von entscheidender Bedeutung
artenreiches Ökosystem -> große Stabilität

Beschleunigung der Eutrophierung durch Einfluss des Menschen:
  1. mineralische Stoffe aus Dünger, Waschmittel (Nitrat, Nitrit, Phosphat)
-> Zunahme des Mineralstoffgehalts -> Zunahme des Phytoplanktons ..> Zunahme der Konsumenten und der toten Biomasse -> hoher Sauerstoffverbrauch...
  1. organische Stoffe aus der Landwirtschaft, wie Gülle, Haushalte, Gewerbe (Molkerei, Brauerei...) = ist schon tote Biomasse -> Destruententätigkeit verstärkt -> Sauerstoffzehrung...
  2. Ölreste, Schwermetall - Ionen
systemfremde Stoffe: Mineralöl, Reifenabrieb, Schwermetall – Ionen
-> Denaturierung der Proteine -> Artenreichtum wird eingeschränkt -> Einschränkung der Gewässer sich selbst zu reinigen durch organische schrittweise Stoffe stoffwechseln

Maßnahmen um eutrophierte Seen kurzfristig zu erhalten:
  1. Tiefwasser unter Druckluft gelüftet (Sauerstoff hinzufügen)
Faulschlamm ableiten/ abpumpen
Faulgase oxidieren
-->
Tiefwasserbelüftung
-> bessere Sauerstoffversorgung -> aerober Abbau -> relativ kostenintensiv
  1. Zwangsumwälzung
Stagnation durch Umweltanlagen aufheben -> Sauerstoff in tiefere Wasserschichten -> kühles Wasser an Oberfläche -> aerober Abbau begünstig
  1. Nährstoffausfällung
(da Phosphorgehalt zu hoch)
-> bildet schwer lösliche Salze
-> Rückkehr des Phytoplanktons...
mit Aluminiumsalzen werden Phosphat – Ionen ausgefällt (AlPO 4 sinkt)
-> Phosphat – Ionen stehen dem Phytoplankton nicht mehr zur Verfügung

Vom See zum Moor:
Eutropher Seentyp:
- relativ flaches Becken
- breite Uferbank mit üppiger Verlandungszone
- nährstoffreich
- in Litorol und Pelagial ist Primärproduktion so groß, dass sie in Zehrschicht des Sees nicht vollständig abgebaut werden kann
- Sauerstoffgehalt kann in zunehmender Tiefe aufgezehrt werden in Stagnationsperiode
- Ausbildung Schlammschicht, da organische Substanzen auf Boden nicht vollständig mineralisiert werden
-->
Verlandungsstadium:
- Primärstadium der Seeverlandung
- wachsendes Nährstoffangebot -> Primärproduktion größer als die Verarbeitung durch heterotrophe Organismen
- ungenutztes organisches Material bleibt übrig
-->
- Auffüllung des Bodens mit Faulschlamm
- Verbreitung der Uferbänke
- Zonen werden flacher -> Richtung Seemitte
- Produktion großer Mengen abgestorbener Pflanzensubstanz -> unvollkommende Zersetzung
-->
Muddetorf

Flachmoorstadium:
- Pflanzenbestände dringen vom Ufer her bis zur Seemitte vor
-> besiedeln ganzen Seegrund
- freie Wasserfläche wird kleiner und verschwindet fast vollständig
- abgestorbenes Pflanzenmaterial bildet, da es von Bakterien zersetzt unter Luftabschluss nur unvollkommen zersetzt werden kann, eine Torfschicht

Bruchwaldstadium:
- auf Flachmoortorf können sich nässevertragende Schwarzerlen, Moorbirken, Weiden ansiedeln
- üppiger Unterwuchs aus Gräsern, Kräutern, Kletterpflanzen

- haben besondere Anpassung

Hochmoorstadium:
- Torfmoos bringen durch starkes Wachstum den Bruchwald zum Absterben -> wachsen nur in ihren obersten Abschnitten und ihre übrigen Zellen sind abgestorben und füllen sich leicht auf kapillarem Wege mit Wasser
- Abgestorbene Torfmoorsteile werden unter Luftabschluss nur teilweise zersetzt -> Ausbildung Torfschicht
- Torfmoos wächst ständig in die Höhe und von der Mitte nach außen hin
- Jüngere Teile am Rande eines Hochmoores sind niedriger, dadurch erhält Moor in vielen Fällen eine uhrglasförmige Aufwölbung
- Alle Pflanzen werden mit der Zeit vom Grundwasser abgeschnitten
- Nährstoffversorgung kann dann nur noch über die in den Niederschlägen enthaltenen Stoffe erfolgen
Inhalt
Ausführliche Zusammenfassung zum Thema Ökologie:
Gliederung:
1. Definition
2. Einteilungsmöglichkeiten
3. Einfluss von abiotischen und biotischen Umweltfaktoren auf Pflanzen und Tieren
4. Symbiose, Konkurrenz, Einnischung, Räuber- Beute, Beziehung, Parasitismus
5. Formen des Zusammenlebens
6. Ökosysteme
7. Sukkzession (7474 Wörter)
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