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Schule > Biologie > Ökologie > Zusammenfassung der Ökologie

Ökologie Vorbereitung

Glossar
Biozönose (Lebensgemeinschaft): Gesamtheit aller im gleichen Lebensraum vorkommender Organismen
Biotop: räumlich abgegrenzter Bereich, in dem eine Biozönose vorkommt
Ökosystem: Biotop + Biozönose
Habitat: artspezifischer Lebensraum
Population: Gruppe artgleicher Individuen, die in einem bestimmten Lebensraum vorkommen und sich untereinander fortpflanzen
euryök: Arten, die größere Schwankungen der Umweltfaktoren ertragen (große Toleranzspanne)
stenök: enge Toleranzspanne
Präferenzbereich: Vorzugsbereich
Pessimum (Grenzbereich am Minimum und Maximum): keine Fortpflanzung mehr möglich
physiologische Potenz: durch große Toleranzbreite wäre die Besiedlung vieler Gebiete möglich
ökologische Potenz: Einschränkung physiologischer Potenz durch Konkurrenz
stenotherme Tiere: ertragen nur geringe Temperaturschwankungen
eurytherme Tiere: ertragen große Temperaturschwankungen
endotherme/homoiotherme Tiere: gleichwarm: halten Körpertemperatur innerhalb enger Grenzen im optimalen Bereich von ca. 36 bis 40 °C unabhängig von Außentemperatur -> durch Isolationsstrukturen (Federn, Fell, Unterhautfett) und Regelmechanismen (Veränderungen der Stoffwechselrate und Umverteilung der Blutzirkulation)
ektotherme/poikilotherme Tiere: wechselwarm: Körpertemperatur passt sich der Umgebungstemperatur an -> möglich durch hitzestabile Proteine und Enzyme mit niedrigem Temperaturoptimum, sowie aktives Aufsuchen von lebensfreundlichen Temperaturen (unter der Erde, in der Sonne)

Abiotische Faktoren

Wasser

Wasserhaushalt der Pflanzen
Durch die höhere osmotische Konzentration des Zellsaftes in den Wurzelhaaren gelangen Wassermoleküle in die Wurzelhaarzelle um einen Konzentrationsausgleich zu schaffen. Größere Moleküle können die Zellwand nicht durchqueren. Solange der Zellinnendruck (Turgor) gering ist, bestimmt das osmotische Gefälle die Kraft, mit der Wasser in die Zelle gelangt. Durch steigenden Innendruck wird die weitere Aufnahme gebremst. Mittels Osmose gelangt das Wasser von einer Zelle zur nächsten bis zur Endodermis (innere Zellschicht). Ab dort findet aktiver Transport unter ATP-Verbrauch statt und das Wasser gelangt über Tracheen zu den Blättern, die es osmotisch aufnehmen.

Biotische Faktoren

Interspezifische Beziehungen

- Fressfeinde, Parasiten, Krankheitserreger, Symbionten und Konkurrenten

Interspezifische Konkurrenz

- Fressfeinde, Parasiten, Krankheitserreger, Symbionten und Konkurrenten
- Konkurrenzvermeidung ermöglicht das Zusammenleben verschiedener Arten im selben Lebensraum
- Konkurrenz-Ausschluss-Prinzip: bei zwei Arten mit deckungsgleichen ökologischen Ansprüchen, verdrängt eine Art durch einen kleinen Wettbewerbsvorteil die andere

Schutz vor Fressfeinden

- mechanische Schutzeinrichtungen: Dornen und Stacheln, Hornpanzer
- chemische Stoffe: Duftstoffe, ätzende Reaktionsgemische, Ameisensäure
- Flucht
- Tarntracht
- Nachahmungstracht (ähneln in Farbe, Gestalt und Haltung z.B. einem Zweig)
- Schrecktracht
- Warntracht
- Scheinwarntracht

Parasitismus

- Vollparasiten: betreiben keine Fotosynthese, entziehen Wasser und Assmilate
- Halbparasiten: betreiben Fotosynthese, entziehen Wasser und gelöste Nährsalze
- temporäre Parasiten: suchen den Wirt nur zur Nahrungsaufnahme auf (Stechmücken)
- permanente Parasiten: leben ständig auf oder in ihrem Wirt (Kopflaus)
- Wirtsspezifität: angepasst an einen bestimmten Wirt
- Ektoparasiten: leben auf der Körperoberfläche
- Endoparasiten. im Körper lebend

Symbiosen

- Zusammenleben verschiedener Arten zum gegenseitigen Vorteil
- Nutznießertum: lockeres Zusammenleben und Vorteil eher nur für einen Partner
- Allianz: lockeres Zusammenleben und gleicher Vorteil für beide
- Ektosymbiose: Partner bleiben außerhalb voneinander
- Endosymbiose: ein Partner lebt im Inneren des anderen

Intraspezifische Beziehungen

- Kennzeichnen von Revieren
- verschiedene Jugend- und Altersformen (besetzen unterschiedliche ökologische Nischen)
- Sexualdimorphismus (Unterschiede der Geschlechter bei Aussehen und Nahrungsspektrum)
- Pheromone (Substanzen, die das Verhalten von Artgenossen beeinflussen)

Lotka-Volterra-Regeln

1. Die Individuenzahlen von Beute und Räuber schwanken periodisch. Dabei folgen die Maxima und Minima der Räuber phasenverzögert denen der Beute.

2. Langfristig bleiben die Mittelwerte beider Populationen trotz der Schwankungen konstant.

3. die Beutepopulation erholt sich zuerst, dann folgt die Räuberpopulation, denn die Zuwachsrate der Beutepopulation ist höher

Allensche Regel
Besagt, dass die Größe von Extremitäten oder Körperanhängen im Vergleich zur absoluten Körpergröße in kalten Erdregionen geringer ist als in warmen Regionen.

Bergmannsche Regel
Gleichwarme Tiere einer Art oder einer Gattung sind in kalten Gebieten größer als in warmen Gegenden.

Wachstum von Populationen

Fluktuationen: dichteunabhängige Schwankungen -> Katastrophen, ungünstige Umweltbedingungen, Klima (Temperatur, Licht, Feuchte, Wind, Boden), nicht artspezifische Feinde
Oszillationen: dichteabhängige Schwankungen -> aufgebrauchte Ressourcen (Nahrung, Wasser, Sauerstoff, Platz), Infektionskrankheiten, Stress (führt zu Aggressionen und Unfruchtbarkeit), artspezifische Feinde,

Stoffkreisläufe

Kohlenstoff

Alles lebende Gewebe ist aus (organischen) Kohlenstoffverbindungen aufgebaut.

Pflanzen und Konsumenten
Sie assimilieren (binden) Kohlenstoffdioxid und geben dieselbe Menge an Kohlenstoffdioxid wieder ab (natürliches Gleichgewicht)
-> brennen die Pflanzen ab, geben sie die gesamte Menge Kohlenstoffdioxid wieder ab (kann dann woanders wieder gebunden werden, allerdings nur wenn Pflanzen vorhanden sind) -> vom Mensch durch Brandrodung erschaffenes Ungleichgewicht

Verbrennen von Kohle, Öl und Erdgas
Oxidierung von aus der Erdkruste nach oben befördertem Kohlenstoff -> Kohlenstoffdioxidfreisetzung
Folge: Kohlenstoffdioxidanteil in der Atmosphäre steigt, Klima wird beeinflusst


Assimilation ist der Stoff- und Energiewechsel, bei dem aufgenommene, körperfremde Stoffe - meistens unter Energiezufuhr - in körpereigene Verbindungen umgewandelt werden. Es werden also Stoffe aus der Umwelt in Bestandteile des Organismus umgewandelt.

Stickstoff

Der Stickstoff liegt in der Luft als N vor und kann nur von wenigen Bakterien aufgenommen werden (Bsp: Cyanobakterien, Rhizobium). Diese bilden oft eine Symbiose mit Pflanzen, wodurch die Pflanzen auch an einen Teil des Stickstoffes, in Form von -NH gelangen. Tiere fressen die Pflanzen und gelangen so an den Stickstoff.
Die Ausscheidung der Tiere, sowie die abgestorbene Pflanzenmasse wird durch Ammonifikation (durch Destruenten) zu Ammoniak. Ammoniak kann einerseits mit Wasser reagieren und so zu Ammonium (NH +) werden (welches von Pflanzen leicht aufgenommen werden kann), andererseits kann der Ammoniak auch durch Nitrifikation zunächst zu Nitrit und dann zu Nitrat umgewandelt werden (auch durch Destruenten). Das entstandene Nitrat gelangt teilweise zu den Pflanzen, die es leicht aufnehmen können und teilweise zu Bakterien die es unter anaeroben Verhältnissen zersetzen, bis wieder N entstanden ist. Letzterer Vorgang nennt sich Denitrifikation.

Energiefluss

- 12000 kj Globalstrahlung
- Hälfte wird reflektiert, die andere absorbiert
- verbleibende Nettofotosynthese (Hälfte der Bruttofotosynthese wird veratmet) 1% (120 kj)
- Produzenten: gelangen teilweise direkt als Bestandsabfall an die Destruenten oder werden von Primärkonsumenten (Herbivore) aufgenommen
- Primärkonsumenten: Kot wird von Destruenten zersetzt, 90 % der Energie werden veratmet oder in Biomasse angelegt, werden von Sekundärkonsumten (Carnivoren) aufgenommen
- selbiges passiert auf den folgenden Trophieebenen: 90 % der Energie gehen als Wärme oder in die Umwelt

Ökosystem See

Gliederung der Freiwasserzone(Pelagial)

Nährschicht/Epilimnion: hier wird mehr Biomasse und Sauerstoff gebildet, als durch Atmung verbraucht wird
Zehrschicht/Hypolimnion: die Prozesse der Atmung und Gärung überwiegen, mehr Sauerstoff und Biomasse wird abgebaut als produziert
Kompensationsebene/Metalimnion: Fotosynthese und Atmung halten sich die Waage -> Sprungschicht

Benthal: =Gewässerboden > unterteilt in Litoral (Uferzone) und Profundal (Tiefenboden)

Organismen

Oberfläche:
- Neuston> Bakterien, Algen, Pilze
- Pleuston: größer; Schwimmfarn, Wasserläufer
darunter:
- Phyto- und Zooplankton> schwebende Organismen, keine Eigenbewegung
- Nekton: aktiv schwimmend; Insekten, Fische, Lurche
Boden:
- Destruenten; Pilze, Bakterien, Würmer (zersetzen und zerkleinern Detritus)

Bruchwald: stauende Nässe, sauerstoffarmer Boden -> Erle, Moorbirke, Weide
Seggen- und Röhrichtzone: besondere Angepasstheiten der Pflanzen, die Wasserabgabe und Gasaustausch fördern -> Schilfrohr, Rohrkolben, Binsen, Seggen, Schwertlilie
Schwimmblattpflanzenzone: Pflanzen besitzen Luftgewebe zur Schwimmfähigkeit und zum Gastransport -> Seerose, Teichrose, schwimmendes Laichkraut
Unterwasserpflanzenzone: Pflanzen nehmen Wasser und Nährsalze über die gesamte Oberfläche auf



Zirkulation (der See in den Jahreszeiten)

Sommerstagnation:
> warme, leichte Oberflächenschicht, 4°C kalte, schwere Tiefenschicht
> Temperatur nimmt an der Grenze beider Schichten sprunghaft ab (Sprungschicht)
nur die Oberflächenschicht wird durch Wind und Schwankungen der Lufttemperatur durchmischt, Tiefenschicht isoliert
> Epilimnion hat einen Sauerstoffaustausch mit der Atmosphäre, Hypolimnion nicht; jedoch: Epilimnion ist nährstoffarm, da die in der Hypolimnion entstandenen Nährsalze nicht ausgetauscht werden > Hypolimnion nährsalzreich
Herbstzirkulation: siehe auch Frühlingszirkulation
> überall im See annähernd gleiche Temperaturen, ermöglichen schon durch leichten Wind eine Durchmischung
Winterstagnation:
> Wasser kühlt insgesamt ab, die kühlste Schicht liegt oben, da Wasser unter 4°C eine geringere Dichte hat, Eis ist noch leichter und bedeckt den See

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