Ökologie

Biotop

• nur Unbelebte Natur

• Alle abiotischen Faktoren

• ein Abgegrenzter Lebensraum

• bestimmt das Vorkommen bestimmter Arten

Biozönose

• Gesamtheit aller Lebewesen in einem Biotop

• umfasst alle biotischen Faktoren

• 
  

• eine Toleranzkurve zeigt in welchem Bereich ein abiotischer Umweltfaktor sein sollte damit das Lebewesen überlebt

(Optimum, Perjus, Pessimum, Maximum/Minimum, Vitalität, Toleranzbereich)

Umweltfaktor

• Umweltbedingungen

• wichtig zum überleben

• unterschiedlich für jedes Lebewesen

Biotisch (belebte Natur, schwer messbar)

• Räuber

• Beute

• Konkurrenz

• Nahrungsverfügbarkeit

Abiotisch (physikalisch und chemisch messbar)

• Licht

• Temperatur

• PH-Wert

• Salzgehalt

• weiter Toleranzbereich gegenüber 1 Umweltfaktor eury-potent (Temperatur = eurytherm)

• enger Toleranzbereich gegenüber 1 umweltfaktor steno-potent (Druck = stenobatisch)

• weite Toleranz gegenüber mehreren Umweltfaktoren = euryök

• enge Toleranz gegenüber mehreren Umweltfaktoren = stenök

  
  

• endotherme Lebewesen -> von innen über den Stoffwechsel erwährmt

• exotherme Lebewesen -> von außen über die Umwelt erwärmt

  
  

Bergmann Regel

• Bei endotherme Tieren sind Arten der polaren Zone größer und schwerer als nah verwandte Arten aus wärmeren Klimaregionen

• Pinguine

Allen Regel

• Bei endothermen Tieren in Kälteren Regionen sind die Körperanhänge (z.B. Ohren) eher kompakt ausgeprägt

• Füchse

  
  

Reaktionsgeschwindigkeits-Temperatur-Regel

• besonders relevant bei ektothermen Tieren

• Stoffwechsel st abhängig von Außentemperatur

• mehr Temperatur fürht zu mehr Reaktion -> mehr Produkte

• ab 40°C denaturieren Enzyme

• Die Gesamtheit der biotischen und abiotischen Umweltfaktoren einer Art -> ökologische Nische

• Wenn alle abiotischen Faktoren im Toleranzbereich liegen kann eine Art dort grundsätzlich vorkommen -> fundamentale Nische

• Fundamentale Nische + biotische Faktoren -> Realnische

• Fremdstoffe (Gifte) reichern sich über die Nahrungskette an (wenn sie nicht abgebaut werden)

• kleine Lebewesen nehmen kleine Mengen auf

• werden von größeren gegessen, Gift sammelt sich

• und so weiter

• Vorteilhafte und Negative Beziehungen zwischen Lebewesen verschiedener Arten in dem selben Lebensraum

• Symbiose

• Konkurrenz

• Räuber-Beute-Beziehung

• Parabiose

• Parasitismus

• Nahrungsbeziehung

• vorteilehafte Wechselbeziehung für beide Symbiosepartner

• Haie und Putzerfische

  
  

• Positiv für den Räuber

• negativ für Beute

• Räuber frisst/ tötet Beute

• Lebewesen frisst anderes (Tier und Pflanze)

• Marienkäfer fressen Blattläuse

• ist negativ für beide

• Zwei Arten konkurrieren um die selben Ressourcen

• und reduzieren dadurch die Verfügbarkeit für Beide

• Schildläuse und Blattläuse konkurrieren um Pflanzensaft

  
  

• ist eine Beziehung, die für Einen positiv und den Anderen Egal

• Bienen nehmen Honigtau von Blattläusen als Nahrung

• Honigtau nur Ausscheidung d. Blattlaus

• eine Beziehung die für den Parasit vorteilhaft und für den Wirt negativ

• Schlupfwespe legt Eier in Blattlaus -> Larve schlüpft und ernährt sich von ihren inneren Organen -> Blattlaus stirbt wenn Wespe groß

Lotka und Volterra Regeln

1. Beute Hoch geht Räuber Hoch voraus

2. langfristiges schwanken der Population um einen jeweiligen Mittelwert

3. nach starker Dezimierung steigt zunächst die Beutepopulation, später die Räuberpopulation

• nach Prinzip des logistischem Wachstums, also annähernd an ein Grenzwert

• Grenzwert ist die Umweltkapazität (K), also Ressourcenverfügbarkeit für eine bestimmte anzahl Individuen

• k-Strategen -> optimieren die Umweltkapazität

• r-Strategen -> optimieren die Zuwachsrate

• Einteilung ist nur im Vergleich möglich

  • Bakterium (r) - Maus (K) -> Maus (r) - Elephant (K)

• Konkurrenzschlussprinzip

• Zwei Arten stehen in Konkurrenz -> es kann nur eine überleben

  • die stärkere oder effizientere oder angepasstere verdrängt die andere

• Konkurrenzvermeidung

  • zwei Arten die Konkurrieren, passen sich an um Konkurrenz zu vermeiden (die schwächere passt sich an)

  • Räumliche Anpassung (Bsp. Wald statt Wiese)

  • Zeitliche Anpassung (Bsp. tagaktiv statt nachtaktiv)

  • Nahrungsgewohnheiten (Bsp. Insekten statt Körner)

  • Evolutionäre Anpassungen (Bsp. stärkere Spezialisierung einer Art)

interspezifische Konkurrenz

• Konkurrenz zwischen verschiedenen Arten

• Wettbewerb um Nahrung, Lebensraum, andere Ressourcen

• Konkurrenzvermeidung <-> Konkurrenzausschluss

intraspezifische Konkurrenz

• Konkurrrenz innerhalb der selben Art

• intensiver als mit anderen Arten -> genau die selben Ressourcen

• Nahrung, Paarungspartner, Lebensraum

• Kutikula -> schützt das Blatt und erschwert die Verdunstung

• Spaltöffnungen -> ermöglichen Gasaustausch

  • Pflanze verliert dabei Feuchtigkeit -> Kompromiss zwischen Transpiration und CO2-Aufnahme/O2-Abgabe

• Palisanengewebe -> Raum für Chloroplasten

  • je mehr Licht -> desto mehr Gewebe

1. Lichtenergie fällt auf Fotosystem 2, das zentrale Chlorophyll(P680) wird entweder direkt oder über andere Pigmente anregt

2. Dadurch kann es leichter Elektronen abgeben, die über Proteinkomplexe zum FS1 gelangen

3. Der Elektronentransport wird genutzt um H+ in den Thylokoidinnenraum zu transportieren

4. Am FS1 wird das P700 angeregt, dass seine überträgt - es entsteht NADPH++H+

5. Die anfängliche Elektronenlücke in P680 wird mit Elektronen von H2O gefüllt - dabei entstehen H+ und 0,5 O2 (Fotolyse des Wassers

6. Der durch das Hineinpumpen von H+ und die Fotolyse entstandene H+Überschuss im Thylakoidinnenraum wird genutzt und die ATP-Synthase anzutreiben - dabei entsteht aus ADP+P -> ATP -> Der Elektronenfluss kann in Form des Z-Schemas dargestellt werden. (Diagramm des Elektronenübertragungspotential)

   
   

1. Ist genügend NADPH++H+ vorhanden, aber nicht genügend ATP, dann “schaltet” die Pflanze auf zyklische Elektronentrsansport

2. Die Elektronen fließen vom Ferredoxin zurück zum Plastochinon und von dort wieder zum FS1

3. Dabei werden H+ in den Thylakoidinnenraum gepumpt, wodurch ein Konzentrationsgefälle entsteht, das wiederum genutzt wird um die ATP-Synthase anzutreiben

• der Calvin-Zyklus ist enzymatisch katalysiert, also abhängig von den Umgebungsbedingungen bzw. der Funktion der Enzyme

• 6 CO2 + 12 NADPH+H+ -> C6H12O6 + 12 NADP+ + 18 ADP + P + 6H2O

• Stoffkreisläufe müssen vollständig (ohne Unterbrechung) und geschlossen (ohne “Ausweg” für die Stoffe) sein

• mit dem ökologischen Fußabdruck wird der jährliche Verbrauch von natürlichen Ressourcen durch den Menschen gemessen

• ist sehr individuell abhängig

• vier Bereiche des ökologischen Fußabdrucks

  • Wohnen -> Personen pro Haus, heizen, Warmwasser

  • Ernährung -> Fleisch, Fisch,Trinken verarbeitete Lebensmittel

  • Mobilität -> Auto, Flugzeug, zu Fuß, Öffis, Fahrrad

  • Konsum -> Klamotten, Fernseher, Computer, Möbel, Dienstleistungen

Nachhaltigkeit vereint drei Aspekte, die von einander abhängig sind und im Gleichgewicht stehen sollten

• Im Ökosystem sin viele Nahrungsketten zu einem komplexen Netz verknüpft

• Nahrungsketten gibt es nur in Ausnahmen (Labor, Insel)

• sagt, dass bei Verfügbarkeit von Nährstoffen immer der niedrigste ausschlaggebend ist

• man braucht aller gleichermaßen

• auch wenn man bei allen im Optimum ist und nur in einem absolut nicht kann das zum Tod führen

• zählt auch für abiotische Faktoren, wenn einer weit außerhalb des Optimums liegt, können die anderen noch so gut sein -> Tod

• angepasster Blattaufbau -> gut für wärmere und trockenere Regionen

• kein Palisadengewebe und kein Schwamgewebe

• stattdessen Bündelscheidenzellen (um Leitbündelgefäße) und Mesophylzellen

• C4 Pflanzen haben zwei Reaktionsräume

• CO2 wird in Form von Oxalesigsäure oder Malat (C4 Körper) in den Mesophyllzellen fixiert

• dann Transport in Leitbündelzellen

  • dort -> C4 zu C3 (wieder als Akzeptor verwendet) und CO2 (für den normalen Calvin Zyklus)

• C4 Pflanze angepasst -> öffnet Spaltöffnungen nur kurz (Verdunstung) -> fixirt viel mehr CO2

• angepasst an sehr viel Sonne und fast kein Niederschlag -> (halb) Wüsten

• Blätter duckt und Fest

• zeitliche Trennung der Photosynthese

• Nachts

  • Spaltöffnungen geöffnet -> keine Verdunstung

  • CO2 an C3 körper zu C4 Körper fixiert (Oxalessigsäure)

  • -> Malat (C4) eingelagert in Vakuole

• Tagsüber

  • sehr viel Hitze und Sonnenenergie

  • Spaltöffnungen geschlossen -> keine Verdunstung

  • eingelagertes Malat abgebaut in Chloroplasten und in Calvin Zyklus eingeschleust

  • wieder zu CO2 und C3 Körper als Akzeptor für die Nacht

• PH-Wert der Pflanze ändert sich Tagsüber -> morgens sauer (viel Malat/ Apfelsäure) -> abends alles abgebaut -> eher neutral

• Umwelthormone sind Substanzen, die z.B. aus Farben, Batterien, Pestiziden sind und hormonartig auf Tiere und Pflanzen wirken

• Pestizide

  • können bei Menschen zu verzögerten Entwicklung, niedrigerer Intelligenz oder ADHS führen

• PCB

  • In Batterien, Farben, Weichmachern enthalten

  • gelangen in Tiere und damit in unserer Essen

  • wirken wie Schilddrüsenhormone

  • schlechtere Entwicklung bei Kindern, niedrigere Intelligenz

• Tris

  • Brandschutz versprechen

  • Kinderschlafanzüge enthielten es

  • wirkte auf die Schilddrüse und war Krebserregend

  • heute verboten

• Es wird vermehrt von Menschen (anthropogen) bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe freigesetzt

• CO₂ reichert sich in der Atmosphäre an

• absorbiert Wärmestrahlung -> verhindert Wärmeabgabe ins All

• Mehr Wärme bleibt auf der Erde → globale Erwärmung

  • Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur

  • Schmelzen von Gletschern und Polkappen

  • Meeresspiegelanstieg

  • Extreme Wetterereignisse (Hitzewellen, Dürren, Stürme)

  • Veränderung von Ökosystemen und Artensterben

• Chlorophyll absorbiert vor allem blaues und rotes Licht

• Blau-violettes Licht (ca. 430–470 nm) → stark absorbiert

• Rotes Licht (ca. 640–680 nm) → ebenfalls stark absorbiert

• Grünes Licht wird reflektiert → Pflanze erscheint grün

• Grünes Licht (ca. 500–570 nm) → wird nicht absorbiert, sondern reflektiert → deshalb sind Pflanzen grün

• Absorbiertes Licht regt Elektronen in Fotosystem 2 und 1 an → Energiequelle für Fotosynthese

• Ohne diese Lichtabsorption: keine ATP/NADPH, keine Zuckerbildung

• Ressourcen so nutzen, dass zukünftige Generationen ihre Bedürfnisse ebenfalls noch decken können

• auf Ökologoscgher, Ökonomischer und Sozialer Ebene