Prüfungskarten

• Ökologie ist die wissenschaftliche Erforschung der Beziehung zwischen Organismen untereinander und ihrer Umwelt.

  • Autökologie = untersucht Wechselwirkungen einer Art mit ihrer Umwelt

  • Demökologie = Populationsbiologie, untersuch quantitativ Populationen und ihre Wechselwirkungen mit der Umwelt

  • Synökologie = Ökologie der Lebensgemeinschaften, untersucht biologische Systeme, Zusammensetzung und Struktur von Lebensgemeinschaften, Energie- und Stoffflüsse

  • Ethoökologie = Einfluss des Verhaltens von Organismen auf Populationsstruktur

• zwischen Arten = interspezifisch

• innerhalb einer Art = intraspezifisch

  
  

• Nicht: ”Stärke, Kraft, Ausdauer, Schnelligkeit”

• Sondern: “Survival of the fittest”= “diejenigen haben die höchste Fitness, die am besten in der Lage waren, die Risiken in ihrem Habitat zu überleben, die Ressourcen am besten nutzen und somit am erfolgreichsten bei der Reproduktion sind”

  → höchster Einfluss auf die erblichen Merkmale der nachfolgenden Generation

• Mittlerer Grundfink

  • nach Trockenheit - Rüchgang der Samen-Pflanzen mit kleinen Samen

  • Mehr große, harte Samen

  • Größere Vögel mit größeren Schnäbeln und höherer fitness überleben

• Geographische Variation einer Art

  • Beispiel Saphir-Gänsekresse Arabis fecunda

    • Pflanzen aus geringer Höhe und hüheren Lagen zusammen gezüchtet, wurden lokale Apassungen sichtbar

  • Beispiel Agrostis stolonifera (Weißes Straussgras)

    • Sehr lokale Anpassung (120 Meter Abstand) der Ausläufer (Stolonlänge); genetisch determiniert, da im „common garden“ die Ausläufer unterschiedliche Länge haben

  • Gegenteil → Hybridisierungeseffekte

    • Beispiel Chamaecrista fasciulata

      • „Lokale Spezialisierung“ = genetische Effekte erst ab 1.000 Kilometer sichtbar

• Biologischer Artbegriff

  • “Arten sind sich kreuzende Populationen, die von anderen Gruppen isoliert sind.”

• Allopatrische Artbildung:

• Beispiel:

  • die Herings- und Silbermöwe haben sich bei gemeinsamer Abstammung während der kreisförmigen Besiedlung der nördlichen Hemisphäre auseinander entwickelt

  • in Nordeuropa, wo sie beide vorkommen kommt es nicht zu Kreuzverpaarungen

  • werden eindeutig als zwei klar getrennte Arten gesehen

  • dennoch, sind entlang ihrem Verbreitungsgebiet durch eine Reihe sich frei miteinander kreuzender Rassen und Unterarten verbunden

• Aga-Kröte Rhinella marina

  • Giftstoffe werden über die Hinterohrdrüsen (Parotiden) und Hautdrüsen am Rücken abgesondert

  • Bei deutlicher Bedrängnis kann dies auch spritzend (Extrusion) erfolgen

  • Hund 15 min nach Apportation tot

  • Eier, Kaulquappen, tote Kröten auch giftig, bei unterschiedlichen Arten unterschiedlich

  • Entomologen um FROGAT & KINGHORN warnen vor Einfuhr der Kröten

  • Für die Einfuhr verantwortlicher MUNGOMERY (1936) verwies darauf, dass die „Ansiedlung in Queensland … nach sorgfältiger Abwägung der Pros und Contras“ erfolgte und das Verhalten der Kröte keinen Grund zur Sorge gibt (LOEW 1999)

  • Vormarsch der Aga-Kröte in Australien 55 km pro Jahr

    • Ankunft der Agakröte im Northern Territory, innerhalb von zwei Jahren Rückgang der Süßwasserkrokodile um 77 % - Rückgang der Goannas (Warane) um 90 %

    • Rückgang der bodenbrütenden Regenbogenspinte um 30 %

    • Rückgang der Braunschlangen (hochgiftig) um 90 %

    • Gefährdung zahlreicher weiterer Arten: Gold-Laubfrosch, Blauzungenskink, Zwergbeutelmarder vom Aussterben bedroht

    • In Australien:

      • Schwarzmilane drehen mittlerweile Kröten blitzschnell um, bevor sie sie fressen → werden nicht vom Giftstrahl getroffen

      • Bei vier Schlangenarten Selektion zu kleineren Kiefern → besonders giftige große Kröten können nicht mehr gefressen werden

      • Sechs von zehn Krokodilarten verschmähen mittlerweile AgaKröten

      • Auch Kröte passt sich an: Beine evolutionär verlängert → Wanderung geht schneller von statten (Zeit ist entscheidender Faktor, um Gegenspielern keine Möglichkeit der Anpassung zu lassen) → jede 10. auch krankhafte Wucherungen / Arthritis!

• Ursprungsgebiet:

  • Adaption über lange Zeiträume

  • Einnischung in Ökosysteme

  • Fressfeinde vorhanden

• Australien:

  • Bioinvasion

  • Zunächst keine Anpassung der heimischen Fauna

  • Druck führte allmählich zur Anpassung

• Lebensraum einer Art

• aber: im Englischen bedeutet habitat = Habitat und Biotop

• Nahrungs-, Eiablage-, Überwinterungshabitat

• Speziationsmechanismen:

  • Allopatrisch (geographisch getrennt):

    • Bergketten / Berggipfel

    • Fluten

    • Inselbesiedlung

  • Sympatrisch (zusammen lebend):

    • Artbildung während des Zusammenlebens

• Individuen stehen miteinander direkt oder indirekt miteinander in Wechselwirkung

• Biozönose besteht aus

  • Phytozönose (Pflanzengesellschaft) und Zoozönose (Tiergemeinschaft)

• Lebensgemeinschaften aus Pflanzen und Tieren = Biozönose

• Rasche Individualentwicklung und geringe Körpergröße

• Kurze Lebensspanne mit hoher Vermehrungsrate

• Früher Fortpflanzungsbeginn, kurze Geburtenabstände, hohe Wurfgröße

• Geringe elterliche Fürsorge

• Kleines (leistungsschwächeres) Gehirn

(Eselsbrücke -> r = „rasch“)

• Bedingungen, die eine r-Selektion begünstigen:

  • Umweltbedingungen (z. B. Klima) hochvariabel

  • Variable Sterblichkeitsverhältnisse, häufig katastrophale Populationsgrößeneinbrüche, häufig extreme Nachkommensterblichkeit

  • Mortalitätsfaktoren weitgehend unabhängig von der Populationsdichte

  • Populationsgröße extrem schwankend, selten die Kapazitätsgrenze des Lebensraumes erreichend

  • Möglichkeit der Neu- oder Wiederbesiedlung von Habitaten durch räumliche Ausbreitung („opportunistische Habitatnutzung“)

• Beispiele:

  • Grasfrosch

  • Löwenzahn

  • Lärchenwickler

• (Carnivore) töten und fressen ihre Beutetiere

• „Echte“ Prädatoren töten und fressen ganz oder teilweise ihre Beutetiere,

  Sonderfall: Kannibalismus →Nicht immer zur reinen Ernährung

• Viele Spinnen-Weibchen fressen nach der Paarung das Männchen

• Lemminge fressen die Jungen der Nachbarn

• Schlangenadler: älteres Geschwister frisst das Junge

• Schleiereule: kleinstes Junges wird oft gefressen

• Löwen fressen Junge des fremden Männchens nach Rudelübernahme

• Hechte und Barsche, auch andere Raubfische fressen Fischbrut und kleinere Artgenossen

• Zweite Lotka-Volterra-Regel (Konstanz der Mittelwerte)

  • Die über genügend lange Zeiträume gemittelten Größen (Mittelwert) der Räuberbzw. Beutepopulation sind konstant

  • Die Größe der Mittelwerte hängt nur von den Wachstums- und Rückgangsraten der Populationen, nicht aber von den Anfangsbedingungen ab

• Jagdstrategien

  • Auflauern/Anlocken

  • Anpirschen

  • Verfolgen

  -> Innerhalb der Arten Abstufungen

• Beispiel

  • Löwen:

    • Beute muss nach 100 m geschlagen sein

    • Große Erschöpfung

    • Gefahr, dass Lauerjäger (z. B. Hyänen) ihm die Beute streitig machen

    • Löwinnen sind relativ langsam, kompensieren das durch Rudeljagd

    • Können gemeinsam auch größere Beutetiere überwältigen

    • Auch Beutegreifer nutzen Tarnung (Löwe)

  • aggressives Mimikry (z. B. Raubfliege Laphria) → imitieren Aussehen von Hummeln, ihrer Hauptbeute

• Rüttelflug als Kombi aus Auflauern und Verfolgungsjagd

  • Bsp. Graufischer (Ceryle rudis), Turmfalke (Falco tinnunculus), Seeschwalbe (Sternula albifrons)

• Bsp. Grüne Flussjungfer (Ophiogomphus cecilia)

  • Larve -> Lauerjäger

  • Imago -> Verfolgungsjäger

• Evolutionär haben sich systematisch unabhängig voneinander gleiche Jagdstrategien entwickelt (ökologische Stellenäquivalenz), z. B. Gilde der „Lecker“

• Endosymbiose (einer der Symbionten wohnt im Körper des anderen)

• Ektosymbiose (beide Symbionten leben außerhalb)

• Mutualismus kein Akt der Freundlichkeit, jeder Partner versucht, das meiste dabei herauszuholen

  • Indiz dafür, dass Symbiose evolutionär aus Räuber-Beute- bzw. Wirt-ParasitBeziehungen entstanden ist

• Beispiele

  • Zooxanthellen sind einzellige Algen, die 90 % ihrer Photosyntheseproduktion an den Polypen (der großen Sternkoralle) abgeben und von ihm dafür mit Stickstoff versorgt werden

• Permanente & induzierte Schutzmechanismen

  • Flucht, Kampf, Schutzsuche, Schwarmbildung & nächtliche Lebensweise

  • Chemische Abwehr bei Tieren

  • Chemische Abwehr in Pflanzen induziert durch Fraß

  • Mechanische Abwehr (Stacheln, Dornen usw.)

  • Tarnung

  • Warnfarben (Aposematismus)

  • Mimikry (Bates & Müller)

  • Gehör

  • Totstellen (Thanatose)

• Samen, die zu schwer für den Wind sind, werden durch Tiere verbreitet

  • Hohe Samenproduktion → viele werden gefressen, aber einige werden weit verbreitet und keimen

  • Vögel (z.B. Zedernseidenschwanz frisst rote Beeren der Ebereche und andere Samen, Nüsse)

  • Ameisen

  • Früchtefresser fressen nur das Fruchtfleisch und scheiden den Samen wieder aus, der danach keimt

• Samenausbreitung durch Elaiosome

  • Elaiosome = nährstoffreiche Anhängsel

• Samenausbreitung durch Eichhörnchen

  • Pflanze liefert Nahrung als „Lockmittel“, aber zahlreiche Samen gehen verloren oder werden nicht wiedergefunden

• Samenausbreitung durch Zoochorie

  • Einjährige Martynie -> Nahrung für Affen und andere Tiere

• Zerstörung von Biomasse

• Vorgang, der Ressourcen verfügbar macht

• Umweltveränderung, an die Systeme nicht angepasst sind

• Häufiges Phänomen auf kleineren Maßstabsebenen

• Als Störung bezeichnet man ein bestimmtes Ereignis in der Zeit, das die Struktur und Funktion einer Lebensgemeinschaft reversibel oder irreversibel beeinflusst

• Störung ist ein diskretes Ereignis in der Zeit, welches die Ressourcen-Verfügbarkeit oder die physikalische Umwelt beeinflusst und dadurch qualitative Veränderungen in einer Lebensgemeinschaft verursacht

• Feuer

• Überschwemmung

• Erdrutsch

• Erdbeben

• Sammelbegriff für alle Bestrebungen und Maßnahmen, die natürlichen Lebensgrundlagen des Menschen zu erhalten

• Teilbereich:

  • Schutz der Umweltmedien, nämlich den Schutz der Lebenselemente Boden, Wasser und Luft

  • Vorbeugung gegen Gefahren (z.B. Strahlenschutz, Chemikalien, Gentechnik, Pflanzenschutz, Abfälle, Lärm, Klimaveränderungen)

  • Schutz der belebten Umwelt (z.B. Naturschutz, Landschaftsschutz, Waldschutz)

  • „integrierter Umweltschutz“, bezeichnet Teilaspekte von Materien wie Gesundheitsschutz, technische Sicherheit, Arbeitsschutz

• Grundgesetz für die Bundesrepublik Deutschland Art 20a:

  „Der Staat schützt auch in Verantwortung für die künftigen Generationen die natürlichen Lebensgrundlagen und die Tiere im Rahmen der verfassungsmäßigen Ordnung durch die Gesetzgebung und nach Maßgabe von Gesetz und Recht durch die vollziehende Gewalt und die Rechtsprechung.“

• Durch Pflanzenformationen abgegrenzte Lebensgemeinschaften mit den in ihnen lebenden Tierarten und sonstigen Organismen.

  • Karte von Biomen zeigt Landgebiete, die von Pflanzen mit charakteristischen Ausprägungen (Wuchsform, Bau und physiologischen Prozessen) dominiert sind.

  • Zahl der Biome je nach Grad der Betrachtungstiefe unterschiedlich

• Klima durch große jahreszeitliche Unterschiede gekennzeichnet

  • lange Winter mit viel Regen (Lage in der Westwindzone, ca. 65 Prozent des Jahresniederschlags)

  • Trockene Sommer (Lage in der trockenen Passatzone) mit mindestens einem völlig trockenen Monat

  • In diesen Phasen besteht häufig die Gefahr von Bränden

• Immergrüne Sträucher und Hartlaubgewächse herrschen vor

  • haben sich an das charakteristische Klima mit sommerlicher Trockenheit und kühleren und feuchten Wintern angepasst

• Hohe Artenvielfalt und hohe Endemitenzahl

• Wasserverlust während des heißen, trockenen Sommers wird vermindert durch:

  • kleine sklerophyllreiche Blätter

  • eine verdickte Cuticula

  • Drüsenhaare und Rollblätter mit tiefliegenden Spaltöffnungen

  • Speicherorgane und ausgeprägte Wurzelsysteme

  • Viele Arten sind auch reich an ätherischen Ölen

    • Rosmarin (Rosmarinus officinalis)

    • Thymian (Thymus)

    • Lavendel (Lavandula)

    • Wacholderarten (Juniperus)

    • Zistrosen (Cistus)

• Prärie, Steppen, Puszta, Pampa, Baragan, Grassveld

• durch moderate Niederschläge und nährstoffreiche Böden geprägte Prärie Nordamerikas

• die Pampa Südamerikas mit hochwüchsigen Gräsern

• durch niedrigwüchsige Gräser gekennzeichnete Steppe Eurasiens, typisch für stärker semiaride Bedingungen

• Große Teile dieses natürlichen Graslands wurden in Kultur genommen

  • durch ackerbaulich genutztes, annuelles „Grasland“ aus Weizen, Hafer, Gerste, Roggen und Mais ersetzt

• Annuellen Gräser der gemäßigten Breiten stellen die Hauptnahrung für die menschlichen Populationen weltweit

  • zusammen mit Reis in den Tropen

• Starke Zunahme der Weltbevölkerung nur durch die Domestikation von Gräsern für die menschliche Ernährung und als Futter für Haustiere möglich

  • Von allen Biomen dasjenige, das von Menschen am stärksten begehrt, genutzt und verändert wurde

• Primärproduktivität

  • Bruttoprimärproduktivität (BPP) = gesamte Fixierung von Energie durch Fotosynthese; ein Teil geht durch Atmung als respiratorische Wärme (R) verloren

  • Nettoprimärproduktion (NPP) = Different zwischen BPP und R, tatsächliche Produktionsrate neuer Biomasse

• Sekundärproduktivität (Rate der Biomasseproduktion durch heterotrophe Lebewesen)

• NPP hängt ab von Klima, Vegetationsperiode, Nährstoffen, im aquatischen Bereich von Temperatur, Licht und Nährstoffmenge

• Energieverluste innerhalb der Biomasse durch Weitergabe an nächste trophische Ebene; Primärproduzenten erzeugen viel Energie, bei Sekundär- oder Tertiärkonsumenten kommt davon nur ein Bruchteil an.

• Zersetzungsrate ist abhängig von der Eignung des pflanzlichen Materials als Nahrungsquelle und den Umweltbedingungen

• Zersetzung im Wald in Bodenschicht, im Wasser in Bodensedimenten

• Phosphorkreislauf (durch Gesteinsverwitterung freigesetzt, kursiert dann über unbestimmten Zeitraum in terrestrischer Lebensgemeinschaft, wird über Grundwasser in Ozean transportiert)

• Vielfältige Einflüsse auf die Klimabedingungen der Erdoberfläche

  • Lassen ein Mosaik trockener, feuchter, kalter und warmer Klimate entstehen

  • In den einzelnen Teilen dieses Mosaiks bildeten sich spezifische terrestrische Assoziationen aus Vegetation und Tieren

• Dauerfrostboden

• ein Untergrund, dessen Temperatur für mindestens zwei Jahre ununterbrochen (perennierend) unter 0 °C liegt

• Wenn der Permafrost taut, werden Mikroorganismen aktiv und verwandeln im Boden gespeicherte Kohlenstoffverbindungen in Methan, Wasserdampf und Kohlendioxid, die den Treibhauseffekt verstärken. Im Zuge einer Erwärmung wird die südliche Ausbreitungsgrenze des Permafrostes nach Norden zurückweichen