Was ist Konkurrenz und welche Formen gibt es?
Definition:
Wechselwirkung zwischen Organismen, die um dieselben begrenzten Ressourcen konkurrieren.
=> Resourcen sind begrenzt
1) Interspezifische Konkurrenz
Individuen verschiedener Arten konkurrieren um dieselben Ressourcen
Folge:
Kann zum Konkurrenzausschlussprinzip führen -> bei dem überlegene Art die unterlegene verdrängt
Kann zur Nischendifferenzierung führen -> Arten entwickeln unterschiedliche ökologische Nischen
2) Intraspezifische Konkurrenz
Individuen derselben Art konkurrieren um Ressourcen
Folge: Kann Wachstum der Population regulieren (Dichteabhängigkeit) und führt oft zu Selektion (nur die am besten angepassten Individuen setzen sich durch)
Welche Modelle erklären das Wachstum einer Population?
Modelle, die erklären, wie eine Population wächst…
1) Exponentielles Wachstum = theoretisches Modell
Populationsgröße N wächst ungebremst und exponentiell -> Ressourcen unbegrenzt
Beschreibt idealisierte Bedingungen (keine Umweltfaktoren limitieren Wachstum) -> dauerhaft nicht möglich, da Ressourcen begrenzt sind
2) Logistisches Wachstum = realitätsbezogenes Modell
Berücksichtigt eine Tragekapazität K, also die maximale Populationsgröße, die von den verfügbaren Ressourcen (Nahrung, Platz, Konkurrenz) vorgegeben wird.
Populationsdichte beeinflusst Wachstumsrate (Geburten- und Sterberate) (weniger Ressourcen pro Individuum -> geringeres Wachstum)
Populationsdichte wird von K begrenzt
4 Phasen:
Lag-Phase (Anlaufphase) = Wachstumsrate zuerst niedrig -> Population passt sich erstmals an Umweltbedingungen an
Log-Phase (exponentielle Phase) = Population wächst “exponentiell”, da Ressourcen noch ausreichend vorhanden sind und P.Dichte niedrig ist
Lineare Phase (Abremsphase) = Wachstum wird durch Dichte und Konkurrenz um Ressourcen gebremst
Stationäre Phase = Population erreicht Tragekapazität K -> Gleichgewicht, bei dem Geburtenrate und Sterberate ausgeglichen sind
Beispiel der Kieselalgen.
Kieselalgen benötigen Silikat, um Zellwände zu bilden. Wenn ihre Population wächst, verbrauchen sie zunehmend das Silikat im Wasser. Der Silikatgehalt sinkt dadurch im Wasser, wodurch das weitere Wachstum begrenzt wird, da die Ressourcen knapp werden.
=> Ressource reguliert Wachstum einer Population
Mehr Algen = weniger Silikat (Ressource) = langsameres Wachstum
Was ist die Tragekapazität K?
Was passiert, wenn die Population die Tragekapazität erreicht?
Tragekapazität K = Maximale Populationsgröße, die in einem Lebensraum dauerhaft erhalten bleiben kann -> abhängig von Ressourcen und Umweltbedingungen
N = Individuenzahl
Gleichgewicht N = K
Population stabil -> Geburtenrate = Sterberate
Überschreitung von K
Wenn N > K = Ressourcenmangel, Hungersnöte, Krankheiten oder hoher Sterblichkeit -> Population sinkt wieder
Unterschreitung von K
Wenn N < K = mehr Ressourcen pro Individuum -> Population kann wachsen bis K erreicht ist
Populationsdichte beeinflusst/reguliert Geburten- und Sterberate und diese wiederum bestimmen das Populationswachstum!
Beschreibe die verschiedenen Szenarieren, wie Geburten- und Sterberaten von der Populationsdichte beeinflusst werden und wie daraus die Tragekapazität K resultiert.
A) Beide Raten sind dichteabhängig
Bei zunehmender Populationsdichte N:
Geburtenrate sinkt -> z.B. durch Konkurrenz um Fortpflanzungsorte oder Nahrung
Sterberate nimmt zu -> mehr Ressourcen und Konkurrenz, höhere Sterblichkeit durch Krankheiten
=> Schnittpunkt beider Kurven ist Tragekapazität K -> Geburtenrate = Sterberate
B) Nur Sterberate ist dichteabhängig
Sterberate nimmt mit zunehmender Dichte zu (z. B. mehr Ressourcen und Konkurrenz, höhere Sterblichkeit durch Krankheiten)
Geburtenrate bleibt konstant, unabhängig von Dichte
C) Nur Geburtenrate ist dichteabhängig
Geburtenrate sinkt mit zunehmender Dichte (z. B. durch Konkurrenz um Fortpflanzungsorte oder Nahrung)
Sterberate bleibt konstant, unabhängig von Dichte
D) Beide Raten reagieren “breiter” auf Dichte
Geburten- und Sterberaten sind variabel, können sich durch Umwelteinflüsse überschneiden
Realistischstes Szenario: In Natur schwankt Populationsgröße um K, da Bedingungen nicht immer konstant sind
Unterschied zwischen A und D:
A)
Tragekapazität K = fester Wert
Konstante maximale Populationsgröße, die nicht schwankt (bleibt stabil), weil Umweltbedingungen statisch und konstant betrachtet werden (z. B. immer gleich viele Ressourcen, stabile Temperaturen, keine saisonalen Einflüsse)
D)
Tragekapazität K = breites Spektrum
K variabel -> Geburten- und Sterberaten hängen von Umwelteinflüssen (z. B. Jahreszeiten, Wetter, Ressourcenverfügbarkeit) ab
Population kann im Bereich um K herum schwanken
=> Zeigt die Dynamik des Wachstums und wie die Population K erreicht (logistisches Wachstum)
=> Zeigt, wie K durch die Beziehung von Geburten- und Sterberaten mit der Populationsdichte entsteht
Definiere die “ökologische Nische”.
Eine ökologische Nische beschreibt die Rolle einer Art in ihrem Lebensraum und alle Bedingungen, die sie zum überleben und fortpflanzen benötigt. Dazu gehören:
Abiotische Umweltfaktoren -> Temperatur, Bodenbeschaffenheit, Klima etc.
Biotische Umweltfaktoren -> Konkurrenz zwischen Individuen, Räuber-Beute-Beziehungen, Symbiose etc.
Ressourcen -> Alles, was eine Art zur Existenz braucht, wie Nahrung, Wasser, Brutstätten und Lebensraum
=> Ökologische Nische umfasst nicht nur physischen Raum, den eine Art einnimmt, sondern auch die Art und Weise, wie sie mit ihrer Umwelt interagiert!
Modernes Nischenkonzept von Hutchinson:
=> Erweitert die Sicht der ökologischen Nische
Hutchinson beschreibt die Nische als "ein “n-dimensionales Hypervolumen”
versteht die Nische nicht nur als “Lebensumfeld” einer Art, sondern als komplexe Gesamtheit aller Umweltfaktoren, die die Lebensbedingung einer Art beeinflussen -> Nische wird als mehrdimensionale Struktur betrachtet, die durdh viele Umweltfaktoren definiert wird
Welche grundlegenden Konzeptionen unterscheidet man bei einer ökologischen Nische?
Fundamentale Nische:
beschreibt den theoretisch möglichen Lebensraum in dem eine Art überleben und sich fortpflanzen könnte, wenn keine Einschränkungen (weder biotische wie Konkurrenz, Räuber oder Krankheiten noch abiotische wie extreme Temperaturen oder Wasserknappheit) vorhanden wären.
Realisierte Nische:
beschreibt den tatsächlichen Lebensraum einer Art, den die Art aufgrund von Einschränkungen (wie Konkurrenz, Räuber-Beute-Beziehungen, Krankheiten etc) einnimmt. Diese Einschränkungen beeinflussen die Verbreitung und Lebensweise der Art.
Beispiel:
Pflanze kann in einem Temperaturbereich von 10-30° C wachsen -> fundamentale Nische
In Gebiet mit 10-15°C wird sie von anderen Pflanzen verdrängt
In Gebiet mit 25-30°C frisst ein Tier sie
=> Pflanze kommt nur in Bereich von 16-24°C vor -> realisierte Nische
Welche Mechanismen der Konkurrenz gibt es?
=> zeigen, wie Organismen in unterschiedlichen Kontexten miteinander interagieren und sich gegenseitig beeinflussen können
1) Ausbeutungskonkurrenz
Organismen konkurrieren um Ressourcen (z.B. Nahrung) ohne sich direkt zu beeinflussen und stehen dem anderen Organismus nicht mehr zur Verfügung.
Bsp: Schafe auf einer Weide interagieren nicht direkt miteinander (keine Auseinandersetzungen), aber fressen das Gras den anderen weg
2) Beeinträchtigungskonkurrenz
Organismen interagieren direkt miteinander, was zur gegenseitigen Beeinträchtigung (in Fitness) führt. Dabei können sie auch chemische Substanzen (Toxine) oder mechanische Mittel (Kämpfe) einsetzen, um den anderen zu schädigen.
Bsp: Zwei Tiere, die um dasselbe Territorium oder Nahrungsbestand kämpfen / Pflanzen setzen Chemikalien frei, um Wachstum von anderen Pflanzen zu hemmen
3) Apparente Konkurrenz = Konkurrenz um räuberfreien Raum
Zwei Arten konkurrieren nicht direkt um dieselben Ressourcen, sondern werden von demselben Räuber oder Parasit beeinflusst. Durch Anwesenheit des Räubers/Parasits konkurrieren die Arten indirekt miteinander und beeinträchtigen sich.
Bsp: Kaninchen und Mäuse werden vom Fuchs gejagt (gemeinsamer Räuber)
Wenn Kaninchenpopulation steigt ->zieht mehr Füchse an, da mehr Beute verfügbar ist
Füchse jagen dadurch nicht nur mehr Kaninchen, sondern auch mehr Mäuse
Mäusepopulation sinkt indirekt durch erhöhte Jagdaktivität, obwohl Mäuse und Kaninchen nicht direkt miteinander konkurrieren
Folgendes Szenario:
Ein Organismus benötigt zwei essentielle Ressourcen im richtigen Verhältnis, um ein positives Wachstum zu erzielen.
Gibt es eine Koexistenz zwischen zwei Arten, die die Ressourcen im gleichen Verhältnis nutzen?
Art A braucht weniger Ressource X und Y, um wachsen zu können
Art B braucht höhere Konzentration von Ressource X und Y
=> Beide Arten nutzen beide Ressourcen im gleichen Verhältnis, aber Art A braucht weniger von den Ressourcen, um wachsen zu können!
=> Art A würde Art B vollständig verdrängen und eliminieren => Konkurrenzausschlussprinzip
1) Was beschreibt das Konkurrenzausschlussprinzip?
2) Was ist Koexistenz und wann ist sie möglich?
Konkurrenzausschlussprinzip:
besagt, dass zwei Arten, die die gleiche ökologische Nische besetzen, nicht dauerhaft koexistieren können. Der stärkere Konkurrent würde den schwächeren aus dem System verdrängen.
Koexistenz:
Zwei oder mehr Arten können in demselben Lebensraum gleichzeitig existieren, ohne dass eine der Arten die andere vollständig verdrängt.
Koexistenz ist nur möglich, wenn sich die Arten durch Nischendifferenzierung spezialisieren, sodass sie unterschl. Ressourcen benutzen oder die gleichen Ressourcen unterschiedlich nutzen.
Ist denn eine Koexistenz möglich bei 2 Arten, die um 2 essentielle Ressourcen konkurrieren?
Koexistenz ist möglich, wenn die Arten sich durch Nischendifferenzierung spezialisiert haben -> Ressourcen in einem unterschiedlichen Verhältnis brauchen oder sich komplett auf unterschiedliche Ressourcen spezialisiert haben
Art A:
Benötigt 70% Sonnenlicht und 30% Wasser, um optimal zu wachsen -> angepasst an trockene, sonnige Standorte
Art B:
Benötigt 50% Sonnenlicht und 50% Wasser, um optimal zu wachsen -> bevorzugt halbschattige Standorte mit ausreichender Feuchtigkeit
=> teilen sich nicht die gleiche ökologische Nische (unterschl. Ansprüche) -> nutzen die Umwelt unterschiedlich
Was besagt das Tilmann-Modell?
Tilmann-Modell = beschreibt, wie verschiedene Arten miteinander um begrenzte Ressourcen konkurrieren und unter welchen Bedingungen Koexistenz oder Verdrängung stattfinden können (Interspezifische Konkurrenz)
Annahmen des Modells: ->Arten konkurrieren um Ressourcen
Wenn zwei Arten die gleichen Ressourcen mit einem ähnlichen Ressourcenbedarf benötigen und keine Differenzierung ihrer Ressourcen (Nischendifferenzierung) erfolgt, wird die eine Art, die einen geringeren Bedarf der Ressource hat, die andere Art verdrängen -> Konkurrenzausschlussprinzip!
Koexistenz ist nur möglich, wenn sich die Arten durch Nischendifferenzierung spezialisieren, sodass sie unterschl. Ressourcen benutzen oder die gleichen Ressourcen unterschiedlich nutzen -> Nischendifferenzierung!
Was ist mit der Koexistenz, wenn es mehr limitierende Ressourcen gibt?
=> Bei 2 limitierenden Ressourcen können 2 Arten koexistieren
=> Je mehr limitierende Ressourcen vorhanden sind, desto mehr Arten können koexistieren, da sie sich weiter auf unterschiedliche Ressourcen spezialisieren können
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