Ökologie

1 Wechselwirkungen zwischen Lebewesen und ihrer Umwelt   1.1 Grundbegriffe in der Ökologie Wechselwirkungen zwischen belebter und unbelebter Umwelt und gegenseitigen Beeinflussungen der Organismen  Biosphäre -> alle Lebensräume unserer Erde, alle Ökosysteme  (Atmosphäre, Hydrosphäre, Pedosphäre) Ökosystem -> Biotop (unbelebte Umwelt), Biozönose (darin existierende Lebewesen) offene Systeme -> tauschen Energie und Stoffe mit Umwelt aus Definition: ein ganzheitliches Wirkungsgefüge von Lebewesen und deren anorganischer Umwelt, das ein offenes, aber bis zu einem Grad zur Selbstregulation fähiges System darstellt Synökologie (Erfroschung von Biozönosen), Demökologie (Beziehungen und Populationen), Autökologie (Einzelorganismen) 1.2 Abiotische und biotische Faktoren und ihre Wirkung abiotische Faktoren: physikalische und chemische der unbelebten Umwelt zb. Temperatur, Sonneneinstrahlung, pH-Wert deds Bodens, Feuchtgkeit und Sauerstoffgehalt biotische Faktoren: im Ökosystem lebende Lebewesen beeinflussen sich auch gegenseitig zB. Überangbot an Nahrung, Stoffaustausch, Arbeitsteilung, Fressfeind, Konkurrenz um Nahrung und Lebensraum -> oft können abiotisch und biotische Faktoren zu ökologischen Faktoren zusammengefasst werden durch Bioindikatoren (Zeigerorganismen) kann auf Ausprägung einzelner biotischer Faktoren geschlossen werden Optimumskurve zeigt optimale Habitat in Bezug auf den betrachteten Faktor an/ Reation auf Umweltfaktor, in dem das Lebewesen am besten gedeihen kann, 3 Kardinalpunkte: Optimum, Minimum, Maximum -> Toleranzbereich Pessima: überleben noch möglich, Fortpflanzung allerdings nicht mehr Präferenzbereich: optimale Bedingungen, meisten Individuen sind anzutreffen -> unterhalb oder oberhalb nimmt Individuenzahl ab meistens nicht nur ein Faktor, der Lebensbereich einschränkt, sondern mehrere, Ausnahme: Bioindikatoren, da ggü. einem Faktor nur sehr geringer Toleranzbereich -> wertvolle Hinweise für Bewertung eines Ökosystems (Zeigerorganismen) Arten konkurrieren um vorhandene Umweltfaktoren: physiologisches Optimum beschreibt Reaktion auf Umweltfaktor ohne Konkurrenz und unter Laborbedingungen, ökologisches Optimum unter Konkurrenz mit anderen Arten, die das gleiche physiologisc he Optimum besitzen und sich gegenseitig verdrängen euryök -> Arten, die eine große Toleranzbreite aufweisen stenök ->  Arten, die eine geringe Toleranzbreite aufweisen Wärm beeinflusst Stoffwechselakitivität massiv RGT-Regel: Temperaturerhöhung von 10 Grad -> 2 bis 3 mal schnellere biochemische und chemische Reaktionen Umweltfaktoren stellen wachstumslimitierende Faktoren für Populationen dar und bilden die Lage des optimalen Milieus einer Art ein einziger Umweltfaktor bremst oft Wachstum -> Minimumsfaktor (oft N, Phosphat oder Kalium) -> der in der geringsten Menge vorhandene Umweltfaktor bestimt die Produktivität eines Organismus  

Toleranzbreite und Reaktionsfähigkeit einer Art ind genetisch festgelegt

in Lebensgemeinschaft mit anderen -> natürlicher Konkurrenz, Reaktionsvermögen einer Art auf Kombination von abiotischen und biotischen  Faktoren, deutlich geringer als physiologische

genetisch festgelegt in Reinkultur, ohne Konkurrenz, unter Laborbedingungen, nur selrten in Natur aufzufinden, nur abioticshe Faktoren

Waldkiefer -> stenök, da geringe ökologischer Potenz -> Zeigerpflanzen  

Umweltfaktor Temperatur Lebensvorgänge sind Temperaturabhängig, da ihnen temperaturabhängige chemische Reaktionen zugrunde liegen Unterscheidung von 2 Typen je nach Regulation der Körpertemperatur(KT): gleichwarme und wechselwarme Organismen Wechselwarme/ektotherme/poikilotherme Organismen geringe Wärmeproduktion durch eigenen Stoffwechsel KT gleicht sich der Umgebungstempeartur an RGT Regel tritt zwischen Minimum und Optimum ein unterhalb/oberhalb Temperaturgrenzwerte -> Kält/Wärmestarre, keine aktiven Lebensäußerungen keine Kühlmechanismen (Schwitzen) geringer Energie und Nahrungsbedarf im Winter -> Winterstarre begrenzender Umweltfaktor -> Temperatur bsp. : Wirbellose, Fische, Amphibien, Reptilien + geringern Nahrungsbedarf, im WInter gar keine Nahrung nötig - nur in Regionen mit hinreichenden Temperaturen lebensfähig   Gleichwarme/endotherme/homoiotherme Organismen hohe Wärmeproduktion durch eigenen Stoffwechsel konstante KT, unabhängig von Umgebungstemperatur Wärmeregulation durch Isolationseffekt (Federn, Fettschicht) körpereigene Regulatiosmechanismen zur Temperaturregulation: + Muskelzittern, Aufstellen der Haare, Einrollen  - Schwitzen oder Hecheln Energie und Nahrungsbedarf hoch im Winter -> aktiv/Winterruhe/Winterschlaf begrenzender Umweltfaktor -> Nahrungsangebot bsp. : Vögel, Säugetiere + optimale Aktivität in breitem Temperaturspektrum, Besiedlung aller Lebensräume der Erde möglich - hoher Nahrungsbedarf für Regulation   Klimaregeln für gleichwarme Tiere versuchen Phänomene zu erklären, warum morphologische und physiologische Eigenschaften in verschiedenen Klimazonen Unterschiede aufweisen Individuen einer Art oder nahe verwadter Arten sind in kalten Gebieten größer als in warmen Gebieten -> Bergmannsche Regel Tier im Verhältnis zu Körpervolumen, geringe Körperoberfläche  -> Volumen steigt mit wachsender Größe in 3. Potenz, Oberfläche in 2. kühle Regionen -> kleine Oberfläche zum Vorteil, da Wärmeaustausch mit der Umwelt so eingeschränkt ist (vorraussetzung: ausreichend nahrung) Bsp. : Kaiserpinguin/Königspinguin (größte Pinguinarten) leben am Südpol, Galapagospinguin (kleinste Art) auf den Galapagos Inseln Bei verwandten Arten gleidchwarmer Tiere sind die Körperanhänge wie Ohren oder Schwänze in kalten Klimazonen kleiner als in wärmeren Gebieten -> Allensche Regel Größere Körperanhänge haben große Oberfläche -> kühlen schneller aus in warmen Regionen -> große Ohren dienen Abgabe überschüssiger Wärme (Thermoregulation) Bsp. : Ausprägung der Ohrmuschel nimmt bei Füchsen von Norden nach Süden zu (Polarfuchs die kleinsten, Wüstenfuchs die größten) -> Klimaregeln stellen allerdings nur eine Verallgemeinerung dar und unterliegen Ausnahmen, nur Hypothesen zur Analyse ökologischer Zusammenhänge