Ökologie

06.10.2011
Ökologie
W h lb i h
Wechselbeziehung
zwischen
i h O
Organismus
i
und
dU
Umweltlt
Das thermische Mosaik der Umwelt eines Landtieres
Die drei Umwelten eines
Organismus:
Eigener Körper als
Informationsquelle und
Ziel des Verhaltens
Biogeozönose
g
(informationelle Umwelt)
Populationssystem
(kommunikative Umwelt)
Wechselbeziehung zwischen
Population und Biogeozönose
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Strukturbild der OrganismusUmwelt-Beziehung aus der
Sicht der Verhaltensbiologie.
Nichtinformationelle
Beziehungen mit starkem
schwarzen Pfeil
gekennzeichnet,
informationelle mit dünnem
Pfeil.
GUI
Tier
Tier
Biotische
Faktoren
Trophische
Faktoren
Abiotische
Faktoren
Wechselbeziehung
zwischen dem tierischen
Organismus, den
trophischen, abiotischen
und biotischen
Umweltfaktoren
Umwelt
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Lebensraum…Biotop:
Areal und für den Organismus relevante Umweltfaktoren
Habitat = Biotop
abgrenzbare Beschaffenheit
Biozönose ….Lebensgemeinschaft
Ökosystem
= Biozönose + Biotop (= mehr oder weniger
abgegrenzte ökologische Funktionseinheit
Mehrere Ökosysteme = Biomen
Summe aller Biomen = Biosphäre
Euryöke Arten
Stenöke Arten
breiter Lebensraum
schmaler Lebensraum
eurytherm
stenotherm
Umweltfaktoren
abiotische Faktoren
biotische Faktoren
-Licht
-Nahrung
-Temperatur
-Artgenosse
-Wasser
-Tiere anderer Arten
-Salzgehalt
-Mensch
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Physiologische Prozesse bei variierenden
Umweltbedingungen können optimal nur in bestimmten
Toleranzbereichen ablaufen.
Organismen existieren in Toleranzbereichen.
= fundamentale Nische
Zunahme
1
2
3
Temperaturbereich d. Behaglichkeitszone
Windstärke
Regenmenge
Temp.-differenzz
C
B
A
Temperatur
A = Behaglichkeitszone: 4 – 16oC Umgebungstemp. geringe Temp.diff., kein
Regen, mittl. Luftfeuchte, geringe Luftbewegung
B = Zunahme d. Wetterfaktoren 1 oder 2 oder 3 veränd. Temp.-bereich der
Behaglichkeitszone geringfügig
C = Zunahme d. Wetterfaktoren 1 und 2 und 3 verändern Temp.-bereich der
Behaglichkeitszone auffallend
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Regulierung der Körpertemperatur:
Temperaturregulierung umfasst diejenige Veränderung
eines Tieres, die in beantwortung einer thermischen
Belastung auftreten, und die es dem Tier ermöglichen, in
Kälte und Wärme seine arttypische Körpertemperatur
aufrechtzuerhalten
(BIANCA)
Behaglichkeitszone:
Behaglichkeitszone ist der Bereich, in welchem die Kühe bei
entsprechender Fütterung ihr Leistungspotenzial voll ausschöpfen
können.
Thermisch neutrale Zone:
Temperaturbereich mit
niedrigstem Stoffwechsel
Kritische Temperatur:
Untere Grenze der thermisch
neutralen Zone
Behaglichkeitstemperatur:
Vorzugsbereich
Optimaltemperatur:
Für die Produktion effektivster
Temperaturbereich
Hohe Temperatur
p
ØTemperatur „thermisch
neutrale Z.
Anteil der
kalorigenen Energie
an der
Gesamtenergie
Niedrige Temperatur
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Stalltemperatur
Keimgehalt
Feuchte
Intensität der
Luftbewegung
Stallklima
Bewegungsrich
tung der Luft
Staub
Schadgase
Beleuchtungsverhältnisse
Art der Fäkalienbeseitigung
Oberflächentemperatur der
Bauteile (Isolationswirkung)
Sangesbeginn der Vögel (im März) in Abhängigkeit von der Helligkeit
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Biologische Periodik
Tagesperiodische Veränderung dreier messbarer Größen einer Maus.
Biologische Periodik
Tageszeiten, in denen ein unter konstanten Bedingungen in einer Dunkelkammer gehaltenes
Flughörnchen lokomotorisch aktiv wird. Es tritt eine leichte Verschiebung ein!
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Ökologische Nischen
Fundamentale Nische:
Temperatur
Sauerstoffgehalt
Salzgehalt
Futtergrundlage
Temperatur
A
B
Schutz
C
Beuteangebot
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Bsp. grabende, insektenfressende Säuger
Europa:
Maulwürfe
T l
Talpa
Australien:
Notorycter
Abstammung von
verschiedenen
Verwandtschaftsgruppen
Nordamerika: Scalopur
Kriterien der Anpassung:
Fell ohne Strich, walzenförmiger Körper, spatelförmige
Extremitäten, unbehaarte Schnauze, Augen rückgebildet
Fundamentale
Nische
Reale
Nische
Reale Nische = Beziehungsgefüge eines Ökosystems, an dem der
Organismus zwar beteiligt, aber nicht allein maßgebend ist.
Wechselbeziehungen
intraspezifisch
interspezifisch
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Jede Form der Wechselbeziehung hat über
physiologischen, psychischen, verhältnismäßigen
Aspekten auch eine ökologische Bedeutung!
Kann zu einem limitierenden Faktore der
Umweltbewältigung werden
Wettbewerb (Ausgang beeinflusst Fortpflanzungserfolg)
Erfolg:
stimulierende Wirkung
Misserfolg: hemmende Wirkung
Intraspezifische Wechselwirkungen
Dichtesteigerung
Dichtesenkung
• Balz
• Dispersal
• Brutfürsorge
• Territorialität
• Brutpflege
•Vergesellschaftung
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Konkurrenz:
Besonders bei spezialisierten Arten
Adaptation ist schwer!
Formen:
• Gedrängefaktor u.
• Kollisionseffekte infolge gegenseitiger Begegnung
Adrenalin
Erregung
Aggression
Kreislaufbelastung
Senkung Blutzuckerspiegel
Lethargie
- Nahrungsverknappung
- Kannibalismus
Territorialbildung in einer Brutkolonie von Komoranen. Die Nester liegen gerade so
weit auseinander, dass sich die brütenden Tiere bei ausgestreckten Hälsen mit
ihren Schnäbeln nicht erreichen können.
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Ameisenpopulationen: A mit strenger Territorialbildung
B mit stark überlappenden Futtersucharealen
In A markieren ausgefüllte bzw. offene Kreise die Orte intra- bzw. interspezifischen
Aggressionsverhaltens
In B sind durch graue Kreisflächen jene Futtersuchareale um die einzelnen Nester (N)
angegeben, in denen die Individuen der einzelnen Kolonien 90% ihrer Suchzeit verbringen.
(Wegen der Übersichtlichkeit sind nicht alle Nester so eingezeichnet.)
Populationen
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Beschreibung einer Population:
• Populationsdichte
Geburtenrate
• Populationsdynamik
Sterberate
Zuwanderung
• Wachstumsrate
Abwanderung
% Anteil Individuen in präreproduktive Phase, reproduktive Phase,
in Seneszenz
Bsp.: 1 Bakterium: aller 20 Minuten Teilung
nach 1,5 Tagen 30 cm dicke Schicht über Erdball
Pyramidenform
Glockenform
Urnenform
zunehmende Population
stabile
Population
abnehmende
Population
Grundtypen des Altersaufbaus menschlicher
Populationen.
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Regulation des Populationswachstums:
1. Abundanz………………………………….exogene Faktoren wirken begrenzend!
2. Dichteabhängige Selbstbegrenzung……Dichterhöhung erhöht Wirkung
bestimmter Faktoren
A Ausgangspopul wächst arithmetisch 1 Mio/ Jahr
A….Ausgangspopul.
Trägheit d.
d Bevölkerungswachstums
B…Ausgangpopul. wächst exponentiell 1%/ Jahr
1…Ersatzfortpflanzung (2 Kinder /Paar)
C……………………….......………………2% / Jahr
0-Wachstum
Grund:
Exponentielles / arithmetisches Wachstum
sehr hoher Anteil Menschen im
reproduktiven Phase u. davor
Vergleichsweise wenig senile Menschen.
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Populationswachstum
Ökologische Konkurrenz
Umweltwiderstand
Ziel: Überwindung des
Umweltwiderstandes
Methode:
Regulation der Populationsdichte,
Populationsdichte d
d.h.
h
genügend viele Nachkommen
ohne Konkurrenz
ohne Ressourcenverknappung
Abundanzstrategie
r-Strategen
k-Strategen
Leistungsstrategie
Generalisten
Spezialisten
Mimikry: Warntracht
Wehrhafte Hornisse
Harmloser Glasflügler
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B1
allopatrisch
B2
sympatrisch
Leben in verschiednen
Regionen
Merkmalsverschiebung durch
interspezifische Konkurrenz
bei Wüstenameisen
(Cataglyphis)
Merkmal: Körpergröße (mit der Beutegröße korreliert)
A….C. albicans
B…..C. bicolor: Populationen, die allopatrisch (B1) oder sympatrisch (B2) mit
C. albicans leben.
C…..C. fortis, die in dem für sie typischen Salzbodenhabitat stets als einzige
Cataglyphis-Art vorkommen
Aktinie u. Clownfisch
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Synökologie (Synökie)
Allianz
Symbiose
Mutualismus
1 Herde
Räumliches Zusammenleben
≥ 2 Arten
Erhalt des Zusammenlebens durch
best. Handlungen
Förderung der Arten
durch best.
Verhaltensweisen
Schutz
Leben meist getrennt
Schaf - Ziege
Pansenbakterien
Strauß Antilope
Blütenpflanzen
Insekten
Vögel
Übergänge
Faktoren, die die aktuelle Gefährdung einer Art bedingen
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Wachstumsrate d. Art
2
1
Ressourcenmenge
R1
Bei R1 bzw. R2 = Gleichgewicht bei Abwesenheit der anderen Art
Konkurrenzsituation:
1. Anwachsen von zwei konkurrierenden Populationen bis der Verbrauch der
Art 1 die Ressource auf ein Niveau drückt, bei dem die Art 2 nicht
überleben kann
Zahl der Räube
er
2. Bei Konkurrenz um nur eine (1) Ressource kann nur die Art überleben, die
den kleinsten Ressourcenanspruch hat und im Gleichgewicht bei
Abwesenheit der anderen Art sich befindet.
Beute
Veränderung der Individuenzahl n. LOTKA - VOLTERRA-Modelle
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Räuber – Beute Beziehung
Koexistenz zwischen Räuber und Beute = evolutionärer
Wettlauf
-Beute hat Vorsprung in Evolution
…höherer Selektionsdruck
…kürzeres Generationsintervall bei Beute
…Teile der Population leben oft außerhalb
des Zugriffs
Gegenanpassung des Räubers
Parasitismus
Parasit durchläuft nur kleine Evolutionsschritte
Phylogenetisch befindet sich Parasit hinter dem Wirt
Parasiten besetzen extrem eng begrenzte Nischen (Habitate)
Parasiten müssen auf Wirt abgestimmte Verhaltensrepertoires besitzen.
Räuber-Beute: Trend zum Gigantismus
Parasitismus: Trend zur Miniaturisierung (Leben im Fleischberg)
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Endoparasitismus: Der Ciripedier
Sacculina carcini (Wurzelkrebs) lebt
als fädiges Geflecht in der
Strandkrabbe. Einblasenförmiger Teil
des Parasiten tritt nach außen hervor.
Ovarien und Hoden
Ektoparasitismus: Verschiedene
Arten von Ferderlingen
(Mallophaga) sind auf verschiedene
Gefiederoartien des Wirts
spezialisiert.
A…parasitisch in Ameisennestern lebende Käfer (Atemeles pubicollis).
Adoption erfolgt, wenn zunächst Sekrete der „Besänftigungsdrüsen“ (Bd)
dann solche der Adoptionsdrüsen (Ad) den Wirtsameisen angeboten
werden.
B..Fütterungsszene zwischen einer Formica-Arbieterin und einer
Atemeles-Larve
C..Atemeles-Larve mit Anordnung der Hautdrüsen (Dr.) in denen
Attraktivstoffe für die Wirtsameisen gebildet werden
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Schweineläuse
Ektoparasiten
Psoroptes
Chorioptes
Demodex
Sarcoptes
Milben beim Rind
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Kreislauf des SchweineLungenwurms;
Natürliche
Größe
Sphaerularia: weibliches Tier mit
ausgestülpten Uterus, dessen Wand
aus hexagonalen Epithelzellen
b t ht
besteht;
Länge des Weibchens 1 mm,
Länge des Uterus bis über 1 cm
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Einfluss von Trächtigkeit und Laktation auf die Anzahl ausgeschiedener
Parasiteneier
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