oekologie

Ökologie
Ökologie befasst sich mit den Wechselbeziehungen zwischen den Organismus und ihrer
Umwelt.
Biotische Faktoren:
- Dies sind: Fressfeinde, Beute, Konkurrenten, Bestäuber, Parasiten, Gesellschaftspartner
- Bei diesen Faktoren gibt es auch Anpassungen  Tarn- oder Warnfarben, lockende Farben,
Immunsysteme
- Konkurrenz fördert Anpassungen an neue Umweltbedingungen
Abiotische Faktoren:
- Die sind: Licht, Temperatur, Wassergehalt von Luft und Boden, pH-Wert,
Mineralstoffangebot und Wind.
- Die Vorzugstemperatur schwankt je nach Entwicklungsstands, Alter, Tages- oder
Jahreszeit.
- Eine Art kann in einem bestimmten Temperaturbereich gedeihen
- Beispiel: Obere und untere Grenztemperatur, ab der ein Insekt keine Eier mehr legen
kann.
- Es gibt ein Toleranzbereich bezüglich der Umweltfaktoren
a. Ist dieser Bereich groß  euryöke Art
b. Ist dieser Bereich eng  stenöke Art
- Jede Art besitzt Temperaturoptimum  Bei dem am besten wächst
- In dem Bereich hat Temperaturveränderung wenig Auswirkung
- Außerhalb dieses Bereich  Kleine Veränderung  große Auswirkung
- Jenseits von Temperaturminimum und Maximum  Art nicht existiert
Sie begrenzen den Toleranzbereich
-
Den Bereich: in den eine Art zwar noch überlebt, aber nicht mehr fortpflanzungsfähig
ist heißt Pessimum
Die noch tolerierenden Grenzwerte heißen Minimum und Maximum
Zwischenartliche (interspezifische) Konkurrenz:
Zwei unterschiedliche Tierformen gleicher Art, zeigen einzeln ein typisches
Populationswachstum  nach einiger Zeit  Konstantes Niveau
Ist umso größer  je ähnlicher die Ansprüche an die Umwelt sind
Konkurrenzausschlussprinzip:
Wenn zwei Populationen in vielen Faktoren (Nahrung, Futterplatz) miteinander in
Konkurrenz stehen  Beide können nicht nebeneinander existieren.
Beispiel:
Zwei Kleearten verdrängen sich nicht gegenseitig, sondern bilden ein Mischbestand und leben
nebeneinander.
Innerartliche (intraspezifische) Konkurrenz:
Innerhalb der Art ist Konkurrenz an größten  Lebewesen haben ähnliche Ansprüche an
Umwelt  abiotische und biotische Faktoren (Raum, Nahrung, Weibchen)
- um diese zu regulieren  Rangordnungsverhalten
Ökologische Nische:
-
Alle abiotischen und biotischen Umweltfaktoren die für die Existenz notwendig ist 
Es ist keine Ortsangabe
Die Bildung solcher Nischen  Führt artgleiche Lebewesen zusammen  können
dann in intraspezifische Konkurrenz
Zu jeder Nische kann nur eine Art überleben.
Wenn Tierarten morgens und andere abends aktiv ist  können beide gemeinsam
existieren.
Pflanzen und Licht:
- Fotosyntheseapparat der Pflanzen können sich an Lichtunterschiede anpassen
- Es gibt Stark- und Schwachlichtpflanzen:
a. Benötigen mehr Licht, weil sie die Atmung kompensieren müssen
- Sonnenblätter: Haben mehr fotosynthetisch aktives Gewebe
a. Licht beeinflusst auch Keimung und Blütenbildung
Pflanzen und Feuchtigkeit:
- Xerophyten: Anpassung an Trockenheit durch dicke Epidermis mit Wachsauflage, tote
und luftgefüllte Haare, versenkte Spaltöffnungen, verholzte kleine Blätter
- Sukkulanten: (z.B. Kakteen) Das sind Pflanzen die Wasserspeicherorgane haben
- Hygrophyten: Anpassung an zu viel Wasser durch dünne zarte und große Blätter mit
erhöhten Spaltöffnungen
Pflanzen und pH-Wert/Mineralstoffangebot:
- Pflanzen benötigen ausreichende Mineralien  Kalium, Stickstoff + Phsophor,
Magnesium, Calcium, Eisen + andere Spurenelemente
- Geringe Mineralstoffabfuhr begrenzt das Wachstum
- Bestimmte pH-Werte bzw. Mineralstoffangebote wirken auf bestimmte Pflanzen in
einem gewissen Toleranzbereich besonders gut
Tiere + Wasser:
- Einige Tierarten haben sich an Wassermangel gewöhnt  Schwitzen wenig, weniger
Wasser wird durch Urin bzw. Kot abgegeben + Stoffwechselwasser wird gut verwertet
Tiere + Temperatur:
Bergmannsche Regel:
- K-gleichwarme Tiere in kalten Gebieten großer als in warmen
- Dies hängt mit günstigerem Oberfläche und Volumen und der geringeren
Wärmeabstrahlung zusammen
- Dies verändert sich mit zunehmender Größe
- Beispiel: Körpergröße x2 = 4x mehr Oberfläche und 8x mehr Volumen
- Größere Körper kühlen langsamer aus
- Pro Gewichtseinheit  weniger energieaufwand nötig
Allensche Regel:
- Tiere in warmen Regionen  Große Körperanhänge (Ohren, Schwänze) Füchse 
Können überschüssige Körperwärme an Umgebung freigeben
Wechselwarme Tiere können Temperatur nur über Verhalten regulieren  Sonne liegen oder
Schatten suchen
Wechselwarm und Gleichwarme Tiere:
1. Wechselwarm (poikilotherm): Können ihre Körpertemperatur nicht unabhängig von
Umgebungstemperatur konstant halten.  Schwankt mit Umgebungstemperatur.
2. Gleichwarm (homoitherm): Können ihre Temperatur unabhängig von
Umgebungstemperatur konstant halten.
- Ist mit Hohen Energie und Nahrungsbedarf verbunden
- Durch isolierende Schichten (Fell oder Federkleid sowie Speckschichten) wird
Wärmeabgabe verringert
Energiefluss in Ökosystemen
-
Damit in der Natur keine Unordnung herrscht kann nur durch Energiezufuhr der
Ordnungszustand aufrecht gehalten werden
Das heißt Energie ist erforderlich um die ordnenden Prozesse anzutreiben
Sonne ist 1. Energielieferant
Die Pflanzen verwenden davon nur 1-2% zur Stoffproduktion (Fotosynthese)
Die dabei gebildete organische Substanz bez. man als Bruttoprimärproduktion
Ein Teil davon wird der Pflanze zur Energiegewinnung durch atmen verbraucht
Was übrig bleibt entspricht der Nettoprimärproduktion
Ein Produktionsüberschuss führt zu einem Zuwachs an Biomasse
Biomasse: Die Gesamtheit an organischer Substanz aller Lebenden, Toten und
zersetzten Organismen eines Lebensraums oder auch der ganzen Erde.
Die durch Fotosyntheseprozesse in Form energiereicher organischer Moleküle
gespeicherte Energie wird von Fressebene zu Fressebene weitergereicht
Das geht nicht ohne Energieverlust in Form von Atmung und Wärme
Innerhalb der Trophieebene  Weitergeleitete Energiemenge nimmt ab
Nur etwa 1/10 der Energie kommt in die nächste Ebene
Beim Energiefluss handelt es sich um eine Einbahnstrasse
Andere Teile der Energie werden als Kot, Urin bzw. abgestorbenes Material
ausgeschieden und dienen den Destruenten als Energiequelle
Dies erklärt, wieso in Ökosystemen meist mehr Konsumenten 3. Rangordnung
existieren
Energie fließt Fotosynthese zu  Wärmeenergie fließt ab
Energie geht als fossile Brennstoffe verloren  Haben mehr Kohlenstoff gebunden als
wieder abgegeben
Veränderung der Stabilität von Ökosystemen
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Klimax: Ist der Zustand in dem Tiere und Pflanzen eine stabile Lebensgemeinschaft
haben. Sie bleiben bestehen solange die klimatischen Verhältnisse konstant bleiben
Durch Klimaveränderungen kann es zur Verschiebung der Art kommen  Arten
werden durch andere ersetzt
Stabilität beinhaltet die Möglichkeit durch anpassungsvorgänge ein Ökosystem zu
erhalten
Unreife Systeme
Sukzession
Weniger Arten: Überschuss an Produzenten
Hohe Produktivität bei wenig vorhandener
Biomasse
Organisationshöhe groß
Einfache und kurze Nahrungsketten
Geringe Artendiversität
Wenig spezialisierte Arten
Anpassungsfähig an eine in Veränderung
begriffene Umwelt (plastisch)
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Reifesysteme
Viele Arten: Gleichgewicht von Produzenten
und Konsumenten
Viel vorhandene Biomasse
Organisationshöhe klein
Nahrungsnetz
Hohe Artendiversität
Hoher Anteil an spezialisierten Arten
Unveränderlich in etwa gleichbleibender
Umwelt (starr)
Zunehmender Stabilität ist verbunden mit zunehmender Diversität
Diversität: Auseinanderstreben, Bezeichnung für Artenreichtum
Ökosysteme
-
verschiedene Lebewesen bilden eine Lebensgemeinschaft (Biozönose)  Besiedeln
einen bestimmten Lebensraum
Alle Ökosysteme der Erde bilden zusammen die Biosphäre
Funktionen des Waldes: Lärmschutz, Sauerstoffproduktion, Erholung,
Holzproduktion, Filterfunktion (hält Luft rein), Lawinenschutz, Wasserversorgung,
Hochwasserschutz
Der Stoffkreislauf:
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Nahrung entsteht in allen Ökosystemen durch die Leistung autotropher Organismen
Sie synthetisieren aus energiearmen Wasser und Kohlendioxid energiereiche
Nährstoffe
Die dafür notwendige Energie beziehen sie aus chemischen Vorgängen
(Chemosynthese) oder Sonnenlicht (Fotosynthese)
Pflanze  Produzenten: Aus deren energiereichen organischen Substanzen ernähren
sich die Konsumenten
Die sich von Pflanzen ernähren  Konsument 1. Ordnung
Tiere die von diesen Pflanzen fressen sind Tiere 2. Ordnung
Mit dem Tod dieser 3 Organismen  Es entsteht abgestorbenes organisches Material
Von Destruenten (auch als Reduzenten bezeichnet: z.B. Würmer, Pilze oder
Bakterien) energiearmer organischer Substanz abgebaut
Diese kann dann von Pflanzen erneut in Fotosynthese verwertet werden
Sie sind ernährungsbedingt von einander abhängig  Nahrungskette
Nahrungsketten haben etliche Verzweigungsstellen  also spricht man eher von einen
Nahrungsnetz
Als Basis dienen die Produzenten, es gibt auch Konsumenten 3. Ordnung  Man
spricht hier von Trophieenbenen
Die Destruenten zersetzen abgestorbenes Material  Schließen damit die
Stoffkreisläufe
Räuber-Beute-Beziehung
-
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Massenwechsel oder Dichtefluktuationen -> Es ist ein auf und ab von
Populationsdichtekurven, sowohl der Beute als auch des Räubers
Ein ansteigen der Beutedichte  Es folgt ein Ansteigen der Räuberdichte
a. Je mehr Beutetiere es gibt, desto häufiger tritt ein Räuber auf eines davon und
kann es erbeuten
b. Je öfter solch ein Kontakt stattfindet, desto größer wird die Gebrutenrate der
Räuber
c. Ein Anstieg der Geburtenrate  größere dichte der Räuberpopulation  Nach
dem anwachsen der Räuber  Beutepopulation sinkt
d. Je mehr Räuber, desto häufiger trifft eins von ihnen auf Beute 
Beutepopulation sinkt  dadurch steigt Sterberate der Beute
e. Ein Anstieg der Sterberate  geringere Dichte der Beutepopulation
Eine niedrigere Zahl von Beute führt zur Reduktion der Räuber
Abnahme der Räuberpopulation  erlaubt anwachsen der Beutepopulation
Am Ende beginnt der Zyklus erneut
Lotka und Voterra Regeln
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Die Individuenzahl der Räuber und Beute schwankt periodisch, dabei sind die Maxima
phasenweise verschoben
Die mittlere Individualzahl bleibt trotz Schwankungen konstant
Wird durch Außenfaktor die Zahl von Räuber und Beute gleichermaßen verringert,
erholt sich Beute schneller als Räuber. Diese Regel ist begründet durch das schnelle
Wiederauftreten von Schädlingen nach Gifteinsatz, der auch die Fressfeinde der
Schädlinge getötet hat
Populationsökologie
Es kommt anfangs meist eine Anlaufsphase, dann zu einer Bevölkerungsexplosion Es
kommt zu einem exponentiellen Wachstum
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Je größer die Anzahl der Individuen, desto größer die Anzahl der Nachkommen
Je größer die Anzahl der Nachkommen, desto größer die Anzahl der Individuen 
Population wächst quasi mit „Zins und Zinseszins“
Geburtenrate: Anzahl der neu hinzukommenden Individuen, geteilt durch Anzahl der vorher
vorhandenen
Sterberate: Anzahl der gestorbenen Individuen, geteilt durch Anzahl der vorher vorhanden 
Die Wachstumsrate ist Differenz aus er Geburtenrate und der Sterberate
1. Anlaufphase: Anpassung an neue Lebensformen  Vermehrung ist noch nicht exponentiell
2. Vermehrungsphase: Vermehrung ist exponentiell  dieses Wachstum wird bald durch
begrenzte Ressourcen in das logistische Wachstum abgeändert. Umweltkapazität bremst
exponentielles Wachstum
3. Stationäre Phase: Wachstum ist null, es sterben genauso viele wie entstehen
4. Absterbephase: Durch Anhäufung von Stoffwechselproduktion und Nahrungsmangel
sterben mehr Individuen als gebildet werden
Population: Gesamtheit der Individuen einer Organismusart, die zur gleichen Zeit in einem
Gebiet leben
Beeinflussende Faktoren auf die Populationsdichte:
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Kälteeinbrüche sorgen für absinken des Bestandes
Bsp.: Bei Fischen
Tritt ein Fluss über das Ufer, kann das Wasser, Mäuse ertränken
Diese Klima Faktoren wirken dichteunabhängig. Sie treffen kleinere Populationen in
gleicher Weise
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Je größer die Populationsdichte  Krankheiten breiten sich eher aus
Dies kann kaum Auswirkungen auf Gebruten und Sterberate haben
Je größer die Dichte, umso mehr Krankheitsfälle
Je stärker sich Krankheit verbreitet, desto höher ist Sterberate
Je größer Sterberate, desto geringer wird Populationsdichte
Je stärker sich Krankheit verbreitet, desto geringer ist Geburtenrate
Je geringer die Gebrutenrate, umso kleiner ist Populationsdichte
Der Faktor Nahrung:
- Je größere Dichte, desto geringer Nahrungsangebot pro Kopf
- Je geringere Nahrung, desto höher Sterberate
- Je größere Sterberate, umso geringer wird Populationsdichte
- Je weniger Nahrung, desto geringer wird Geburtenrate Population sinkt
Lichteabhängige Faktoren sind:
Nahrungsangebot, Krankheitserreger, sozialer Stress, Fressfeinde
Hier stellen sich Regelkreise ein. Gegenseitige Wechselwirkung zwischen Populationsdichte
und regelndem Faktor.
Eutrophierung:
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Man kann Seen in zwei Kategorien einteilen:
a. Obligatorische (nährstoffarme) Seen sind vom Menschen nicht oder kaum
beeinflusst und weisen große Gewässertiefen auf. Ihr Wasser ist klar und arm
an Mineralstoffen, das Ufer ist kaum bewachsen. Dort ist Produktion von
Biomasse begrenzt, weil der Stoff im Wasser den die Algen benötigen nur in
geringen Mengen vorhanden ist (=Phosphationen)
Phosphatfalle  Imoligotrophen See ist in der Tiefe stets genug Sauerstoff, so
wirkt Sediment Oberfläche oxidierend.
So werden Eisenionen hauptsächlich dort als Fe3+-Ionen vorligen  die sich
mit Phosphationen zu schwer löslichen Eisen-III-phosphat verbinden.
 So werden die Phosphationen dem Stoffkreislauf des Sees entzogen
Eutrophe (nähstoffreiche) Seehn sind häufig von Menschen beeinflusst.
a. Flache Gewässer
b. Die Sichttiefe ist gering  Wasser mineralstoffreich
c. Ufer breit und dichtbewachsen
Die Konzentration des Phosphats begrenzt als Minimumfaktor das Wachstum des
Phytoplankton
Liebigschen Regel:
- Jede Produktion ist durch den jeweils im Minimum befindlichen Stoff begrenzt
Eutrophierung:
- Sind Vorgänge die zur Anhäufung von Nährstoffen und damit zur erhöhter Produktion
führen
- Das Phytoplankton vermehrt sich  Konsumentenzahl nimmt zu. Destruenten
bekommen so mehr abgestorbenes Material zur verwertung
- Folge ist wachsender Verbrauch von sauerstoff  Sauerstoffmangel
- Abgestorbenes Material kann nicht mehr remineralisiert werden  Es kommt zur
Ablagerung einer Schlammschicht  Dies führt zur Verlandung von Seen
- Durch Menschen beschleunigt sich dieser Prozess
Volterra Regel:
- werden z.B. durch Jagd und Gifteinsatz die Populationsdichten von Räuber und Beute
in gleicher Weise vermindert, so erholt sich die Beutepopulation schneller als die
Räuberpopulation
- Luft: Besteht aus Stickstoff, Sauerstoff, Argon (Edelgas), Kohlendioxid
- Bessere Möglichkeiten zur Schädlingsbekämpfung
- Forderung von Nützlingen, Einsatz natürlicher Feinde, Anlockung mit Lichtfallen,
Selbstvernichtungsverfahren (Einsatz steriler Männchen)