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Biologie Ökologie (Subject) / Vegetationsökologie (Lesson)

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• Was ist ein Biotop? ein bestimmter Lebensraum einer Lebensgemeinschaft (Biozönose) in einem Gebiet. Biotope sind die kleinsten Einheiten der Biosphäre.
• was ist eine Biozönose? Lebensgemeinschaften von Lebewesen innerhalb eines Biotops.
• Was ist ein Ökosystem? besteht aus dem Verbund von Biotop und Biozönose. Der Lebensraum und die darin lebenden Organismen bilden zusammen ein Ökosystem.
• Was ist ein Biom? die Ökosysteme einer Klimazone bilden ein Biom
• Was ist eine Biosphäre? alle Ökosysteme der Erde
• Definieren sie Begriffe „Autoökologie“, „Populationsökologie“ und „Synökologie“. “Autoökologie” → Wissenschaft der Zusammenhängen zwischen Lebewesen und ihrer Umwelt  “Synökologie” → Wissenschaft der Beziehungen verschiedener Lebewesen untereinander  “Populationsökologie” →Wissenschaft der  komplexen Wechselwirkungen von Populationen untereinander und mit ihrer unbelebten Umwelt beschäftigt
• Was sind die Ökosystemfunktionen? -       Biomasseproduktion und -abbau-       Stoffumsetzung-       Wasserhaushalt-       Regulierung des Mikroklimas-       Schaffung/Veränderung von Strukturen 
• Bodenbildung: - physikalische Verwitterung - chemische Verwitterung - mechanische Verwitterung
• Photoinhibition durch zu starkes Licht? -Schäden an den Photosystemen un den Proteinen der Elektronentransportkette durch oxidativen Stress-Reversibel oder irreversibel (Photodestruktion) - Pflanzen können sich an Lichtstärke konstitutiv (artspezifisch) oder durch Akklimatisierung anpassen
• Temperaturabhängigkeit der Photosynthese (Polargebiete) - die Temperaturoptima ant-/arktischer Pflanzen sind nicht optimal an die Umweltbedingungen angepasst - funktioniert, weil in Polargebieten nur geringe Konkurrenz herrscht - Evolution bringt nicht immer zewangsläufig für jeden Faktor beste Lösung hervor, aber eine funktionsfähige Lösung --> Notwendigkeit zur Optimierung steigt mit der steigenden Konkurrenz
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• Wasser- und Stoffflüsse in Laub- und Nadelwäldern? Höhere Kronenoberfläche im Nadelwald:-       höhere Evaporation der Kronenoberfläche im NW-       höhere Grundwasserspende im LW-       höhere Element-Konzentrationen im Bestandesniederschlag von NW
• Einfluss anthropogener Störungen auf Ökosysteme: -       Stoffeinträge (Stickstoff (Eutrophierung), saure NS, Schwermetalle)-       Nutzungsintensivierung-       Klimaerwärmung
• Biosphärenforschung: - Wüsten düngen andere Ökosysteme über weite Entfernungen - Staubtransport von der Sahara bis zum Amazonas: --> Bedeutung für P und Fe-Vorräte im Amazonasgebiet: -       P ist (neben N) limitierend in vielen tropischen Regenwäldern-       Phosphordeposition im nordöstlichen Amazonasgebiet aus Saharastäuben:o   ca. 1‐4 kg P ha‐1 a‐1-       Deposition von Sahara-Staub am NO-Amazonas:o   ca. 190 kg P ha‐1 a‐1
• Einfluss von Organismen auf die Umwelt: -       Cyanobakterien, die oxidative Photosynthese betreiben, entstehen vor ca. 3,5 Mrd. Jahren-       vielzellige (produktivere) Cyanobakterien entstehen vor ca. 2,5 Mrd. Jahren-       erstmals O­2-Produktion auf der Erde in großen Mengen
• Folgen der Evolution der oxygenen Photosynthese: -       O2-Anstieg in der Atmosphäre wird für 200-300 Mio. Jahre abgepuffert durch Oxidation von freiem Fe2+ im Meer zu Fe3+-       dann sprunghafter Anstieg der atmosphärischen O2-Konzentration-       Oxidation des Methans (CH4) in der Atmosphäre zu CO2-       CO2 hat ein niedrigeres Treibhauspotential als CH4-       es kommt zur ersten Eiszeit-       nach 300 Mio. Jahren kommt es allmählich zum Anstieg der atmosphärischen CO2-Konzentration durch Vulkanismus  Anstieg des nat. Treibhauseffektes-       Reduktion der atmosphärischen CO2-Konzentration durch Landpflanzen
• Aktuelle Effekte der Biosphäre auf die Geosphäre: -       Bodenbildung, Humusanreicherung (Effekte auf Nährstoffhaushalt und Wasserhaushalt)-       Wasserhaushalt auf Landschaftsebene (bis globale Ebene)
• Transpirationsleistung von Bäumen in kontinentalen Trockengebieten: - aufgrund der Meeresferne höherer Anteil regional durch Evapotranspiration erzeugter Luftfeuchte am Gesamtniederschlag (advektiver NS)- Wälder können Niederschlagregime lokal beeinflussen (Voraussetzung: Grundwasseranschluss)
• Interaktion zwischen Organismen --> Für alle Partner positiv oder für eine Partner positiv und ohne Einfluss auf den anderen Partner: - Symbiose/Mutualismus - Kommensalismus
• Interaktion zwischen Organismen: Für mindestens einen Partner negativ: - Konkurrenz - Parasitismus -Prädation - Herbivorie
• Grundprinzip des Mutualismus: -       beteiligte Organismen oft nicht näher miteinander verwandt-       Organismen mit unterschiedlichen Fähigkeiten ergänzen einander-       Mutualismus ist im Laufe der Evolution vielfach entstanden-       Symbiosepartner können aber auch aus derselben Organismengruppe stammen
• Ektosymbiose: -die beteiligten Organismen leben in dauerhafter oder zeitlich begrenzter räumlicher Nähe, werden aber nicht von einem Organismus in den anderen aufgenommen.
• Endosymbiose: - ein Organismus nimmt den anderen (extrazellulär oder intrazellulär) in sich auf.- Endosymbiosen Theorie: Chloroplasten und Mitochondrien sind im Laufe der Evolution aus Endosymbiosen entstanden
• Vorteile des Mutualismus: -       umfassen Vielzahl a-/biotischer Faktoren-       Verbesserung des Klimas-       Bezug von Nährstoffen und Assimilaten-       Schutz vor Fressfeinden-       Unterstützung bei Bestäubung und Ausbreitung-       in vielen Symbiosen bieten sich mehrere Vorteile für zumindest einen der beteiligten Partner
• Kosten des Mutualismus: -  Symbionten müssen oft einen Teil ihrer Ressourcen für den Partner aufwenden-  Produktion von Assimilaten oder Nährgewebe für Symbionten-  Bewegungs- und Transportaufwand
• Coevolution von Symbiosepartnern: - Evolution von Symbiosepartnern verläuft in gegenseitiger Abhängigkeit (Coevolution)- Symbiosepartner können im Laufe der Evolution ausgetauscht werden- Symbiontisch lebende Partner können im Laufe der Evolution zu selbständig lebenden Arten werden
• Klimaerwärmung beeinflusst Symbiosen: - unterschiedliche Reaktion von Symbiosepartnert auf Temperaturzunahme kann zu unterschiedlichen phänologischen Reaktionen führen. --> Symbiosepartner begegnen sich nicht mehr
• Mykorrhiza-Pilze: -Mykorrhizen fördern o   die pflanzliche Diversitäto   die Produktivitäto   die Geschwindigkeit der Sukzession Pilz --> bekommt Zucker und Pflanze--> bekommt STickstoff und Phosphor und wird vor toxischen Substanzen geschützt
• Konkurrenzformen: - um Licht (oberirdisch)- um Nährstoffe und Wasser unterirdisch- Intraspezifische Konkurrenz (zw. Individuen derselben Art)- Interspezifische Konkurrenz (zw. Individuen verschiedener Arten)- Asymmetrische Konkurrenz (ein Konkurrent hat negativeren Einfluss auf den anderen- Herbivorie (reduziert Biomasse, kostet Ressourcen, verschiebt Konkurrenz- und Dominanzverhältnisse) Abwehrmechanismen gegen Herbivorie:--> mechanische Abwehr (Dornen, Stacheln)--> chemische Abwehr (Synthese giftiger; intensiv schmeckender Substanzen)
• Was ist ein Standort? Gesamtheit für das Vorkommen von Pflanzen relevanten Umweltfaktoren an einem Ort
• Fundort: Wuchsort, an dem eine Art von einem Beobachter gefunden wurde
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• Biogeographie: Fundorte (= bekannte Wuchsorte) werden zu Verbreitungskarten zusammengestellt.
• Arealkunde (Chorologie): aus Verbreitungskarten werden Arealkarten der Gesamtverbreitung  erstellt
• Ellenberg-Zeigerwerte: ökologische Charakterisierung von Arten nach ihren Standortansprüchen
• Nachteile Ellenberger-Zeigerwerte: - sind reine Schätzwerte - beruhen in aller Regel nicht auf Messwerten - durch die numerische Darstellung als Ordinalzahl kann zur Fehleinschätzung führen, dass den Zeigerwerten quantitative Messwerte zugrunde liegen würden
• Vorteile Ellenberger-Zeigerwerte: - ermöglichen eine Einschätzung von Standortansprüchen für eine Vielzahl von Arten, für die Messungen niemals möglich wären
• Indikatorarten/Zeigerarten: Arten mit ausgeprägten Werten für einzelnen ökologische Qualitäten (die häufig genug sind, um regelmäßig gefunden zu werden) dienen als Zeigerarten)
• Physiologisches Optimum: ohne Konkurrenz
• ökologisches Optimum: mit Konkurrenz
• Ökologische Nische: nicht räumlich, sondern standörtlich gemeint. Sie ergibt sich aus der Summe aller Standorteigenschaften, unter denen eine Art vorkommt.
• fundamentale Nische: ökol. Bereich des Vorkommens ohne den Einfluss anderer Arten, d.h. v.a. ohne Konkurrenz
• realisierte Nische: ökol. Bereich des Vorkommen unter dem EInfluss der Konkurrenz durch andere Arten
• Unterschied saure und basenreiche Böden: saure: hohe Verfügbarkeit an: Fe, Al, Spurenelementen niedrige Verfügbarkeit an: Ca, Mg, K, HCO3 basenreicheböden: hohe Vfgbk: Ca, HCO3 niedrige Vfgbk: Fe, Al, P, Spurenelemente --> hohe biologische Aktivität
• Mechanismen zur Nährstoffmobilisierung: Fe:-       Protonenabgabe in die Rhizosphäre-       erhöhte Konzentrationen von Fe(III)-Chelat-Reduktase in den Membranen der Wurzelspitze-       Exsudat-Bildung (Fe-Chekatoren)
• calcifug kalkmeidende Arten
• calcisol kalkliebende Arten
• Anpassung calcicoler Pflanzen an niedrige Phosphat-Verfügbarkeit: -       Erhöhung der Feinwurzeloberfläche-       verstärkte Synthese von P-Transportern in der Wurzelmembran-       Exsudation von org. Säuren (v.a. Oxalate) in die Rhizosphäre
• Halophyten: --> Pflanzen, die an erhöhte Gehalte von leicht löslichen Salzen an ihrem Standort angepasst sind und sich unter diesen Bedingungen fortpflanzen können.--> Salzpflanzen an Meeresküsten und Binnensalzstellen--> NaCl wird vorwiegend aus den Zellen gepumpt
• Biologische N2-Fixierung: 2 Enzyme:1. Stickstoffreduktion: Dinitrogenase2. Bereitstellung der Elektronen für die Reduktion: Dinitrogenase-Reduktase --> N2-fixierende Organismen: Nur Prokaryoten!
• Klimaabhängige Stickstoffmineralisation: -  bei feucht-warmen Bedingungen schnell-  bei Kälte und Trockenheit langsam-  langsame Zersetzung in Tundren und borealen Wäldern-  schnelle Zersetzung in den Tropen
• Stickstoff ist mengenmäßig der bedeutsamste Makronährstoff --> Funktion von N: - Bestandteil von Aminosäuren (und damit Proteinen)- Bestandteil von Nukleinsäuren- Abhängigkeit des Photosynthesevermögens vom Stickstoffgehalt der Blätter

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