Ökologie (Subject) / Naturschutzbiologie (Lesson)
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HTW Dresden Gartenbau 1. Semester
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- Warum Naturschutz wichtig ist Ständige verschwinden Arten: Wir werden Zeugen des Artensterbens Überbegriff Natur- und Artenschutz
- Ebenen der biologischen Vielfalt Einfluss von : Raumstruktur (Verteilungsmuster und –dynamik) & der Zeitstruktur (Evolution ) auf alle Ebenen: 1 Lebensraumvielfalt - Vielfalt an Lebensräumen / Biotopen in Landschaften oder Landschaftsausschnitten 2 Artenvielfalt - Anzahl verschiedener Arten in bestimmten Raumausschnitten 3 Genetische Vielfalt - Erbliche Variation innerhalb und zwischen Populationen von Arten
- Naturschutzmaßnahmen Schutz bzw. Erhaltung (engl. protection) - beispielsweise ein Gebiet einfach einzäunen und auf diese Weise die potenzielle Bedrohung fernhalten - in einem Gebiet gezielte Managementmaßnahmen ergreifen – etwa eine Nahrungspflanze schützen, Bejagung oder Störungen unterbinden – und damit die Bedrohung verringern oder sogar ganz beseitigen Wiederherstellung bzw. Renaturierung (engl. restoration). - Individuen aus einem Gebiet, in dem die Art noch nicht bedroht ist, in ein anderes umsiedeln, in dem die Art inzwischen ausgestorben ist - Nachzucht in Ersatzumgebung und Nachkommen dann im natürlichen Habitat ansiedeln - Wiederherstellung ganzer Ökosysteme Renaturierungsmaßnahmen: Naturschutz im weiteren Sinne - Fehler aus der Vergangenheit, nämlich unterbliebener Schutz, sollen wieder gutgemacht werden.
- Wie viele Arten gibt es auf der Erde ? Naturschutzbiologen befassen sich auch speziell mit dem Verlust von Arten durch anthropogene Einflüsse. - Um das Ausmaß zu beurteilen muss man wissen, wieviele Arten es überhaupt gibt - mit welcher Rate sterben diese aus - wie unterscheidet sich diese Aussterberate von jener vor Einflussnahme des Menschen Bislang ungefähr 1,8 – 2 Mio. Arten beschrieben - Die tatsächliche Zahl liegt mit Sicherheit weitaus höher Hochrechnungen: - Informationen über die Rate mit der neue Arten entdeckt werden - Gesamtzahl von 6–10 Mio. Arten weltweit - zuzüglich der Bakterien und Viren Gesamtzahlen von 3–100 Mio. Arten
- Heutige und historische Aussterberaten im Vergleich Fossilbelege zeigen, dass die überwiegende Zahl der Arten irgendwann ausstirbt: - Mehr als 99 % der Arten, die je auf der Erde gelebt haben, gibt es heute nicht mehr Überschlagsrechnung - einzelne Arten überdauern im Schnitt etwa 1–10 Mio. Jahre - Gesamtzahl der Spezies auf der Erde 10 Mio. (konservative Schätzung) - in jedem Jahrhundert sterben durchschnittlich nur 100–1000 Arten aus (0,001–0,01 %). - Gegenwärtige Aussterberate von Vögeln und Säugetieren bei ungefähr 1 % pro Jahrhundert 100- bis 1000-mal höher als „natürliche“ Hintergrundaussterberate
- Die Stufen der Gefährdung 1. vom Aussterben bedroht (engl. Critically endangered) - Aussterbewahrscheinlichkeit innerhalb von zehn Jahren oder drei Generationen – je nachdem, was länger dauert – beträgt mindestens 50 % 2. stark gefährdet (engl. endangered) - Aussterbewahrscheinlichkeit innerhalb von 20 Jahren oder fünf Generationen beträgt mindestens 20 %. 3. gefährdet (engl. vulnerable) - Aussterbewahrscheinlichkeit innerhalb von 100 Jahren beträgt mindestens 10 % 4. potenziell gefährdet (engl. near threatened; Vorwarnliste) - Die Art steht kurz vor der Einstufung in einer der Gefährdungsstufen oder wird in Zukunft wahrscheinlich dort eingestuft werden 5. nicht gefährdet (engl. least concern) - Die Art fällt unter keine der genannten Gefährdungsstufen
- Bedrohungen der Biodiversität Faktoren die die Zukunft von Populationen oder Arten und damit die Biodiversität generell bedrohen. Verkleinerung / Verlust und Fragmentierung der Lebensräume Übernutzung (engl. overexploitation) Schädigung von Lebensräumen - durch Verschmutzung - Störungen durch menschliche Aktivitäten Globale Umweltveränderungen Eingeführte und invasive Arten Infektionskrankheiten
- Verkleinerung / Verlust und Fragmentierung der Lebensräume z.B. Erschließung für urbane Siedlungen für die Ansiedlung von Industrie für die Produktion von Nahrungsmitteln oder anderen natürlichen Ressourcen wie Holz Beispiel: Habitatzerstörung durch Rodung von Wäldern - Die temperierten Wälder in den Industrieländern wurden größtenteils schon vor langer Zeit zerstört - aber auch heute ist die Entwaldungsrate in allen Waldbiomen weiterhin hoch - in der gemäßigten Zone ein größerer Anteil des Verlusts auf natürliche Ursachen wie Waldbrände zurückzuführen - in den Tropen vor allem der Mensch verantwortlich Prozess der Habitatzerstörung führt zur starken Fragmentierung des für bestimmte Arten verfügbaren Lebensräume 8 Mio. Hektar Waldfläche werden pro Jahr weltweit gerodet. Das entspricht knapp einem Fünftel Deutschlands. Populationen die kleinere Habitatfragmente bewohnen sind in größerer Gefahr auszusterben - negative Beziehung zwischen der jährlichen Aussterberate und der Arealgröße
- Übernutzung (engl. overexploitation) Populationen werden so stark ausgebeutet, dass sie ihre Populationsgröße nicht mehr aufrechterhalten können - angesichts ihrer natürlichen Sterbe- und Reproduktionsrate Schon in prähistorischer Zeit vermutlich der Mensch verantwortlich - beispielsweise Aussterben vieler Großtiere, der Megaherbivoren - Durch zu starke Bejagung wurden diese Tiere schneller dezimiert, als sie sich fortpflanzen konnten in jüngerer Zeit: - Populationen der großen Walarten und zahlreicher Speisefischarten in Gefahr Vielfach werden gefährdete Arten zu Ernährungszwecken ausgebeutet, oft sogar als Grundnahrungsmittel Häufig Bedeutung als Lebens- oder Nahrungsergänzungsmittel aber weit hergeholt oder frei erfunden Wert für Sammler steigt sogar noch, je seltener sie werden Fang oder andere Formen der Dezimierung müssen streng reglementiert werden! Beispiel Elfenbein von Elefanten - Individuenzahl : 1979 1,3 Mio. Tiere 1989: 600.000 - Teufelskreis von Seltenheit und Wertsteigerung ist ein Problem, aber lässt sich offensichtlich überwinden
- Schädigung von Habitaten durch Verschmutzung Teilweise so starke Schädigung, dass die Bedingungen für bestimmte Arten nicht mehr geeignet sind. Schädigung von Organismen, die eigentlich gar nicht Ziel der Bekämpfung sind, durch - Pestizide - Auswirkungen des sauren Regens - Einleitung von Abwässern - Eintrag von Düngemitteln aus der Landwirtschaft in Gewässer und der daraus möglicherweise resultierenden Eutrophierung
- Störungen durch menschliche Aktivitäten nachteilig Auswirkungen auf Bewohner aber kein so tiefgreifender Einfluss wie Zerstörung oder Degradation durch Verschmutzung aber manche Arten sind auch für Störungen sehr anfällig. Beispiel: Tauchen und Schnorcheln in Korallenriffen führt zu Beschädigungen z.B. durch direkten physischen Kontakt mit den Händen, mit dem Körper, mit der Ausrüstung oder den Flossen. Vereinzelte Störungen wirken sich meist nur geringfügig aus, in der Summe können sie aber zu erheblichen Schäden führen.
- Globale Umweltveränderungen z.B. durch globale Klimaveränderungen Veränderungen der Umwelt bzw. des Lebensraums: - Verlust des Lebensraumes - verfügbares Habitat ist nicht mehr groß genug - geeignete Habitate sind durch Verschiebung zu weit oder zu schnell entfernt, sodass die Arten ihnen nicht mehr folgen können. Hitzewelle im Meer löste Massensterben vor US-Küste aus Mitte 2015 und Anfang 2016 mehr als 60.000 sterbende oder tote Tiere an die Küste gespült. Insgesamt in der Region wahrscheinlich ca. 1 Million Vögel gestorben. Ursache: Von 2014 bis 2016 im Pazifik vor der Küste eine große Ansammlung ungewöhnlich warmen Meereswassers Meereshitzewelle hat Menge und Qualität des Planktons vermindert - Zahl davon lebender Fische gesunken die wiederum Beute der Trottellummen sind. - Stoffwechsel von Fischen im wärmeren Wasser hochtouriger gelaufen Raubfische benötigten aufgrund des daraufhin höheren Energieumsatz mehr Beute Zahl verfügbarer Fische für die Seevögel noch zusätzlich vermindert Die Erwärmung der Ozeane durch den Klimawandel beschleunigt sich - vergangenen zehn Jahre brachten die höchsten Temperaturen der Meere seit den 1950er-Jahren - wobei die jüngsten fünf Jahre die jeweils wärmsten waren.
- Eingeführte und invasive Arten exotische oder gebietsfremde Arten wandern manchmal natürlicherweise ein anthropogene Eingriffe haben dies zu einer Flut anschwellen lassen: - Einschleppung unabsichtlich über Transportwege - Absichtliche, aber illegale Einführung aus irgendwelchen persönlichen Interessen - Einführung beabsichtigt und legal, weil man sich dadurch einen Nutzen für die Allgemeinheit erhofft: - Bekämpfung eines Schädlings - Produktion neuer landwirtschaftlicher Erzeugnisse - neue Möglichkeiten zur Freizeitbeschäftigung zu schaffen In einigen Fällen hat dies dramatische Konsequenzen für heimische Spezies und Lebensgemeinschaften
- Infektionskrankheiten Beispiel: Amphibien - gegenwärtig etwa 50 % aller Amphibienarten mit dem Aussterben konfrontiert Ursachen: Infektionen mit Saugwürmern Pilzerkrankung mit dem Chytridpilz Batrachochytrium dendrobatidis - vermutlich Ursache für den katastrophalen Rückgang von mehr als 200 der 350 Amphibienarten - Pilz 1997 erstmals identifiziert, Auswirkungen reichen ohne Zweifel weiter zurück
- Kombination mehrerer Risikofaktoren und Aussterbestrudel alle genanneten Bedrohungen der Biodiversität + Umweltveränderungen und Katastrophen führen zu : mehr demografische Variation Population durch Fragmentierung stärker unterteiltmehr Inzuchtdepressionmehr genetischer Drift, geringere AnpassungsfähigkeitEin Aussterbestrudel führt nach und nach zu immer kleiner werdenden Populationen und schließlich unvermeidlich zum Aussterben Bsp. : Der Aussterbestrudel Niedergang des Heidehuhns (Tympanuchus cupido cupido) - war einst im Osten der USA von Maine bis Virginia außerordentlich häufig, als Delikatesse beliebt, leicht zu erlegen Aussterbeursachen: - fiel oft verwilderten Katzen zum Opfer - Wiesenhabitat in Ackerland umgewandelt 1830 Heidehuhn auf dem Festland ausgerottet, nur noch auf einer Insel vor Massachussetts 1908 Schutzgebiet für die noch verbliebenen 50 Vögel eingerichtet - Population wuchs bis 1915 wieder auf mehrere Tausend Individuen an 1916 zerstörte ein Feuer (eine Katastrophe) einen großen Teil des Brutgebiets und es folgte ein ungewöhnlich harter Winter Zuwanderung von Habichten (Unwägbarkeiten der Umwelt) Ausbruch einer Geflügelkrankheit (Katastrophe) verbliebene Population wurde wahrscheinlich das Opfer von demografischen Unwägbarkeiten. - Unter den 13 Vögeln, die 1928 noch lebten, nur zwei Weibchen 1930 war nur noch ein einziger Vogel übrig und 1932 starb diese Unterart endgültig aus
- Aussterbeketten – Beispiel Flughunde auf Guam Aussterben einer bestimmten Art zieht unweigerlich das Aussterben weiterer Spezies nach sich Flughunde - große, fruchtfressende Fledertiere - für einheimische Pflanzenarten die wichtigsten, bisweilen sogar die einzigen Bestäuber und Samenverbreiter - Viele dieser Pflanzen von erheblicher wirtschaftlicher Bedeutung (Arznei, Fasern, Farbstoffe, hochwertiges Holz und Nahrungsmittel) Durch Jagd bereits nahezu ausgerottet eingeschleppte Braune Nachtbaumnatter (Boiga irregularis) - hat heimische Vogelarten reduziert - Viele dieser Vogelarten sind ebenfalls wichtige Bestäuber Kumulationseffekt: Flughund und Schlange Dominoeffekt von der Schlange über die blütenbesuchenden Vögel zu den Pflanzen > führt in der Summe zu geringerem Zuwachs an neuen Bäumen
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- demografische Unwägbarkeiten Zufällige Variationen - in der Anzahl neugeborener männlicher oder weiblicher Individuen - in der Zahl der Individuen, die in einem bestimmten Jahr sterben oder sich fortpflanzen - in der Qualität der genetischen Ausstattung von Individuen bezüglich ihrer Überlebens- bzw. Fortpflanzungsfähigkeit
- Unwägbarkeiten der Umwelt Unvorhersehbare Veränderungen von Umweltfaktoren - größere Katastrophen – wie Überflutungen, Stürme oder Dürren - relativ geringfügige Veränderungen – wie Variationen der Durchschnittstemperatur oder der Niederschläge von Jahr zu Jahr. - Globale Klimaänderungen werden diese Auswirkungen erheblich verschlimmern.
- Inzuchtdepression es kommt häufiger zu Paarungen verwandter Individuen In allen Populationen kommen rezessive Allele vor, die sich normalerweise nicht bemerkbar machen. Liegen diese jedoch homozygot vor, ist also das von der Mutter und vom Vater geerbte Allel rezessiv, kann dies für das betreffende Individuum nachteilig oder sogar tödlich sein Wenn sich Individuen mit nahen Verwandten paaren, ist die Gefahr groß, dass die Nachkommen nachteilige Allele von beiden Elternteilen erhalten Die daraus resultierenden negativen Folgen bezeichnet man als Inzuchtdepression (engl. inbreeding depression
- Verlust an genetischer Variabilität genetischen Vielfalt bietet langfristig eine breite Basis für evolutionäre Entwicklungen Seltene Formen eines Gens – Allele – oder seltene Allelkombinationen bringen zwar aktuell keine Vorteile - könnten aber bei veränderten Umweltbedingungen in der Zukunft nützlich sein Kleine Population weisen zumeist weniger Variabilität auf - somit geringeres Potenzial für evolutionäre Anpassungen
- Schutzgebiete (engl. proteced area) Definition der International Union for the Conservation of Nature (IUCN 2008): „ein eindeutig definierter geografischer Raum, der durch rechtliche oder andere effektive Mittel als solches anerkannt ist, entsprechenden Management-maßnahmen unterliegt und dazu dienen soll, die Natur und die mit ihr verbundenen Ökosystemdienstleistungen und kulturellen Werte auf lange Sicht zu schützen und zu erhalten“. ganze Lebensgemeinschaften können bewahrt werden verschiedenen Formen – Nationalparks, Naturschutzgebiete usw. Im Laufe des 20. Jahrhunderts sowohl zahlenmäßig als auch an Fläche deutlich zugenommen. Gegenwärtig stehen ungefähr 13 % der Landfläche der Erde unter Schutz sowie rund 1 % der Fläche der Meere