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Ökologie (Subject) / Evolutionsökologie (Lesson)
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- Ökologische Beziehungen 1. Konkurrenz -/ - (Bsp. Seepocken) 2. Prädation +/ - (Luchs und Hase/ Hase und Klee) 3. Kommensalismus (Karpose) +/ 0 (Büffel und Kuhreiher) 4. Mutualismus ("Symbiose") +/ + (Akazie und Ameisen)
- Konkurrenz interspezifische Konkurrenz = Wechselbeziehungen zwischen den Arten auf derselben trophischen Ebene (Nutzen derselben Ressource --> Herabsetzen von Wachstum/ Reproduktion/ Fitness) zB: a) Konkurrenz um Licht --> Kronenbildun in Wäldern mit mehreren Schichten b) Konkurrenz um Nahrung
- Konkurrenz-Ausschluss-Prinzip 2 Arten können nicht auf Dauer koexistieren, wenn sie genau dieselbe Ressource benötigen
- Theorie der Ressourcen-Verhältnisse Artendiversität steigt mit der Anzahl limitirter Ressourcen Bei Düngung --> weniger limitierte Ressourcen --> weniger Diversität
- Konkurrenz und Artbildung Merkmalsverschiebung Nischendifferenzierung und Artbildung der Darwin-Finken aufgrund unterschiedlicher Nahrungsquellen Merkmalsverschiebung: Sympatrische Populationen von 2 Arten unterscheiden sich in ihren Merkmalen stärker als allopatrische Arten, aufgrund der höheren Konkurrenz zueinander
- Ökologische Beziehungen Prädation Karnivorie: Extreme Anpassungen --> schnelle Reaktionen, komplexe Sinnesleistungen, hohe Stoffwechselraten, Sozialverhalten Herbivorie: ähnliche Interaktion wie Karnivorie, aber Beute läuft nicht weg, sondern verteidigt sich morphologisch und vor allem chemisch
- Ökologische Beziehungen -Anpassungen potentieller Beuteorganismen Karnivorie-Beute:Flucht/ Verteidigung/ AlarmsignaleTarnung --> kryptische Färbung = MimeseWarnung --> Warnfärbung --> AposematismusMimikry --> Täuschung Verteidigung: Induktion morphologischer Abwehrreaktionen Evolutive Anpassungen der Beute an Prädationrasche evolutive Anpassung (= Mikroevolution)starler Selektionsdruck auf die Beute (life dinner principle) Ohne Prädatoren werden Beutetiere oft auffälliger als unauffällig --> Grund: sexuelle Selektion --> Vorteil für balzende Männchen
- Lotka-Volterra Modell der Konkurrenz (zwischen Räuber und Beute) Verknappung der Ressourcen führt zu intraspezifischer Konkurrenz Bei 2 Arten:1. (periodische Populationsschwankung): Die Populationsgrößen von Räuber und Beute schwanken periodisch. Dabei folgen die Schwankungen der Räuberpopulation phasenverzögert denen der Beutepopulation. Die Länge der Perioden hängt von den Anfangsbedingungen und von den Wachstumsraten der Populationen ab. 2. Konstanz der Mittelwerte: Die über genügend lange Zeiträume gemittelten Größen der Räuber- bzw Beutepopulation sind konstant. Die größe der Mittelwerte hängt nur von den Wachstums. und Rückgangsraten der Populationen, nicht aber von den Anfangsbedingungen ab. 3. Störung der Mittelwerte: Werden Räuber- und Beutepopulation gleichermaßen proportional zu ihrer Größe dezimiert, so vergrößert sich kurzfristig der Mittelwert der Beutepopulation, während der Mittelwert der Räuberpopulation kurzfristig sinkt.
- Lotka-Volterra Modell der Konkurrenz (interspezifische Konkurrenz) allgemein gilt: starke interspezifische Konkurrenten verdrängen schwache Konkurrenten sind beide Arten stark (dh sie konkurrieren stärker mit der anderen Art als untereinander) gibt es ein instabiles Gleichgewicht --> Resultat, welche Art überlebt, hängt von den Anfangsdichten der Populationen ab sind beide Arten schwach (dh sie konkurrieren stärker intraspezifisch) gibt es ein stabiles Gleichgewicht --> Koexistenz!
- Nischen- und Artbildung durch Konkurrenz zB Darwinfinken durch unterschiedliche Nahrungsquellen, Differenzierung der Schnäbel früher Schritt: zwei Ökotypen derselben Art bei Stichlingen: Konkurrenz um Nahrung in einem See--> limnische Form im Freiwasser (Frisst Plankton, besitzt dazu Kiemenreusen)--> benthische Form in Bodennähe/ Ufernähe (frisst Wirbellose, nur kurze Kiemenreusen Beide Arten sind sich phänotypisch überhaupt nicht mehr ähnlich
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- Parasitismus Endoparasit = in einem anderen OrganismusEktoparasit = auf einem anderen Organismus --> nimmt Ressourcen von anderen Lebewesen auf und reduziert so dessen Fitness Epiparasit = parasitiert einen anderen ParasitenSozialparasit = parasitiert ein Sozialsystem (zB Ameisenstaat)Brutparasit = parasitiert Brutpflege anderer Art (zB Kuckuck)Kleptoparasit = klaut Nahrung (zB Skorpionsfliegen) Typen:Mikroparasit (Infektion) = vermehren sich idR im Wirt (Viren, Bakterien, Pilze, Protozoen)Makroparasiten (Infestitation) wachsen idR im Wirt, ohne sich zu vermehren (Metazoa zB Nematoden, Bandwürmer, Trematoden, Zecken, Flöhe, Läuse)Parasitoide = töten den Wirt immer
- Virulenz Maß für die Reduktion der Fitness eines Wirtes durch den Parasiten Meist Einstellen einer mittleren Virulenz, da der Parasit idR vom Überleben des Wirtes abhängig ist (--> bei höchster Virulenz sterben die Wirte so schnell, dass die Fitness des Parasiten durch Ausbleiben der Übertragung sinkt) Theorie der optimalen Virulenz: "trade-off" zwischen rascher Parasitenvermehrung (verbraucht dabei Ressourcen des Wirtes) und Überleben des Wirtes Red-Queen-ModellKoevolution von Wirt und Parasit
- Übertragungswege von Viren horizontal: zwischen den Individuen einer Population --> viele Viren, Bakterien, Protozoen, Makroparasiten--> oft hohe Virulenz vertikal: von Eltern auf die Nachkommen (meist über die Mutter zB transovariell, dh über die Plazenta)--> einige Mikrosporidien, Viren, Bakterien--> Evolution zu niedriger Virulenz, da direkte Korrelierung der Parasiten- und Wirtsfitness direkte/ einfache Übertragung: nur ein Wirt, keine Zwischenwirte indirekte/ komplexe Übertragung: ein oder mehrere Zwischenwirte
- Anpassungen zur Steigerung der Übertragung von Viren Produktion einer großen Anzahl von Übertragungsstadien präzises "timing" der Produktion der Übertragungsstadien Verwendung chemischer oder anderer Signale zur Wirtsfindung Manipulation des Verhaltens der Wirte
- Mutualismus (+/ +) häufig: Symbiose, aber Symbiose egtl. = Zusammenleben, dh. auch Parasitismus ist eine Form der Symbiose zB Pflanze und Bestäuber --> eine Art spezialisiert sich auf eine Pflanzenart und co-evolviert mit ihr --> Art besucht nur diese Pflanze --> sehr effektive Bestäubungsart, selbst wenn die Pflanze selten ist obligate mutualistische Symbiose: keiner der beiden Partner ist ohne den anderen lebensfähig fakultative mutualistische Symbiose: Assoziation beider Arten verschafft reziproke Vorteile, ist aber nicht überlebensnotwendig
- wirtschaftliche Bedeutung von Symbiosen Leguminosen = N2-fixierende Knöllchenbakterien und Fabaceaen Mykorrhiza = Pilz und Pflanze Verdauungssymbiosen bei Herbivoren Dolomiten: Berge aus Korallen
- Siblicide ("Kainismus") trade-offs Nazca-Tölpel lebt 2 Eier, älteres Jungtier tötes Jüngeresnur eines wird aufgezogenGrund = Versicherung, falls ein Ei zerstört wird oder ein Junges früh stirbt/ Relikt aus der Zeit, in der 2 Junge großgezogen werden konnten--> Natur verhält sich ökonomisch trade-offsGelegegröße bei Vögeln --> mehr Eier = mehr Fitness? Nein, denn je mehr Eier, desto seltender überleben die Eltern
- Frequenzabhängigkeit optimale Lebensgeschichte kann davon abhängen, wieviele andere Individuen dieselbe Lebensgeschichte haben, bzw eine andere habenzB Eidechsen: Blau, organge und gelb --> blaue und orangene Männchen besitzen Territorien --> haben häufiger Sex, aber müssen viel Energie in die Territorien investierengelbe Männchen schleichen sich in die Territorien von blau und orange und erschleichen sich so Sex --> "sneaky behavior" --> seltener Sex, aber kein Energieverlust durch Investierung in Territorien
- Evolutionäre Zwänge ("constraints") theoretisch denkbare optimale Lebensgeschichte konnte eventuell (noch) nicht evolutiv entstehen
- Unterschiede in Reproduktions- und Überlebenskurven zwischen Männchen und Weibchen Selektion des Alters Männchen: Reproduktionswert zunächst gering --> Höhepunkt --> Abfall und Tod Weibchen:Reproduktionswert zunächst gering --> Anstieg --> lange Plateauphase, kein Absinken --> längere Lebensdauer Männchen sterben früher, weil sie im höheren Alter geringere Rep.Chancen haben als eibchen man kann gezielt auf ein höheres Alter hin selektieren --> Alter ist also genetisch (längere Telomere bei C. elegans bringen höheres Alter--> lebensverlängerte Mutationen gehen auf Kosten der Fitness
- Warum altern wir? -Pleiotropie = Gene die einen positiven Effekt früh im Leben haben, aber einen negativen im späteren Leben, werden von der Evolution begünstigt-Anhäufung schädlicher Mutationen-Anhäufung physiologischer Schäden zB oxidative Schäden der Mitochondrien