Ökologie (Subject) / Geiselhardt (Lesson)

Klausurvorbereitung

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• Abundanz Dichte von Organismen pro Flächen- oder Raumeinheit FAUSTREGEL: je größer Körpergewicht, umso geringer die Abundanz
• Interaktion zwischen Organismen trophische Interaktion = Nahrungsbeziehungen (1. Trophie- Ebene: Pflanzen, 2.: Herbivoren, 3.: Carnivoren) Kommunikation (akkustisch, visuell, chemisch (olfaktorisch, taktil)) Konkurrenzbeziehungen (interspezifisch = zwischen Arten, intraspezifisch = innerhalb einer Art)
• Was ist eine Art? Gruppe sich miteinander kreuzender natürlicher  Populationen, die reproduktiv von anderen solcher Gruppen isoliert ist. ⇒ Nachkommen fertil Population: Fortpflanzungsgemeinschaft einer Art
• Biozönose Lebensgemeinschaft: Gemeinschaft von Populationen verschiedener Arten in bestimmtem Lebensraum
• Biotop Lebensraum einer Biozönose
• Habitat Lebensraum einer Art
• Biozönose in einem Biotop Ökosystem
• Biom Gesamtheit alles Biozönosen eines Großklimabereichs
• Beispiele für 1. Biozönose - 2. Biotop - 3. Ökosystem Teich: Fische, Insekten, Vögel, Algen, Mikroorganismen, etc. Teich mit verschiedenen Zonen (Ufer, Freiwasser, etc.) Teich mit all seinen Organismen Termitendarm: Mikroorganismen, Protozoen, etc. Darmtrakt Termitendarm mit all seinen lebenden Organismen
• Biozönosen können strukturiert werden durch... Trophie- Ebenen (1. Primärproduzenten→ Herbivore → Carnivore 1. Ordnung → Carnivoren 2. Ordnung, usw.) Gilden: Gruppe von Arten mit ähnlicher Funktion im Ökosystem (müssen nicht nah verwandt sein sondern nur ähnliche Ressourcen nutzen, z.B. Bestäuber: Schwärmer (Schmetterlinge), Kolibris → nutzen beide dieselbe Nahrungsressource: Nektar → gleiche Funktion: Bestäubung)
• Ökosystem (nach Ellenberg, Mayer, Schauermann) Ein Ökosystem ist ein Wirkungsgefüge von Organismen mit seinen abiotischen Faktoren, das sich zu einem geordneten Ganzen zusammenfügt.
• Biozönotische Grundprinzipien: 1. Thienemannsche Regel Vielseitige Lebensbedinungen ermöglichen eine große Artenvielfalt, jedoch mit geringer Individuenzahl der einzelnen Arten. ⇒ viele Habitate, viele Arten
• Biozönotische Grundprinzipien: 2. Thienemannsche Regel Einseitige und extreme Lebenbedingungen resultieren in einer Artenarmut. Allerdings können die wenigen, die Bedingungen tolerierenden Arten in größter Individuendichte vorhanden sein. ⇒Nur wenige Spezialisten sind an extreme Bedigungen angepasst (z.B. Salzsee)
• Biozönotische Grundprinzipien: Krogerus- Regel In extremen Lebensräumen dominieren stärker spezialisierte Arten. Vgl.Regel 2: mit extremen Bedingungen können nur entsprechen angepasste Organismen "umgehen", entsprechend evtl. weniger Konkurrenzdruck, weniger Räuberdruck
• Biozönotische Grundprinzipien: Prinzip von Franz Je kontinuierlicher sich ein Lebensraum entwickelt hat, je länger gleichartige Umweltbedingungen herrschen, um so artenreciher, ausgeglichener und stabiler kann sein Lebensgemeinschaft sein. (umstritten)
• Sukzession gesetzmäßige (nicht zyklische) Aufeinanderfolge bestimmter Zustände (Biozönsen) primäre Sukzession: auf vorher ± vegetationsfreien Flächen (z.B. nach Vulkanausbrücken, nach Gletscherrückgang, auf Kiesbänken) sekundäre Sukzession: als Folge der Zerstörung vorher vorhandener Vegetation (z.B. Windwurf oder Kahlschlag) Einfache, wenig,              - Progressive (aufsteigende) Sukzession -> komplizierter, stärker strukturierte Beständer  <- Regressive (absteigende) Sukzession - differenzierte Bestände                                                                       
• Sukzession und Klimax Zusammensetzung einer Lebensgemeinschaft ist nicht konstant, sonder unterliegt Sukzession. Der verhältnismäßig stabile Endzustand = Klimax (Gibt es stabilen Endzustand?)
• Mosaik-Zyklus-Theorie (Hermann Remmert) Eine über einen längeren Zeitraum betrachtete stabile Biozönose besteht aus einem Mosaik von asynchronen Miniatursukzessionen.
• Eltonsche Nahrungspyramide Abnehmende Biomasse mit zunehmender Trophieebene Ökologischer Wirkungsgrad:                                                                                                       (BiomasseTrophie-Ebene N+1 : BiomasseTrophie-Ebene N) X 100 = %) Beispiel: Junge mit Biomasse von 19 kg/ha → 4,7 % Ökologischer Wirkungsgrad                                     Rind mit Biomasse von 410 kg/ha → 12,6 % Ökologischer Wirkungsgrad                                   Luzerne mit Biomasse von 3240 kg/ha → % Ökologischer Wirkungsgrad
• Eltonsche Nahrungspyramide Abnehmende Biomasse mit zunehmender Trophieebene Ökologischer Wirkungsgrad:                                                                                                       (BiomasseTrophie-Ebene N+1 : BiomasseTrophie-Ebene N) X 100 = %) Beispiel: Junge mit Biomasse von 19 kg/ha → 4,7 % Ökologischer Wirkungsgrad                                     Rind mit Biomasse von 410 kg/ha → 12,6 % Ökologischer Wirkungsgrad                                   Luzerne mit Biomasse von 3240 kg/ha → % Ökologischer Wirkungsgrad
• Eltonsche Nahrungspyramide Abnehmende Biomasse mit zunehmender Trophieebene Ökologischer Wirkungsgrad:                                                                                                       (BiomasseTrophie-Ebene N+1 : BiomasseTrophie-Ebene N) X 100 = %) Beispiel: Junge mit Biomasse von 19 kg/ha → 4,7 % Ökologischer Wirkungsgrad                                     Rind mit Biomasse von 410 kg/ha → 12,6 % Ökologischer Wirkungsgrad                                   Luzerne mit Biomasse von 3240 kg/ha → % Ökologischer Wirkungsgrad
• Wo geht die Biomasse bzw. Energie bei "Gang durch die Trophie-Ebenen" hin? Energie wird → für Respiration verbraucht (körperl. Aktivitäten/ Transpiration)                                                    → zum Aufbau von körpereigener Biomasse verbraucht
• Biomasse Verwendung zum Aufbau des Organismus Trophische Ebene n nimmt nicht alle Biomasse von trophischer Ebene n-1 auf Ausscheidung (Stoffwechselprodukte/ Unverdauliches)
• Woher kommt die Biomasse bzw. Energie in einem Ökosystem? Sonnenenergie und pflanzliche Primärproduktion Eintrag von Biomasse in ein System: Einwanderung von Organismen, Ertrag toter Biomasse (z.B. Laubfall in ein Gewässer)
• Pflanzliche Nettoprimärproduktion (weltweit) ca. 150 Mrd t Biomasse/ Jahr (2/3 Land, 1/3 Ozeane) Netto-Ökosystemproduktion NEP = BPP (Bruttoprimärproduktion) - Röko (Respiration) Röko = Rauto + Rhetero NEP > 0: autotrophe Biozönosen NEP < 0: heterotrophe Biozönosen
• Autotrophe Biozönosen selbstständige Biozönosen, die nicht auf Eintrag von außen angewiesen sind z.B. Wälder, Wieden, große Seen
• Heterotrophe Biozönosen Lebensgemeinschaften ohne "eigene" Primärproduzenten, d.h. Bedingungen, die für pflanzliches Wachstum ungeeignet sind z.B. Tiefsee: Organismen ernähren sich u.a. von absinkendem totem organischem Material
• Netto-Ökosystemproduktion NEP NEP = BPP - Röko  Röko= Rauto+ Rhetero  R = Respiration BPP= Bruttoprimärproduktion
• Kohlenstoffkreislauf (terrestrisch) Fixierung von atmpsphärischem C aus CO2 in pflanzlichem organischen Kohlenstoff: Planzen als CO2 Senke Fixierng und Mineralisierung von C im Boden: CO2 Senke z.B. Humus, Karbonathaltiges Gestein Abgabe von CO2 zurück in die Atmosphäre durch Respiration (Atmung) von Organismen: CO2 Quelle Abgabe von CO2 zurück in die Atmosphäre durch Verbrennung von organischem Material CO2 Quelle
• Kohlenstoffkreislauf (Ozean) Lösung von atmosphärischem CO2 an Ozeanoberfläche (Ozeanwasser als (enorme) CO2 Senke = Physikalische Pumpe) Fixierung von  atmosphärischem CO2 in Meeresplankton/Meerespflanzen (Ozeanphytosphäre als Co2 Senke = biologische Pumpe) Abgabe von CO2 durch Respiratione (CO2 Quelle)
• Was versteht man unter dem anthropogenen Treibhauseffekt? Treibhausgase: Kohlenstoffdioxid 15%, Wasserdampf 66 %, Methan 3 %, Distickstoffmonoxid 3%, FCKW 1 %, Ozon 10 % Der Effekt entsteht dadurch, dass die Atmosphäre weitgehend transparent für von der Sonne ankommende kurzwellige Strahlung ist, jedoch wenig transparent für langwellige Infrarotstrahlung ist, die von der warmen Erdoberfläche und von der erwärmten Luft emittiert wird.  Effekt durch Menschen erzeugt
• Was passiert, wenn zu viel atmosphärischer Kohlenstoffdioxid in Ozeanen fixiert wird? Erhöhte CO2-Konz im Meer führt zum Absinken des pH-Werts (Versauerung des Wassers) ca 8,2 → 7,8 Versauerung für Ozeantiefen problematisch: absinkende Phytomasse wird von Detritivoren veramtet → weitere CO2 Erhöhung und Versauerung (Kalk geht in Lösung) Korallenriffe durch Erwärmung des Wassers und der damit folgenden Korallenbleiche (symbiontische Algen verlassen Korallen) gefährdet
• Wie sind die Vorgänge beim "Umkippen" eines stehenden Gewässers? auf Felder aufgebrachter Stickstoff (Dünger) kann nicht ausreichend aufgenommen werden NH4+ und NO3- werden durch Regen von Feldern in Gewässer gespült → stimulieren pfl. Wachstum in Gewässern viel Phytomasse in stehenden Gewässern bedingt: starke Sauerstoffschwankungen (Tag/Nacht), später viel tote organische Phytomasse am Boden des Gewässers, Abbau der toten Biomasse braucht mikrobielle Aktivität, in dicker Schicht mit toter Biomasse am Boden, Anaerob
• Wie sind die Vorgänge beim "Umkippen" eines stehenden Gewässers? auf Felder aufgebrachter Stickstoff (Dünger) kann nicht ausreichend aufgenommen werden NH4+ und NO3- werden durch Regen von Feldern in Gewässer gespült → stimulieren pfl. Wachstum in Gewässern viel Phytomasse in stehenden Gewässern bedingt: starke Sauerstoffschwankungen (Tag/Nacht), später viel tote organische Phytomasse am Boden des Gewässers, Abbau der toten Biomasse braucht mikrobielle Aktivität, in dicker Schicht mit toter Biomasse am Boden, Anaerob
• Wie sind die Vorgänge beim "Umkippen" eines stehenden Gewässers? auf Felder aufgebrachter Stickstoff (Dünger) kann nicht ausreichend aufgenommen werden NH4+ und NO3- werden durch Regen von Feldern in Gewässer gespült → stimulieren pfl. Wachstum in Gewässern viel Phytomasse in stehenden Gewässern bedingt: starke Sauerstoffschwankungen (Tag/Nacht), später viel tote organische Phytomasse am Boden des Gewässers, Abbau der toten Biomasse braucht mikrobielle Aktivität, in dicker Schicht mit toter Biomasse am Boden, Anaerob
• Was ist die "Phosphatfalle" und wie versagt sie? Phosphatfalle am Boden: Phosphat im Wasser wird durch Eisen in Gewässergrund ausgefällt → so wird düngewirksames Phosphat dem Wasser entzogen Versagen der Phosphatfalle bei anaeroben Bedingungen am Gewässergrund: Fe3+ wird zu Fe2+ reduziert PO43- in F3+-Komplexen wird freigesetzt: Plötzlich viel Po43- vorhanden wird stark düngewirksam Versärkt weiteres pflanzliches Wachstum verstärkt damit die Folgen → Sauerstoffzehrung und Bildung toxischer Gase→ Leben nicht mehr möglich (Gewässer kippt um)
• Was sind die Folgen von saurem Regen? Stickoxide pH-Wert < 5,6 schädigt pflanzl. Membran, für pflanzliche Wurzelhaare toxisch, Nährstoffaufnahme beeinträchtigt, Entwicklungshemmung, toxisch für Fische (und für Vögel, die sich davon ernähren --> Schale wird zu weich), Bilden Ozonlöcher)
• Phosphatkreislauf einziger Kreislauf ohne Gasphase für Pflanzen wachstumstimulierend
• Wie ist das Verhältnis von Niederschlag und Verdunstung in ariden und wie in humiden Klimazonen? arides Klima V > N humides Klima V < N
• Was können Folgen der Flussbegradigung sein? verkürzt Fluss- Strecke erhöht Fließgeschwindigkeit Tiefenerosion: Fluss gräbt sich ein fehlende Mäander Bei Hochwasser: fehlende Fläche zur Ausbreitung --> Überschwemmung
• Was ist Biodiversität? bezeichnet die Variabilität unter lebenden Organismen jeglicher Herkunft, darunter unter anderem Land-, Meeres und sonstige aquatische Ökosysteme und deren ökol. Komplexe.

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