Ökologie (Subject) / Öko FU SoSe15 (Lesson)

Vorlesung Öko SoSe15

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• Messung der Primärproduktion A: Erntemethode: Messung der pflanzlichen Biomasseproduktion durch Abernten, z.B. Getreidefeld (annuelle Pflanzen)  - Oberirdische Teile und Wurzelmasse werden gewogen; es dürfen keine Verluste durch Herbivorie entstehen (weder ober- noch unterirdisch); schwierig bei perennierenden Pflanzen B: CO2-Methode: Messung des durch photosynthetische Aktivität der Pflanen entstehenden CO2-Gradienten in der Luft - z.B. Waldbestand: Messung des CO2-Gehalts in der Luft vom Boden bis ins Kronendach; CO2_Produktion durch Atmung muss rechnerisch berücksichtigt werden; sehr fehleranfällig, liefert nur Näherungswerte C: Sauerstoffmessung in aquatischen Systemen: Messung der O2-Produktion im Zuge der Photosynthese - Wasserprobe 1 in belichteter Flasche: Photosynthese/O2-Produktion, Wasserprobe 2: in dunkler Flasche: keine Photosynthese/Atmung etc. => Subtraktion des Dunkelwertes vom Hellwert = Nettophotosyntheseaktivität
• Wie kann man die Nahrungsnutzung messen? Waldbauer Indices: 1. Wachstumsindex (growth rate) 2. Konsumptionsindex (consumption index) 3. Konversionsindex (efficiency of conversion of ingested food) 4. Geschätze Verdaulichkeit (approximate digestibility) 5. Konversionsindex (efficiency of conversion of digested food) ECI=ADxECD
• Abundanz von Organismen Dichte von Organismen pro Flächen- oder Raumeinheit Faustregel: Je größer das Körpergewicht, umso geringer die Abundanz
• Kommunikation zwischen Organismen Akustisch Visuell Chemisch (olfaktorisch, taktil)
• Trophische Interaktion 1. Trophie Ebene: Pflanzen 2. Herbivore  3. Carnivore alle jeweils noch von Mikroorganismen beeinflusst, welche sich gegenseitig untereinander auch wieder beeinflussen
• Arten von Konkurrenz um Ressourcen (Raum, Nahrung, Partner) intraspezifische K.  interspezifische K.
• Was ist eine Art? Nach Mayr: eine Gruppe sich miteinander kreuzender natürlicher Populationen, die reproduktiv von anderen solchen Gruppen isoliert ist => impilziert dass Nachkommen der kreuzenden Population fertil sind
• Biozönose Lebensgemeinschaft = Gemeinschaft von Populationen verschiedener Arten in einem bestimmten Lebensraum 
• Biotop, Habitat/Ökologische Nische Biotop= Lebensraum einer Biozönose Habitat/Ökologische Nische = Lebensraum einer Art
• Ökosystem, Biom Ökosystem = Biozönose in ihrem Biotop Biom = Gesamtheit der Biozönosen eines Großklimabereiches
• Wodurch kann eine Biozönose strukturiert werden? a) Trophieebenen: 1. Trophie-Ebene Primärproduzenten (Pflanzen), 2. Trophie-Ebene: Herbivore, 3. Trophie-Ebene: Carnivore 1. Ordnung etc. b) Gilden: -Gruppe von Arten mit ähnlicher Funktion im Ökosystem, Nahrungsgilde: Gruppe von Arten die ähnliche Ressourcen nutzen, Arten müssen nicht näher verwandt sein. Z.B. Bestäuber: Kollibris und Schwärmer, gleiche Nutzung der Nahrungsressourcen (Nektar) und gleiche Funktion (Bestäubung)                                   
• Definition Ökosystem nach Ellenberg, Mayer, Schauermann Ein Ökosystem ist ein Wirkungsgefüge von Organismen mit seinen abiotischen Faktoren, das sich zu einem übergeordneten Ganzen zusammenfügt
• 1. Thienemann'sche Regel Vielseitige Lebensbedingungen ermöglichen eine große Artenvielfalt, jedoch mit geringer Individuenzahl der einzelnen Arten
• 2. Thienemann'sche Regel Einseitige und extreme Lebensbedingungen resultieren in Artenarmut. Allerdings können die wenigen, die Bedingungen tolerierenden Arten in größter Individuendichte vorhanden sein. Impliziert dass nur wenige Spezialisten an extreme Bedingungen angepasst sind (z.B. Salzsee)
• Krogerus Regel In extremen Lebensräumen dominieren stärker spezialisierte Arten
• Prinzip von Franz Je kontinuierlicher sich ein Lebensraum entwickelt hat, je länger gleichartige Umweltbedingungen herrschen, umso artenreicher, ausgeglichener und stabiler kann seine Lebensgemeinschaft sein. !Umstritten! Zusammenhang Diversität - Stabilität
• Sukzession und Klimax Die Zusammensetzung einer Biozönose ist nicht konstatn, sondern unterliegt Sukzessionen. Sukzession: gesetzmäßige (nicht zyklische) Aufeinanderfolge bestimmter Zustände (Biozönosen) Primäre Sukzession: auf vorher +/- vegetationsfreien Flächen  Sekundäre Sukzession: als Folge der Zerstörung vorher vorhandener Vegetation z.B. nach Windwurf oder Kahlschlag  Klimax: verhältnismäßig stabiler Enszustand 
• Mosaik-Zyklus-Theorie Eine über einen längeren Zeitraum betrachtete stabile Biozönose besteht aus einem Mosaik von asynchronen Miniatursukzessionen. Z.B. alter Wald - in seiner Gesamtheit stabil, kleinräumig betrachtet aber immer wieder Veränderungen; absterbende Bäume -> erneute Sukzession an dieser Stelle - neu heranwachsende Bäume
• Elton'sche Nahrungspyramide abnehmende Biomasse mit zunehmender Trophie-Ebene Luzerne -> Rind -> Junge  Ökologischer Wirkungsgrad: (Biomasse Trophie Ebene n+1/Biomasse Trophie Ebene n)*100
• Woher kommt die Biomasse bzw. Energie in einem Ökosystem? a) Sonnenenergie und pflanzliche Primärproduktion b) Eintrag von Biomasse in ein System: 1) Einwanderung von Organismen, 2) Eintrag von toter Biomasse (z.B. Laubabfall in ein Gewässer)
• Netto-Ökosystemproduktion NEP=BPP-RÖko RÖko=Rauto - Rhetero NEP > 0: autotrophe (autochthone) Biozönosen NEP < 0: heterotrophe (allochthone) Biozönosen
• Autotrophe (autochthone) Biozönosen selbstständige Biozönosen, die nicht auf Eintrag von außen angewiesen sind. Z.B. Wälder, Wiesen, große Seen
• Heterotrophe (allochthone) Biozönosen Lebensgemeinschaft ohne eigene Primärproduzenten, d.h. Bedingungen die für pflanzliches Wachstum ungeeignet sind. Z.B: Tiefsee, kein ausreichendes Licht für pflanzliches Wachstum: Organismen ernähren sich u.a. von absinkendem totem organischen Material
• Was sagt der P-Wert aus? Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Effekt mindestens so groß wie der beobachtete einfach zufällig aufgetreten ist (Irrtumswahrscheinlichkeit)
• Was ist die Wallace-Linie? biogeographische Trennlinie zwischen asiatischer und australischer Flora&Fauna
• Synthetische Evolutionstheorie Evolution = Änderung der Allelfrequenz in einem Genpool
• Liebigs Minimum Gesetz Das Wachstum von Pflanzen wird durch die verhältnismäßig knappste Ressource eingeschränkt
• Shelfords Toleranzgesetz Nicht nur ein Zuwenig sondern auch ein Zuviel eines Faktors hat die gleiche, entscheidende (lebensbegrenzende) Wirkung
• Toleranzkurve: Stenopotent und eurypotent Stenopotent (stenök): Enge Toleranz Eurypotent (eyrök): Breite Toleranz Z.B. Umweltfaktor Nahrung: Koala stenök, Schwein eyrök
• Ökologische Nische - 1. Konzept: Trophische Nische Die Nische ist die Stellung einer Art im Ökosystem unter besonderer Berücksichtigung der trophischen Beziehungen
• Ökologische Nische - 2. Konzept: n-dimensionales Hypervolumen jede Art benötigt viele verschiedene Faktoren und Ressourcen jeder Faktor und jede Ressource stellt eine Dimension dar alle Faktoren und Ressourcen zusammen bilden den n-dimensionalen Hyperraum die Nische wird durch die Grenzen bestimmt innerhalb derer die Art leben und sich reproduzieren kann (ökologische Potenz) Nischenbreite: Ausschnitt einer Nischendimension der von einer Art eingenommen wird
• Fundamentale und realisierte Nische Fundamentale N.: "Raum" mit allen Dimensionen abitotischer Faktoren und Nahrungsressourcen Realisierte Nische: "Raum" der von der fundamentalen Nische übrig bleibt, wenn man biotische Interaktionen wie Konkurrenz und Räuber-Beute Beziehungen berücksichtigt.
• Was sind Bioindikatoren? Organismen oder Organismengemeinschaften, die auf Umwelteinflüsse mit Veränderung ihrer Lebensfunktionen und/oder ihrer chemischen Zusammensetzung reagieren, bzw. deren Vorkommen oder Fehlen in einer Biozönose Umweltfaktoren charakterisieren
• Reaktionsindikatoren Reagieren mit bestimmten Symptomen auf Umweltveränderungen
• Akkumulationsindikatoren reichern bestimmte Substanzen (meist ohne erkennbaren Schaden) signifikant über das Umgebungsniveau an
• Zeigerarten zeigen aufgrund ihrer speziellen Lebensansprüche durch ihr Vorkommen im Freiland bestimmte Standortfaktoren qualitativ an
• Saprobien (Sabrobier) sind Oeganismen in Gewässern mit fäulnisfähigen Stoffen
• Saprobiensystem ist ein System zur Ermittlung des biologischen Verschmutzungsgrades (Saprobie) von Fließgewässern und zur Einordnung in Gewässergüteklassen anhand des Saprobieindes S   reicht von 1,0 (oligosaprob) bis 4,0 (polysaprob) oligosaprob: unbelastet bis sehr gering belastet; polysaprob: übermäßig verschmutzt
• Abiotische Umweltfaktoren Klimafaktoren (Temperatur, Licht, Feuchtigkeit) Chemische&physikalische Faktoren (ph-Wert, Salinität, O2-Gehalt) Mechanische Faktoren (Strömung, Wind)
• Definiton Population Eine Gruppe von Individuen der gleichen Art im gleichen Raum zur gleichen Zeit oder eine Gruppe von Individuen, die einen Genpool bilden Eigenschaften: Größe/Dichte, Altersstruktur, Wachstumsrate, räumliche Verteilung
• Populationswachstumsmodelle: spezifische natürliche Wachstumsrate - ohne Beschränkung (ohne innerartliche Konkurrenz) dN/dt = rN beschreibt exponentielles Wachstum
• Populationswachstumsmodelle: spezifische natürliche Wachstumsrate - mit Beschränkung (innerartlicher Konkurrenz) dN/dt = r N (1-N/K) logistische Gleichung
• Methoden zur Populationsgröße, -dichte messen Fang-Wiederfangmethode (mark recapture) für bewegliche Organismen Quadrat, transect sampling für sessile Organismen Mikroorganismen: mikroskopisches Zählen oder indirekte Methoden (biochemisch)
• Was ist ein Individuum? Eine Population ist eine Anzahl von Individuen; unterteilen sich in unitare und modulare Organismen 
• Iteropare Art, Semelpare Art iteropar: wiederholt Fortpflanzungsphasen  (oder kontinuierlich) im Leben semelpar: nur eine begrenzte reproduktive Phase im Leben 
• Lebenszyklen Geburt, Präreproduktive Phase, Fortpflanzungsphase, Postreproduktive Phase und Tod
• r und K Strategien r = birth - death, oder birth + survival  verbringen größten TEil ihres Lebens in r-dominierten (fast exponentiellen) Abschnitt des Populationswachstums, i.d.R. viele Nachkommen rasch produziert, low cost of reproduction K = Kapazitätsgrenze (carrying capacity) Geburten- und Todesrate gleich K-dominierter Teil der Kurve; i.d.R. wenige Nachkommen (Konkurrenz um Ressourcen groß), Investition in Überleben, high CR
• Regulation der Populationsdichte Dichteabhängige Faktoren (innerartliche Konkurrenz): Nahrungs- und Energieangebot -> Abwandern einer Art, Erhöhung der Sterblichkeitsrate, Erniedrigung der Geburtenrate Platzangebot -> Terretorialverhalten, Stress Dichteunabhängige Faktoren: Witterungsbedingungen (Licht, Temperatur, Feuchte, Wind) z.B. Erfrieren Katastrophen (Dürre, Brände)
• Lebenstafeln Muster (quantitativ) des Überlebens mit Alter oder Lebensphase es gibt: Kohortenlebenstafeln: alle Individuen, die in einem bestimmten Zeitintervall geboren wurden, werden verfolgt Stationäre Lebenstafeln: zu einem Zeitpunkt Überlebende verschiedener Altersstufen erfassen
• richness, evenness, diversity richness (Artenreichtum) S = Anzahl der Arten evenness (Äquitabilität) E = relative Häufigkeit diversity (Diversitätsindizes) = zusammenfassende Behandlung von richness und evenness in einer Zahl, davon gibt es unendlich viele evenness ist ein Maß für die Gleichverteilung der Individuen über die Arten (kein echter Diversitätsindex)

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