Biologie (Fach) / Ökologie (Lektion)

Basismodul

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• Temperatur, aquatische Lebewesen je wärmer das Wasser desto weniger Sauerstoff kann gelöst werden Fische mit hohem Sauerstoffbedarf können nur in Gewässern mit kälteren Temperaturen leben z.B. Bachforelle
• Licht als abiotischer Faktor Anhägigkeit von Entwicklungsprozessen von der Tageslänge z.B. Blühinduktion bei Pflanzen z.B. Ablaichen bei Fischen
• Salinität als abiotischer Faktor: Osmoregulation bei Tieren: Meerwasser kann aufgrund seines hohen Salzgehalts unter 0° C abkühlen ohne zu gefrieren Osmokonformer/Osmoregulatoren
• Osmokonformer: folgen dem Salzgehalt ihrer Zellen diese ist wie das sie umgebende Wasser (isoton) z.B. Haie (poikiloosmotisch)
• Osmoregulatoren: osmotischer Druck der Zellen weicht von Umgebung ab  (homoioosmotisch) hypotonisch (im Meer): osmotischer Druck in Zellen geringer als in Umgebung (Salzauscheidung über Kiemen) hypertonsich: osmotischer Druck in Zelle größer als in Umgebung, hohe Mengen an salzarmem Harn (Süßwasser)
• Osmoregulation bei Einzellern: kontraktile Vakuolen, die überschüssiges Wasser durch Poren oder Exocytose aus der Zelle entfernen
• Unterscheidung zwischen Ressourcen und Umweltfaktoren: Ressourcen können/werden von Organismen verbraucht Umweltfaktoren können nur in ihren physikalisch-chemischen Eigenschaften verändert werden
• Populationswachstumsmodell spezifische, natürliche Wachstumsrate r ohne Beschränkungen (ohne intraspezifische Konkurrenz): dN/dt = r *N => exponentieller Wachstum mit Beschränkungen (mit intraspezifische Konkurrenz): dN/dt = r * N (1 - N/K) => logistische Gleichung
• Welche Faktoren beeinflussen die Alpha - Diversität? Dominanzstruktur Artenzahl
• Was bedeutet Stabilität? Konstanz: Unveränderlichkeit oder kostante Trends Resistenz: Fähigkeit, trotz Störungen einen Zustand beizubehalten Elastizität: Fähigkeit nach einer Störung schnell wieder ein den Ursprungszustand zurückzukehren
• Evolutionsfaktoren: genetsiche Drift Selektion Migration Variabilität - Mutationen Variabilität - Rekombination
• Schlüsselartenhypothese: einige wenige Schlüsselarten (Drivers) haben eine hohe Ökosystemfunktion, andere Arten nur geringe Funktionen (Passengers)
• Wodurch ist Biodiversität heute bedroht? Hauptursache durch anthropogen bedingtes Artenableben: Habitatzerstörung bzw. Fragmenierung (z.B. Abholzung des tropischen Regenwaldes) Einschleppung fremder Arten Übernutzung Extinktionsrate durch menschlichen Einfluss erheblich größer
• Redundante Arten Hypothese man braucht nur eine minimale Anzahl an Arten für das Fuktionieren eines Ökosystems darüber hinaus sind keine Arten nötig
• räumliche Heterogenität Lebensräume mit stärkerer Heterogenität beherbergen mehr Arten weil: größere Vielfalt an Mikrohabitaten größere Spannbreite an Mikroklimaten mehr Versteckmöglichkeiten von Räubern Ressourcenspektrum erweitert
• Welche Arten der Biodiversität gibt es? genetische Diversität Artendiversität Ökosystemdiversität funktionale Diversität
• Evolutionsgeschwindigkeit höhere Temperaturen und höhere Produktivität in den Tropen bedingen: kürzere Generationszeiten höhere Mutationsraten (2x höher) stärkere Selektion Konsequenz: Höhere Evolutionsgeschwindigkeit => mehr Arten
• Wie kann man Biodiversität quantifizieren? α- Diversität: Diversität einer Biozönose in ihrem Biotop β- Diversität: Vergleich zweier Biozönosen, Diversität entlang eines Gradienten γ- Diversität: Diversität (in einem zusammengesetztem Datensatz aus verschiedenen Biozönosen) in einem Biom
• Okhams Rasiermesser Parsimonieprinzip von mehreren Theorien ist die einfachste Erklärung einer Erscheinung am meisten zu bevorzugen
• Wie kann man Biodiversität quantifizieren? α- Diversität: Shannon Entropie Simpson Index Evenness β- Diversität: Jaccard Index Sorensen Index Renkonen Zahl, Bray Curtis γ = α
• Gleichgewichtstheorie der Inselbiografie: Erklärung der Arten - Areal Beziehung Größe und Abgelegenheit der Insel (große Insel = mehr Arten) Gleichgewicht , Anzahl der Arten bleibt konstant Einwanderung - Aussterben (turn over), => kontinuierlicher Umsatz mit zunehmender Abgelegenheit nimmt Artenanzahl ab
• statistische Power Power => Teststärke
• Prädatorenvermittelte Koexistenz: Am Beipsiel der Seesterne Seesterne werden entfernt ohne Seesterne nehmen Seepocken zu Seetang verschwindet (3 von 4 Arten) ohne Seetang wandern Weidearten ab von urps. 15 Arten nur noch 8 übrig
• Metapopulation Teilpopulation/Subpopulation mit Patch- Struktur Möglichkeit das Teilpopulationen entstehen und aussterben (lokale Kolonisation, lokale Extinkion)
• ökologische Potenz Bereich in dem Fortpflanzung, Bewegngsaktivitäten, Entwicklung stattfinden kann umfasst den Toleranzbereich abzüglich des Pessimus
• Idiosynkrasie Hypothese Anzahl der Arten spielt keine Rolle für das Funktionieren eines Ökosystems es kommt vielmehr auf die "Mischung" der Arten im System an bzw. Zusammensetzung der Biozönose
• Muster räumlicher Verteilung Dispersion => Vorgang Verteilung => Resultat random, aggregated, regular
• Paradoxon der Anreicherung Diverstiät sinkt mit steigender Produktivität (z.B. Düngung) hohe Produktivität > hohe Wachstumsraten > Konkurrenzausschluß > nur wenig Arten bleiben übrig
• Störungshäufigkeit und Biodiversität => Hypthese der mittleren Störungshäufigkeit bei mittlerer Störungshäufigkeit ist die Biodiversität am höchsten bei geringer Störungshäufigkeit dominieren wenige konkurrenzstarke Arten bei sehr häufigen Störungen bleibt das System in einem frühen (artenarmen) Sukzessionsstadium
• Ökosystemfunktion einzelne Prozesse oder Interaktionen zwischen Objekten Summe aller Prozesse und Interaktionen in komplexen Systemen funktionelle Gruppen (Primärproduzenten, Konsumenten, Destruenten) Prozesse hinter Ökosystemdienstleistungen (Biomasseproduktion, CO2 - FIxierung)
• Warum nimmt Diversität/ Artenreichtum eher ab als zu? => Paradoxon der Anreicherung! die Produktivität ändert sich in Abhängigkeit von Ressourcen (Nahrungsangebot) in Folge der sich änderden Ressourcen kann sich auch die Biodiversität ändern Biodiversität eher bei mäßiger Resourcenverfügbarkeit sehr groß, da limitierende Ressourcen Abundanzen von Arten begrenzen => bzw. Konkurrenzausschluß verhindern
• Thermogenin Transmembranprotein im braunen Fettgewebe kann Wärme ohne Muskelaktivität generieren (z.B. Zittern) Energie aus β - Oxidation wird nicht in ATP umgewandelt
• Operational thinking Ursache von Dynamiken liegt in Struktur des Systems Stock and flow "plumbing"
• Modell des Artenreichtums nach MCArthur mehr Arten wegen größerer Spannbreite der Ressourcen mehr Arten da jede stärker spezialisiert ist mehr Arten, Überlappung der Arten bei Ressourcennutzung mehr Arten, wegen gründlicher Ausnutzung der Ressourcen
• Welche Faktoren beeinflussen die Bodiversität? => Ressourcen und Produktivität: Produktivität (Biomasseproduktion) ändert sich in Abhängigkeit von Ressourcen mehr Ressourcen => mehr Produktivität ändert sich Produktivität, ändert sich Biodiversität Artenreichtum nimmt mit Produktivität zu
• Optimum/Praeferendum den für den Organismus günstigsten Wert => Vorzugsbereich Lage des Optimums Oligo = niedrig meso = mittel poly = hoch
• Jaccard Index Beta - Diversität J =       c : (a + b + c) = c : (A + B - C) hohe Werte => hohe Ähnlichkeit (Werte 0 - 1) A/B => Anzahl der Arten in Gebiet A bzw. B a/b => Anzahl der Arten die nur in Gebiet A/B vorkommen c => Anzahl gemeinsamer Arten in Gebiet A/B
• Bolzen und Nieten Hypothese Jede Art hat eine zusätzliche Funktion im Ökosystem je mehr Arten desto höher die Ökosystemfunktion
• Arten - Areal Beziehung je größer die Fläche, desto mehr Arten kommen darin vor (Tropen, größte Gesamtfläche der Erde)
• Evolutionsgeschichtliches Alter Tropen exsitieren bereits seit mehr als 50 Mio. Jahren gemäßigte Zonen immer noch im Zustand der Erholung von der Vergletscherung des Pleistozän Tropen zeigen höheres Maß an Sättigung
• Berrechnen des ökologischen Wirkungsgrads ((Biomasse Trophie - Ebene N + 1) : (Biomasse Trophie - Ebene N)) * 100 =
• System as cause Ursache von Dynamiken/Prozessen liegt innerhalb des Systems wird nicht von außen bestimmt predator - prey - oscillation
• Closed loop thinking Kausalität nicht nur in eine Richtung berücksichtigen klare Unterscheidung zwischen Ursache/Wirkung entfällt
• Beta - Diversität: Renkonen - Zahl RE = CA Werte zwischen 0 - 1 hohe Werte heißt hohe Ähnlichkeit in der Dominanzstruktur
• Einteiltung von Organismen nach Stoff- und Energiestoffwechsel  Licht => Phototroph chem. Stoffumsetzung => chemotroph Kohlenstoffquelle: anorganisch => autotroph, organisch => heterotroph Elektronendonor: anorganisch => litotroph, organisch => heterotroph
• Toleranzkurve: Einteilung nach Breite stenök, stenopotent => enge Toleranz z.B. Panda, Koala euryök, eurypotent => breite Toleranz z.B. Schwein, Ratte
• Differenzierung in fundamentale und realsierte Nische Fundamentale Nische: Raum mit allen abiotischen Faktoren, Nahrungsressourcen ohne Interspezifische Konkurrenz ist theoretisches Konstrukt da fundamentale Nische nur unter Laborbedingungen exsistieren kann Realisierte Nische: Raum der übrig bleibt (von der fundamentalen Nische) wenn biotische Interaktionen berücksichtigt werden
• n - dimensionales Hypervolumen jede Art benötigt zum Überleben viele verschiedene Ressourcen/Faktoren jeder n- Faktor (Ressource) bildet eine n- Dimension diese n- Dimensionen bilden zusammen den n- dimensionalen Hyperraum dieser wird durch die Grenzen, innerhalb derer das Überleben einer Art gesichert ist definiert
• Was passiert mit der Energie beim Gang durch die Trophie-Ebenen? wird verbraucht für Respiration zum Aufbau körpereigener Biomasse
• Salinität als abiotischer Faktor: (Pflanzen) höhere Pflanzen  verfügen meist über kein spezifisches Organ zur Osmoregulation mit Ausnahme der Mangrove (Salzdrüsen) Salzaufnahme sonst über Wurzelhaare reguliert

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