Ökologie (Fach) / aaa (Lektion)

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• Was ist Ökologie ? the distribution and abundance of organisms-the interactions among organisms, and -the interactions between organisms and transformation and fluxes of energy. Lebensgemeinschaft von Organismen in einem System-Stoff und Energietransfer innerhalb des Systems und nach außen
• Verteilung von Organismen Zufällig-Gleichmäßig-Aggregiert / Geklumpt
• Abundanz von Organismen Dichte von Organismen pro Flächen-oder Raumeinheit Faustregel für Tiere:  Je größer Körpergewicht, um so geringer Abundanz
• Interaktionen zwischen Organismen Trophische Interaktionen= Nahrungsbeziehungen 1. Trophie Ebene: Pflanzen 2. Trophie Ebene: Herbivore 3. Trophie Ebene: Carnivore Kommunikation zwischen Organismen Akustisch z.B. Vögel, GrillenVisuell: z.B. Raubkatzen, HonigbieneChemisch:olfaktorisch (= über Geruch)z.B. Hunde, Insekten taktil (über chemische Kontaktreize) z.B. Insekten z.B. Konkurrenzbeziehungen Konkurrenz um Ressourcen: z.B. Raum, Nahrung, Partner intraspezifische Konkurrenz    interspezifische Konkurenz
• Interaktionen zwischen Organismen Ökologische Forschungsrichtungen Aus der Perspektive einzelner Arten: AutökologieAus der Perspektive von Populationen: Demökologie / PopulationsökologieAus der Perspektive eines Ökosystems: ÖkosystemforschungAus der Perspektive von Lebensgemeinschaften: Synökologie / Community Ecology
• Individuen einer Art nicht alle gleich: Individuen einer Art nicht alle gleich: Genotypen:Genetisch fixierter Typus einer Art; Variationsbreite innerhalb der Art: genotypische PlastizitätPhänotypen:Erscheinungstyp einer Art gleichen oder unterschiedlichen GenotypsVariationsbreite innerhalb der Art: phänotypische PlastizitätÖkotypen:Genotyp, der sich an bestimmte ökologische Faktoren angepasst hat
• Was ist eine Art ? Eine Art ist „eine Gruppe sich miteinander kreuzender natürlicherPopulationen, die reproduktiv von anderen solchen Gruppen isoliert ist“. Impliziert: Nachkommen kreuzender Populationen sind fertil.
• Was ist eine Population ? Eine Population ist eine Fortpflanzungsgemeinschaft einer Art
• Populationsökologie z.B.: PopulationsgenetikGenetische Zusammensetzung von Populationen in Abhängigkeit von ökologischen Faktoren z.B.: EpidemiologieAusbreitung von Krankheitserregern in Abhängigkeit von molekularen und ökologischen Faktoren
• Was ist eine Lebensgemeinschaft ? Möbius 1877: Lebensgemeinschaft = Biozönose (Community)= Gemeinschaft von Populationen verschiedener Arten in einem bestimmten Lebensraum
• Was ist ein Lebensraum ? Lebensraum einer Biozönose= Biotop(engl. = habitat) Lebensraum einer Art= Habitat Lebensraum einer Art= ökologische Nische
• Was ist ein Ökosystem ? Die Biozönose in ihrem Biotop stellt ein Ökosystem dar.
• Teich Biozönose: Fische, Insekten, Vögel, Algen, Mikroorganismen etc.Biotop:Teich (mit seinen verschiedenen Zonen): Ufer, Freiwasser, etc.Ökosystem:Teich mit all seinen Organismen
• Termitendarm Biozönose: Mikroorganismen, Protozoen.Biotop:DarmtraktÖkosystem:Termitendarm mit all seinen darin lebenden Organismen
• Eine Biozönose kann strukturiert werden durch Trophie-Ebenen:1. Trophie-Ebene: Primärproduzenten Pflanzen2. Trophie-Ebene:Herbivore3. Trophie-Ebene: Carnivore 1. Ordnung4. Trophie-Ebene: Carnivore 2. Ordnung etc... Gilden:-Gruppe von Arten mit ähnlicher Funktion im Ökosystem-Nahrungsgilde:Gruppe von Arten, die ähnliche Ressourcen nutzen -Arten müssen NICHT näher verwandt sein
• Ökosystem Ein Ökosystem ....ist ein....Wirkungsgefüge.. von Organismen....mit seinen abiotischen Faktoren.....das sich zu einem übergeordneten Ganzen zusammenfügt.
• Grundregeln für das Zusammenleben von Organismen in Gemeinschaften Biozönotische Grundgesetze Vielseitige Lebensbedingungen ermöglichen eine große Artenvielfalt (Biodiversität), jedoch meist mit geringen Individuenzahlen der einzelnen Arten Impliziert Hypothese: viele Habitate, viele Arten Einseitige und extreme Lebensbedingungen resultieren in einer Artenarmut.Allerdings können die wenigen, die Bedingungen tolerierenden Arten in größter Individuendichte vorhanden sein Impliziert: nur wenige Spezialisten sind an extreme Bedingungen angepasst (z.B. Salzsee In extremen Lebensräumen dominieren stärker spezialisierte Arten (Krogerus-Regel) Je kontinuierlicher sich Milieubedingungen in einem Lebensraum entwickelt haben,je länger gleichartige Umweltbedingungen herrschen,um so artenreicher, ausgeglichener und stabiler kann seine Lebensgemeinschaft sein
• Sukzession und Klimax Die Zusammensetzung einer Lebensgemeinschaft ist nicht konstant, sondern unterliegt Sukzessionen. Der verhältnismäßig stabile Endzustand wird Klimax genannt.
• Mosaikzyklus - Theorie Eine über einen längeren Zeitraum betrachtete stabile Biozönose unterliegt Miniatursukzessionen: es gibt stets ein Mosaik von Miniatursukzessionen.
• Biom Ein Biom is die Gesamtheit der Biozönosen eines Großklimabereiches
• the interactions between organisms and transformation and fluxes of energy. Energie und Stoffflüsse in offenen Systemen werden maßgeblich bestimmt durch trophische Beziehungen
• Nahrungsnetze: Komplexe Nahrungsbeziehungender Organismen untereinander-Herbivore-Carnivore-Detritivore-Omnivore
• Biomassepyramide: Abnehmende Biomasse mit zunehmender Trophie Ebene
• Ökologischer Wirkungsgrad: Faustregel （Biomasse Trophie-Ebene N+1）/（Biomasse Trophie-Ebene N）x 100 = ca. 10 %
• Wo geht Biomasse und Energie beim „Gang durch die Trophie-Ebenen“ hin ? -Energie wird für Respiration verbraucht-Energie wird zum Aufbau von körpereigener Biomasse verbraucht-Energie wird durch körperliche Aktivitäten / Transpiration verbraucht-Biomasse: Verwendung zum Aufbau des Organismus-Trophie-Ebene N+1 nimmt nicht immer alle Biomasse von Trophie-Ebene N auf-Biomasse: Ausscheidung Stoffwechselendprodukte / Unverdauliches
• Woher kommt Biomasse und Energie in einem Ökosystem ? Sonnenenergie und pflanzliche Primärproduktion Eintrag von Biomasse in ein System: Einwanderung von Organismen Eintrag von toter Biomasse (z.B. Laubfall in ein Gewässer)
• Autochtone Biozönosen -„selbständige“ Biozönosen, die nicht auf Eintrag von außen angewiesen sind-z.B. Wälder, Wiesen, Seen
• Allochtone Biozönosen: -Lebensgemeinschaften ohne „eigene“ Primärproduzenten-d.h., Bedingungen, die für pflanzliches Wachstum ungeeignet sind-z.B. Tiefsee ohne ausreichendes Licht für pflanzliches Wachstum: Organismen ernähren sich u.a. von absinkendem toten pflanzl. Material -z.B. Höhlen: eingetragenes organisches Material von z.B. Fledermäusen bietet Detritus für Detrivore, die ihrerseits von Carnivorengefressen werden
• Maßeinheiten Für Energie 1 Joule (J) = 1 Wattsekunde (W s) = 0.24 Kalorien (cal)1 Kilowattstunde (kW h) = 3600 kJ = 860 kcal
• Maßeinheiten Für Biomasse: Als Frischgewicht (FW) = fresh weight (FW)Als Trockengewicht (TW) = dry weight (DW 1 g TG m-2= 10-2t ha -1 1 t ha-1= 100 g m-2 1 g organ. TG = ca. 0.45 g Kohlenstoff (C)
• Für Lichtintensität Photonenflussdichte: E m-2s-1(Einstein pro Quadratmeter und Sekunde) Photosynthetisch aktive Strahlung = PAR (ca. 400 –750 nm): 1 μE m-2s-1= ca. 0. 25 W m-2    1 μE = 10-6mol Photonen Strahlungsmessgeräten
• Wie kann man die Primärproduktion messen ? Sauerstoffmessung in aquatischen Systemen Messung der Sauerstoffproduktion im Zuge der PhotosyntheseWasserprobe (1) in belichtete Flasche: Photosynthese / SauerstoffproduktionWasserprobe (2) in dunkle Flasche: keine Photosynthese / Atmung / SauerstoffzehrungSubtraktion des Dunkelwertes vom Hellwert: Nettophotosyntheseaktivität(kann in Joule oder g Kohlenstoff umgerechnet werden) Messung mit z.B. Sauerstoff-sensitiven Elektroden
• Wie kann man die Nahrungsnutzung messen ? 1.Wachstumsindex (growth rate = GR)Gewichtszunahme (G) pro Zeit (T) und Körpergewicht (W) GR = G / (T x W) 2. Konsumptionsindex (consumption index = CI): Aufgenommene Nahrung (F) pro Zeit (T) und Körpergewicht (W)CI (%) = (F / (T x W)) x 100 3. Konversionsindex (efficiency of conversion of ingested food = ECI) Gewichtszunahme (G) pro Nahrungsmenge (F))ECI (%) = (G / F)x 100 4. Geschätzte Verdaulichkeit (approximate digestability = AD)Verhältnis zwischen aufgenommener Nahrung (F) und produzierten Kot (K)AD (%) = ((F –K) / F )x 100 5. Konversionsindex (efficiency of conversion of digested food = ECD)Gewichtszunahme (G) pro aufgenommener Nahrungsmenge (F) minus Kot (K)ECD (%) = ((G / F–K))x 100
• Wie können Hypothesen überprüft werden ? 1. Experimente können klären, ob eine Korrelation = Kausalität ist 2. Statistische Absicherungvon experimentell erhobenen Daten zur Klärung der Frage, ob ein Zufallsbefund vorliegt oder eine Regelmäßigkeit: d.h. man braucht repräsentative Stichproben:  signifikantes Ergebnis
• Was ist notwendig für Erklärung : Proximat (Wie ? ) Ultimat (Warum?)
• In welchen ökologischen Studien-Ansätzen gibt es die meiste Variabilität? Mehr Variabilität je höher der Realismus ist• Warum: Komplexität (mehr Faktoren)
• Teststärke = Power Power ist die Wahrscheinlichkeit einen tatsächlich vorliegenden Unterschied auch zu erkennen (Power = 1-β; beta = Fehler 2. Art)
• Wovon hängt das Statistische Power ab? Unser alpha (P = 0.05) Die Stichprobenzahl Die Variabilität Die Effekt-Größe
• Sampling design Simple random sampling Stratified random sampling Systematisches sampling
• Warum braucht man Wiederholungen/ replicates? No one would now dream of testing the response to a treatment by comparing two plots, one treated and the other untreated.
• Was genau ist ein replicate/ Wiederholung? Das Objekt auf das eine Behandlung angewandt wird = experimentelle Einheit = (echtes) Replikat• Replikate müssen voneinander unabhängig sein
• Was ist eine Art ? Morphospezies Konzept-Eine Art ist eine Gruppe von Individuen oder Populationen, die sich durch morphologische Merkmale von anderen unterscheidet. Ökospezies Konzept-Eine Art ist eine Gruppe von Individuen oder Populationen, die eine für sie jeweils sehr spezifische ökologische Nische besetzt Biospezies Konzept-Evolutionäres Konzept Eine Art ist eine Gruppe von Individuen oder Populationen, die sich miteinander fortpflanzenund fertile Nachkommen bilden können. 
• Was sind die Evolutionsfaktoren ? Mutationen-Rekombination -Selektion: verschiedene Selektionsformen-Genetische Drift
• Welche geographischen Gegebenheiten sind relevant ? allopatrische Artbildung-sympatrische Artbildung
• Wie wird eine Art systematisch einsortiert ? Binominalsystem Binominale Nomenklatur
• Was ist eine Art ?Das Evolutionäre Artkonzept (Paläontologisches Konzept) Eine Art ist eine Entwicklungslinie(= Abfolge voneinander abstammenderPopulationen/Generationen), die unabhängig von anderen Linien evolviert ist. Die Existenz einer Art beginnt nach einer Artaufspaltung und endet, wenn alle Individuen der Linie ausgestorben sind, oder wenneine neue Artaufspaltung stattgefunden hat 
• Mutationen als Evolutionsfaktor Genommutation:Änderung im Genom: Veränderung der Chromosomenzahl: Euploidie Chromosomenmutation: Mikroskopisch sichtbare Veränderung an einem Chromosomz.B. durch Teilbruch Genmutation: -Veränderung von Nukleotiden: es entsteht ein neues Allel-Punktmutation: wenn sich nur ein Nukleotid ändert (z.B. Sichelzellenanämie
• Selektion als Evolutionsfaktor Natürliche Selektion Abiotische und biotische Selektionsfaktoren Sexuelle Selektion
• Woran erkennt das Weibchen geeignete Männchen ? run awayHypothese und sexy sonHyothesez.B. Pfau- handicapHypothese- evolutionäre Sackgasse (evolutionary dead end)Hypothese
• Selektion als Evolutionsfaktor Stabilisierende Selektion Gerichtete Selektion Disruptive Selektion

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