Ökologie ist die Lehre von den Wechselbeziehungen der Tiere und Pflanzen untereinander und mit ihrer belebten und unbelebten Umwelt.
Man unterscheidet unbelebte (abiotische) Ökologiefaktoren wie Temperatur, Feuchtigkeit, Windverhältnisse, Bodenbeschaffenheit und biotische (belebte) Ökologiefaktoren wie Feinde, Nahrung bzw. Beute, Parasiten usw.
In der Ökologie begegnen uns viele neue Fachbegriffe.
Hier geht es zu einem online-Nachschlagewerk mit guten Definitionen.
Man unterteilt heute die Ökologie als Wissenschaft in Teilbereiche:
Hier ist zum Einstieg ein Film über den Luchs.
Optimumskurven
Verschiedene Arten sind unterschiedlich tolerant gegenüber den abiotischen Faktoren, z.B. der Temperatur. In der Ökologie wird dies mit Hilfe von Toleranzkurven dargestellt.
Hier ist ein verständlicher Artikel über die Toleranzkurven mit guten Begriffsdefinitionen.
Die Temperatur ist sicher der abiotische Faktor mit der größten Bedeutung.
Für in Mitteleuropa lebende Tiere und Pflanzen ist das Überstehen der kalten Jahreszeit mit Frost die größte Hürde. So zeigen alle hier lebenden Tier- und Pflanzenarten spezifische Anpassungen bzw. Überwinterungsstrategien.
Anbei ein Auszug aus meinem Skript und einige interessante Links.
The simple biology: Allensche Regel auf you tube
The simple biology: Bergmannsche Regel auf you tube
Überwinterungsstrategien bei Pflanzen
Hier ist ein Spektrum-Artikel zur Überwinterung bei Pflanzen und Tieren
Tiergeographische Regeln:
Für uns besonders wichtig: Allensche Regel und Bergmannsche Regel.
Wikipedia: Ökogeographische Regeln
Ökologische Potenz
Die ökologische Potenz (oder ökolog. Toleranz) gibr an, in welchem Wertebereich eines bestimmtent wird. Umweltfaktors eine Arte (über einen längeren Zeitraum) gedeihen bzw. überleben kann.
Man unterscheidet davon die physiologische Potenz, die im Versuchlabor unter experimentellen Bedingungen ermittelt wird. Dabei werden i.d.R. alle nicht zu untersuchenden Faktoren (bzw. Parameter) konstant bzw. optimal gehalten.
Die Begriffe euryök (breite ökolog. Toleranz) und stenök werden häufig auch auf Einzelfaktoren bezogen (z.B. . eurytherm und stenotherm).
Gesetz vom limitierenden Faktor (Minimumgesetz)
Der ökologische Faktor, der am weitesten vom Optimum entfernt ist, begrenzt das tatsächliche Wachstum / die tatsächliche Verbreitung.
Hier geht es zum Telekolleg Biologie zum Thema Ökologie.
Hier geht es zum Telekolleg Biologie zum Thema Ökosyst.me im Wandel.
Licht als Faktor spielt insbesondere für die Pflanzen eine große Rolle (Abhänigkeit der Fotosynthese vom Faktor Licht.
Bei Tieren spielt der Tag-Nacht-Wechsel eine große Rolle. So gibt es tagaktive und nachtaktive Tiere. Aber auch die Tageslänge kann von Bedeutung sein z.B. für die Auslösung des Zugverhaltens bei Zugvögeln.
Hier geht es zur Seite über Licht bei Ulrich Hellmich.
Vergleich Lichtpflanzen und Schattenpflanzen als Tabelle
Ausführlicher Artikel über Licht- und Schattenpflanzen mit Abbildungen
Fotosyntheseleistung von Licht- und Schattenpflanzen
Hier ist ein online-Selbstlernkurs zur Fotosynthese
Film über Fotosynthese von the simple biology
Ausführlicher Erklärfilm über die Fotosynthese
Unten ist ein Auszug aus meinem Skript.
Wasser bzw. die Bodenfeuchtigkeit ist für Pflanzen einer der wichtigsten unbelebten Faktoren. Aber auch die Tiere sind vom Wasser abhänigig, sogar die Wüstenbewohner.
Moose und Flechten sind poikilohydrisch (wechselfeucht): Wasserhaushalt abhängig von äußeren Bedingungen.
Andere Pflanzen (homoiohydrisch = gleichfeucht) sind weitgehend unabhängig, regulieren Wasserabgabe und Gasaustausch
Grobe Regel:
Je trockener der Standort,
· umso mehr trockenes Festigungsgewebe
· umso verzweigtere und tiefer gehende Wurzeln
Nach der Anpassung an die unterschiedlichen Feuchtigkeitsbedingungen unterscheidet man
Betrachten Sie dazu auch die Abbildungen über den unterschiedlichen Blattaufbau in Ihrem Buch.
Hier sind die unterschiedlichen Blattquerschnitte mit Übungen
Hier ist ein Artikel über den Wassertransport in der Pflanze mit HIlfe des Transpirationssogs.
Umweltfaktor Salzgehalt
Halophyten
Pflanzen, die auf Salzböden wachsen
• Auf Salzböden ist die Wasseraufnahme durch die Wurzel erschwert (nach den Gesetzen der Osmose dringt das Wasser immer zum Ort höhere Konzentration an gelösten Stoffen).
• Halophyten findet man auch an Straßenrändern!
Strategien der Halophyten:
• Salzspeicherer speichern Salz => Erhöhung des osmot. Drucks in den Zellen
• Salzsukkulenten sammeln Wasser in dickfleischigen Sprossen oder Blättern
• Salzausscheider geben Salz über spezielle Drüsen oder Abwurf von mit Salz angereicherten Pflanzenteilen ab
• Salzausschließer verhindern die Aufnahme des Salzes, bei ihnen ist die Zuckerkonz. in Wurzelzellen erhöht
Anpassungen an das Leben im Salzwasser bei Tieren
• Hohltiere (Quallen, Polypen) Ringelwürmer, Stachelhäuter, Weichtiere (Schnecken, Muscheln, Tintenfische) sind
poikilosmotisch: innerer Salzgehalt = äußerer Salzgehalt
• homoiosmotische Tiere betreiben Osmoregulation
Boden
Bei Bodenuntersuchungen schaut man sich zunächst die Horizontierung an.
Hier ist ein gut verständlicher Artikel mit Abbildungen.
Zeigerarten
Häufig kann man vom Vorkommen bestimmter Pflanzen auf die Unweltbedingungen schließen. Arten, die eine geringe ökologische Potenz gegenüber einem bestimmten Faktor aufweisen (stenök), dienen daher häufig als Bioindikatoren (Zeigerarten).
So ist die Brennessel ein Stickstoff-Zeiger, sie wächst nur auf Böden mit hohem Stickstoffgehalt.
Hier sind weitere Informationen und Beispiele zu Zeigerpflanzen
Die Ökologische Nische einer Art
Als Ökologische Nische bezeichnet man die Gesamtheit aller biotischen und abiotischen Umweltfaktoren, die das Überleben einer Art beeinflussen bzw. die Ansprüche einer Art an ihre Umwelt.
Dabei können zwei Arten per Definition nie dieselbe ökologische Nische besetzen, wohl aber eine analoge oder ähnliche.
In der Literatur findet man häufig auch den Begriff „ ökologische Planstelle“ innerhalb der Lebensgemeinschaft der verschiedenen Organismen im jeweiligen Biotop.
Hier ist eine ausführliche Erläuterung in der Wikipedia
Populationsökologie
Wachstum von Populationen
Umweltwiderstand: auf die Population einwirkende dämpfende Faktoren (Feinde, Parasiten, Konkurrenten…)
Wachstumsrate: Differenz zwischen Geburtenzahl („Schlupfzahl“) und Sterbezahl
Wachstum gelingt immer bis zur Kapazitätsgrenze. Dort geht die Wachstumsrate gegen null.
Abundanz = Populationsdichte = Anzahl der Individuen in einer Population
Dispersion = Verbreitung, Ausbreitung
Vermehrungsstrategien
K-Strategen
r-Strategen
Brutpflege: Die Eltern kümmern sich auch nach der Geburt/dem Schlupf um ihren Nachwuchs. Beispiel Vögel, Säugetiere
Brutfürsorge: Die
Eltern versorgen den Nachwuchs (die Eier) z.B. mit Nahrung oder sorgen für besonderen Schutz, kümmern sich aber nach der Geburt nicht weiter.
Beispiel: Meeresschildkröten, viele Spinnen
Zwischen einem Räuber und seiner Beute besteht eine typische Räuber-Beute-Beziehung.
Ein direkter Zusammenhang der Populationsgrößen lässt sich jedoch nur dann feststellen, wenn der Räuber im Idealfall ausschließlich diese eine Beutetierart frisst und umgekehrt für das Beutetier auch nur dieser eine Räuber von Bedeutung ist.
In diesem Fall gelten die Lotka-Volterra-Regeln.
Zur Veranschaulichung: Kurzer Film wer frisst wen?
Ein Parasit ist ein Organismus, der auf Kosten eines Individuums einer anderen Art (Wirt) lebt, sich von ihm ernährt und ihm schadet.
Kommt der Wirt dabei in jedem Fall um, spricht man von einem Parasitoid (Beispiel: Schlupfwespe)
Man unterscheidet:
Ein Rinderbandwurm ist somit ein stationärer Endoparasit, eine Stechmücke ein temporärer Ektoparasit.
Hier geht es zu einem Quarks und Co zum Thema Parasiten.
Eine Symbiose ist eine Lebensgemeinschaft zweier Organismen unterschiedlicher Art zu beiderseitigem Nutzen.
Beispiele:
Bei einer Karpose hat die eine Art einen Vorteil, die andere Art keinen Vorteil, aber auch keinen Nachteil
Dichteabhängige und dichteunabhängige Faktoren
Das sind Begriffe aus der Populationsdynamik/Populationsökologie und nicht direkt gleichzusetzen mit abiotischen und biotischen Faktoren.
Man unterteilt Faktoren die auf Populationen einwirken in dichteunabhängige- und dichteabhängige Faktoren.
Dichteabhängig ist ein Faktor wenn er in Verbindung mit der Anzahl der Individuen einer Population steht, also von der Größe der Population abhängt..
Beispiele:
Dichteunabhängig ist ein Faktor, wenn er nichts mit der Anzahl der Individuen einer Population zu tun hat.
Dazu zählen also alle abiotischen Faktoren, aber auch folgende biotische Faktoren:
Tarnung bedeutet, dass eine Art an ihren Untergrund so angepasst ist, dass sie für einen potentiellen Feind (oder ein potentielles Beutetier nicht so leicht erkennbar ist.
Mimese ist eine Nachahmungstracht, hier werden Gegenstände aus der Umgebung nachgeahmt.
Mimikry ist eine Scheinwarntracht. Eine wehrhafte, giftige oder übelschmeckende Art wird nachgeahmt, um einen potentiellen Fressfeind abzuschrecken.
Wikipedia-Artikel zur Tarnung mit vielen Beispielen im Bild.
Stoffkreisläufe
Stickstoffkreislauf
Hier ist eine gut verständliche Abbildung
Hier geht es zu einer verständlichen Animation auf you tube.
Hier ist ein ausführlicherer Vortrag
Der Kohlenstoffkreislauf besteht aus mehreren Teilschritten:
Die wichtigsten sind die sogenannte Assimilation (Aufnahme) von CO2 durch Pflanzen in der Photosynthese, und der entgegengesetze Vorgang, die Respiration (Veratmung) des von den Pflanzen produzierten Sauerstoffs zu CO2. Hierbei wird auch die direkte Kupplung des Kohlenstoffkreislaufs mit dem Sauerstoffkreislauf deutlich. Indem der Mensch mit Kohle, Öl und Gas fest im Boden gebundenen Kohlenstoff verbrennt und so in CO2 umwandelt, trägt er dazu bei, dass sich das Treibhausgas in der Atmosphäre anreichert. Hier ist ein Artikel mit Abbildung dazu. Hier ein Artkel vom Spektrum der Wissenschaft. Hier ist ein Erklärvideo von the simple biology
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Hier geht es zum umfangreichen Wikipedia-Artikel zum Ökosystem Wald.
Hier ist ein Film von Planet Wissen.
Hier geht es zum Quarks und Co: Wie geht es unserem Wald?
Stockwerke des Waldes
Man unterscheidet
Energiefluss im Ökosystem
Produzenten - Konsumenten - Destruenten
Hier ein Erklärvideo von Lernhife
Die typischen Phasen der Sukzession sind:
Initialphase - Folgephase - Klimaxstadium
Hier ist gut verständliches Material über die Sukzession beim Wald
Hier geht es zu einem Wikipedia-Artikel zu diesem Thema.
Hier ist eine gut verständliche Seite über den tropischen Regenwald (Sek I Niveau)
Hier geht es zum ausführlichen Wikipedia-Artikel über den tropischen Regenwald
Doku: Die Einzigartigkeit des Regenwaldes und die Zerstörung durch den Menschen
Mensch und Ökosystem
Der Mensch hat sich die Umwelt so gestaltet, wie er es für richtig hält. Dabei werden natürliche Ressourcen ausgebeutet.
Um landwirtschaftliche Flächen zu bekommen, wird Wald gerodet, der Boden wird bearbeitet mit Maschinen, die große Mengen an Energie verbrauchen.
„Leben in intakten Kreisläufen“ – Gottfried der Aussteiger
Landwirtschaft
Populationsökologie und Pflanzenschutz: Chemische und biologische Schädlingsbekämpfung
In der konventionellen Landwirtschaft wird immer noch auf die Chemie gesetzt:
· Insektizide gegen „Schädlinge“
· Herbizide gegen Konkurrenten.
Insektizide wirken zwar zunächst schnell, es werden aber auch viele „nützliche“ Insektenarten in Mitleidenschaft gezogen.
Zudem erholen sich gemäß der 3. Lotka-Volterra-Regel die „Schädlinge“ immer schneller als ihre natürlichen Feinde.
Die Biologische Schädlingsbekämpfung setzt dagegen auf die Bekämpfung durch natürliche Feinde oder Parasiten.
Herbizide bewirken häufig eine Vergiftung des Bodens.
So ist besonders das Herbizid Glyphosat in Verruf gekommen, ein Verbot EU-weit wird diskutiert.
Neobiota - Biologische Invasion
Neobiota = Arten, die sich durch menschliche Einflussnahme in einem Gebiet etabliert haben, in dem sie zuvor nicht heimisch waren. (Stichjahr 1492)
· Neophyten (Pflanzen) z.B. Riesenbärenklau, Drüsiges Springkraut
· Neozoen (Tiere) z.B. Waschbär, Gründel, Wanderratte, Kartoffelkäfer
· Neomyceten (Pilze) z.B. Mehltau
Hier ist ein Artikel in der Wikipedia zu diesem Thema
Hier ist ein Erklärfilm von the simple biology
Biodiversität
ca. 2 Mio Arten sind bekannt (beschrieben), man schätzt die tatsächliche Artenzahl aber auf ein Vielfaches
Artenvielfalt
- Hotspots mit bes. hoher Artenvielfalt: Korallenriff, Tropischer Regenwald
genetische Vielfalt innerhalb einer Art
- genetische Vielfalt sorgt für Variabilität und somit einer höhere Flexibilität bzw. Fitness, geringere Anfälligkeit der Art für Veränderungen der Umweltbedingungen
Vielfalt von Ökosystemen (z.B. Meer, Wald, Wiese, Wüste, See...)
Vielfalt in Gefahr
"Rote Liste" der bedrohten Tier- und Pflanzenarten
Einfluss des Menschen
siehe auch Klett S. 232/233
Ökologischer Fußabdruck