Ökologie - Begriffe der Ökologie (Abiturvorbereitung)

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Ökologie

Gliederung / Inhalt

  1. Definition des Begriffes „Ökologie“
  2. Einwirkung abiotischer und biotischer Umweltfaktoren auf Lebewesen
  3. Abiotische Umweltfaktoren
  4. Biotische Umweltfaktoren
  5. Populationsökologie
  6. Stabilität und Veränderung von Ökosystemen

1. Definition des Begriffes „Ökologie“

Die Ökologie untersucht die Wechselbeziehungen der Lebewesen untereinander und mit ihrer Umwelt. Sie beschäftigt sich mit den Wirkungen abiotischer und biotischer Umweltfaktoren auf Einzelorganismen, aber auch auf Population. Sie betrachtet zudem die Struktur und Funktion der verschiedenen Ökosysteme. Global ausgerichtet untersucht sie die gesamte Biosphäre mit dem Ziel, sie zu schützen und zu erhalten.

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2. Einwirkung abiotischer und biotischer Umweltfaktoren auf Lebewesen

Glossar:

  • Abiotische Umweltfaktoren: Faktoren der unbelebten Umwelt wie etwa Temperatur, Licht, Wasser oder der pH-Wert
  • Biotische Umweltfaktoren: Als biotisch werden Umweltfaktoren zusammengefasst, an denen Lebewesen erkennbar beteiligt sind. Sie ergeben sich aus den Wechselwirkungen zwischen einzelnen Arten innerhalb eines Ökosystems. Beispiele für biotische Faktoren sind Konkurrenz, Symbiose, Parasitismus, Räuber-Beute Beziehungen, soziale Verbände und Sexualpartner.
  • Intraspezifische Umweltfaktoren: Einfluss von Individuen der eigenen Art
  • Interspezifische Umweltfaktoren: Einfluss von einer anderen Art
  • Biotop = Lebensraum = Biozönose
  • Standort: fester Ort
  • Habitat: bewegliches Gebiet
  • Homöostase: gleiche Bedingungen im Körper aufrechtzuerhalten
  • Gleichwarme Tiere: regulieren ihre Körpertemperatur und sind daher unabhängiger von der Umgebungstemperatur
  • Wechselwarme Tiere: sie gleichen ihre Körpertemperatur der Umgebungstemperatur an
  • Population: Alle Individuen einer Art, die im gleichen Habitat leben und eine Fortpflanzungsgemeinschaft bilden
  • Biozönose: Gesamtheit aller im gleichen Biotop lebenden Organismen
  • Lebensgemeinschaft: Biotop + Biozönose = Ökosystem
  • Biosphäre = Gemeinsamkeit aller Ökosysteme
  • Produzent: Anfang einer Nahrungskette. Dazu gehören Organismen, die mithilfe der Fotosynthese oder Chemosynthese aus anorganischen Substanzen organische Stoffe synthetisieren können
  • Konsumenten: nächste Stufe in der Nahrungskette
  • Destruenten: höchste Stufe der Nahrungskette
  • Habitat: ein bestimmtes Gebiet in dem sich ein Lebewesen bewegt
  • Biotop: Lebensraum

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3. Abiotische Umweltfaktoren

3.1. Ökologische Potenz

Glossar:

  • Toleranzbereich: Besteht aus Präferendum und Pessima
  • Präferendum: Der Bereich, in welchem etwas bevorzugt vorkommt
  • Pessima: Kann überleben, kann sich jedoch nicht mehr fortpflanzen
  • Optimum: optimaler Wert eines Umweltfaktors für das Vorkommen einer Art
  • Physiologische Potenz: In welchen Umweltfaktoren eine Art überleben kann und in welchen Bereichen man eine Art häufig wiederfinden kann
  • Ökologische Potenz: Wenn die physiologische Potenz durch Konkurrenz eingeschränkt wird, spricht man von der ökologischen Potenz
  • Stenök: eine kleine ökologische Potenz
  • Euryök: eine große ökologische Potenz
  • Zeigerpflanze: Kennzeichnende Pflanze für einen bestimmten abiotischen Faktor

3.2. Bergmann-Regel und Allen-Regel

Einfluss der Temperatur auf Lebewesen

Glossar:

  • homoiotherm: Gleichwarme Tiere
  • Poikilotherm: Wechselwarme Tiere
  • Endotherme - Homoiotherme Tiere
  • Ektotherm - Poikilotherme Tiere
  • Bergmannsche Regel: Besagt, dass in kälteren Gebieten Artgenossen und nahe Verwandte größer sind (gilt nur für homoiotherme Tiere)
  • Allensche Regel: Besagt, dass die Körperanhänge in kälteren Gebieten von Artgenossen und nahen Verwandte kleiner sind (gilt nur für homoiotherme Tiere)

3.3. Gesetz des Minimums

Besagt, dass jedes Lebewesen bestimmte Umweltfaktoren hat, welche es beansprucht. Es gibt immer einen Umweltfaktor, welcher am geringsten ist.

Liebig’schen Fass

Solange sich der geringste Faktor nicht verbessert, wird sich auch in den Lebensumständen nichts verändern. Die einzelnen Umweltfaktoren werden durch Holzstücke, verschiedener Längen, umhüllt. Da aber ein Umweltfaktor in der Skizze, eindeutig kürzer ist, führt es dazu, dass es nicht möglich ist, das Fass mit Wasser bis zum „Optimum“ zu füllen, da dieses eine kürzeres Holzstück ist. → in diesem Fall ist der abiotische Faktor das Wasser. Faktor der am meisten vom Optimum abweicht, begrenzt das Wachstum am meisten → limitierender Faktor. Eine Pflanze kann nur dann wachsen, wenn alle Umweltfaktor in einem ungefähr gleichen abiotischen Faktor vorhanden sind.

Der Faktor, welche am stärksten vom Optimum abweicht, begrenzt das Wachstum rasant → es wird limitiert.

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4. Biotische Umweltfaktoren

4.1. Konkurrenz

Glossar:

  • Konkurrenz: Wenn verschiedene Arten die gleichen Ressourcen benötigen / beanspruchen und diese begrenzt sind
  • Intraspezifische Konkurrenz: Konkurrenz zwischen der gleichen Art nennt man intraspezifische Konkurrenz
  • Interspezifische Konkurrenz: Konkurrenz zwischen zwei verschiedenen Arten nennt man interspezifische Konkurrenz
  • Reviere: Eigener Bereich, gebildet durch Angst vor Konkurrenz - ein besetztes Revier
  • Aktionsraum: Gebiet, in welchem ein Tier normalerweise aktiv ist

4.2. Räuber-Beute-Beziehungen

Glossar:

  • Räuber-Beute-Beziehungen: Ermordung zwischen unterschiedlichen Arten, um zu überleben
  • Räuber: Als Räuber oder Fressfeinde bezeichnet man Lebewesen, die andere fangen und sie entweder sofort oder kurz danach töten
  • Koevolution: Verbesserung der Anpassung an die Gefahren und Techniken - Während die Räuber haben ihre Jagdtechniken verbessert, hat die Beute ihre Schutzmechanismen ausgebaut
  • Schutzmechanismus: Schutz vor Räubern → z. B. Fluchttechniken, Laufgeschwindigkeit → Warntrachten: z. B. Wespen
  • Tarntrachten: Sieht aus wie eine Warntracht, wird jedoch hauptsächlich von harmlosen Lebewesen zum Schutz genutzt → Illusion

4.3. Parasitismus

Glossar:

  • Parasiten: Lebewesen, welche anderen Organismen Stoffe entziehen, Gewebe zerstören oder giftige Stoffe abgeben (griechisch: para (neben), Sitos (Essen))
  • Wirt: Der Geschädigte, welcher die Stoffe an den Parasiten weitergibt / verliert
  • Parasitoide: Ermorden die Wirte während des Schlüpfens → Beispiel: Schlupfwespen legen ihre Eier in den Schmetterlingsraupen ab. Die aus den Eiern geschlüpften Larven fressen die Raupen dann von innen heraus auf
  • Ektoparasiten: Halten sich an den Körperflächen der Wirte auf und ernähren sich von den Eiweißbestandteilen seiner Haare oder Federn oder von seinem Blut. Bsp. Zecken - Endoparasiten: Leben in Inneren eines Wirtes Bsp. Bandwürmer
  • Wirts- und Generationswechsel: Parasiten ändern ihren Wirt und können dennoch weiter leben - Vollparasiten: Nimmt alle möglichen Nährstoffe von seinem Wirt auf (pflanzlicher Parasit? - Halbparasiten: Betreibt selbst Fotosynthese und nimmt über ein Saugorgan nur Wasser und die darin gelösten Mineralsalze auf (pflanzlicher Parasit)

4.4. Symbiose

Glossar:

  • Symbiose: Beziehung zwischen verschiedenen Arten zum gegenseitigen Vorteil
  • Putzsymbiose: Der eine Partner befreit den anderen Partner von anderen lästigen Parasiten, die ihm wiederum als Nahrung dienen. Bsp: Vögel und Büffel
  • Blütenpflanzen: können sich ohne die jeweiligen Bestäuber nicht fortpflanzen - Flechte: Lebensgemeinschaft zwischen Alge und Pilz. Sehr enge Symbiose.

4.5. Ökologische Nische

Glossar:

  • Ökologische Nische: Gesamtheit der Ansprüche einer Art an die biotische und abiotische Umwelt. Erst wenn eine bestimmte Art die abiotischen und biotischen Faktoren nutzt, wird eine Nische realisiert
  • Fundamentale Nische: Berücksichtigt man nur die physiologischen Potenzen einer Art ohne interspezifische Konkurrenz
  • Reale Nische: Konkurrenz mit anderen Arten. Kleiner als die fundamentale Nische
  • Konkurrenzausschlussprinzip: zwei Arten können nur koexistieren, wenn sie unterschiedliche ökologische Nischen besitzen, wenn dies nicht der Fall ist, wird eine der beiden Arten aussterben müssen
  • Koexistieren: wenn zwei Arten zusammenleben können
  • Nischendifferenzierung: Ansprüche einer einzelnen Art werden spezifischer, wodurch die ökologischen Nischen sich stärker unterscheiden
  • Konvergenz: Ähnliche ökologische Nischen und Ähnlichkeiten in Aussehen und Lebensweise, zweier verschiedener Arten. Obwohl sie nicht miteinander verwandt sind
  • Stellenäquivalenz: Ähnliche ökologische Nischen führen sogar in unterschiedlichen Kontinenten zu Ähnlichkeiten im Auftreten

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5. Populationsökologie

5.1. Populationswachstum

Glossar:

  • Population: Individuen einer Art, die zeitgleich im selben Verbreitungsgebiet leben und eine Fortpflanzungsgemeinschaft bilden
  • Populationswachstum: Die Zahl der Individuen im Verlauf der Zeit (ständige Schwankungen)
  • Exponentielles Wachstum: Verdopplung der Population → hohe Geburten- und niedrige Sterberate gekennzeichnet. Nur unter Idealbedingungen umsetzbar
  • Logistisches Wachstum: Erhöhte Sterberate und niedrige Geburtsrate. Geburtenrate und Sterberate stehen im Gleichgewicht zueinander
  • Kapazitätsgrenze: Verfügbarkeit der Ressourcen (abhängig und variabel)
  • Fortpflanzungsstrategie: Anpassung an die Lebensumstände und Möglichkeiten
  • r-Strategen: hohe Vermehrungsrate. Nach dem Erreichen der Kapazitätsgrenze bricht jedoch die Population zusammen oder geht stark zurück
  • K-Strategen: Arten, deren Population an der Grenze der Kapazität ihres Lebensraumes leben. Niedrige Vermehrungsrate, jedoch hohe Investition in den Nachwuchs. Dadurch bessere allgemeine Bedingungen

5.2. Regulation der Populationsdichte

Glossar:

  • Populationsdichte: Individuenzahl
  • Dichteabhängige Faktoren: Populationsdichte hat Einfluss auf die Sterberate. Je größer die Population, desto stärker wird das weitere Wachstum begrenzt
  • Dichteunabhängige Faktoren: Andere Faktoren wirken auf alle Lebewesen der Population unabhängig von deren Dichte
  • Lotka-Volterra-Modell: Alfred Lotka und Vito Volterra haben die folgenden drei Regeln aufgestellt
  1. Die Individuenzahlen von Räuber und Beute schwanken auch bei sonst konstanten Bedingungen periodisch, dabei sind die Maxima der Populationsgrößen phasenweise verschoben
  2. Bei unveränderten Umweltbedingungen bleiben die Mittelwerte der Populationsdichte von Räuber und Beute über längere Zeit konstant
  3. Nach einer gleich starken Verminderung von Räuber und Beute nimmt die Individuenzahl der Beute schneller wieder zu als die des Räubers

Vereinfacht bedeutet das:

  • Der Feind ernährt sich nur von einer Art von Beutetieren
  • Die Beute findet stets genügend Nahrung
  • Die Erhöhung der Populationsdichte der Beute führt zu keiner dichteabhängigen Einschränkung durch die Umwelt

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6. Stabilität und Veränderung von Ökosystemen

Glossar:

  • Kraut- und Grasflur: Die erste Stufe nach einem Kahlschlag - müssen nicht mit Bäumen um Wasser und Mineralstoffe konkurrieren (Brennnessel, Kreuzkraut, Berufkraut…)
  • Gebüschvegetation: Straucharten überwachsen den Kraut- und Grasflur (Brombeere, Himbeere, Holunder)
  • Pionierbaumarten: erste Baumarten, welche durch zufällige Verbreitung entstehen. Zum Beispiel durch Samen (Birke, Aspe, Kiefer)
    Der Pionierwald charakterisiert sich dadurch, dass die Bäume rasch wachsen und unter ihnen dann andere Bäume wachsen könne, welche langsamer wachsen
  • Klimaxwald: Mit der Zeit überwachsen die „langsamen“ Bäume den Pionierwald und bilden dadurch den Klimaxwald
  • Fließgleichgewicht: Fließgleichgewicht zwischen Bildung und Verbrauch von Biomasse
  • Sukzession: zeitliche Abfolge verschiedener Lebensgemeinschaften an demselben Ort
  • Primäre Sukzession: neu gebildeter Standort, welche zuvor nicht genug wurde
  • Sekundäre Sukzession: baut auf dem Restbestand einer anderen Art auf. Bricht etwa ein Waldstück durch einen Sturm zusammen bleiben oft etliche Arten der Kraut- und Strauchschicht am Leben und bilden die Ausgangspflanzen für die Sukzession

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