Biologie: Ökologie PDF

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Zusammenfassung des Themas Ökologie. Grundkurs Biologie, Klasse 12. ...

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BIOLOGIE

Ökologie Ökologie = Lehre von den Beziehungen der Lebewesen untereinander und zu ihrer Umwelt Ökosysteme: • Landökosysteme (terrestrische Ö.) = Wald, Wiese, Wüste • Salzwasserökosysteme (marine Ö.) = Wattenmeer, Korallenriff • Süßwasserökosysteme (limmische Ö.) = See, Fließgewässer —> Ökosystem = ein offenes zur Selbstregulierung fähiges System aus Lebensgemeinschaften und deren Lebensraum, wird gebildet aus abiotischen und biotischen Faktoren: Beispiel Bachforelle in ihrem Ökosystem: Abiotische Faktoren (unbelebte Natur) Lebensraum = Biotop: - Wasser - Temperatur - O2 Gehalt - Fließgeschwindigkeit - Salzgehalt - pH-Wert - Lichteinfall Biotische Faktoren (belebte Natur) Lebensgemeinschaft = Biozönose: - Fressfeinde - Nahrung - Artgenossen (Geschlechtspartner und Konkurrenten) - artfremde Tiere mit ähnlichen Lebensbedingungen - Pflanzenbewuchs Beide Faktoren zusammen (Biotop + Biozönose) ergeben ein Ökosystem

Ökologische Potenz = Anpassungbreite einer Art gegenüber Umweltfaktor • Für jeden Umweltfaktor (abiotische Faktoren, z.B. Temperatur, O2 Gehalt, Salzkonzentration, …) gibt es einen Bereich in dessen eine Art besonders gut gedeihen kann • Die Fähigkeit verschiedene Intensitäten eines Umweltfaktors zu ertragen nennt sich Ökologische Potenz • Dabei gibt es verschiedene Bereiche: 1

1. Toleranzbereich Spanne zwischen Minimum und Maximum des Umweltfaktors —> In diesem Bereich können die Tiere leben, d.h. Schwankungen des Umweltfaktors (z.B. Temperatur) akzeptieren 2. Optimum Eine Art kann hier besonders gut gedeihen und sich fortpflanzen 3. Pessimum Eine Art kann hier noch existieren, sich aber nicht mehr fortpflanzen —> Arten mit einem engen Toleranzbereich werden als “stemök’’ bezeichnet. Sie sind Spezialisten. —> Arten mit einem weiten Toleranzbereich werden als “euryök’’ bezeichnet. Sie ertragen größere Schwankungen und sind deshalb Generalisten. Für das Überleben einer Art ist der Umweltfaktor entscheiden der am weitesten vom Optimum entfernt ist. Man nennt ihn den limitierenden Faktor. Spezialisten —> enges Verbreitungsgebiet Generalisten —> weites Verbreitungsgebiet Umweltfaktoren: 1. Licht Fotoperiodik = Ausrichtung des Verhaltens oder der Entwicklung nach der täglichen LichtDunkel-Periode Beispiele: —> Pflanzen: • Licht und Schattenpflanzen • Licht und Schattenblätter • Langtags und Kurztagspflanzen —> Tiere: • Vogelgesang (in der Morgendämmerung des Frühjahrs) • Vogelzug in südl. Regionen im Herbst 2. Wasser Wasser ist für alle Lebewesen notwendig Pflanzen: Feucht-, Trocken-, Wasserpflanzen 3. Salz Unterschied zwischen Salz und Süßwasser 4. Temperatur Der Planet Erde weist extreme Temperaturunterschiede auf (Arktis, Antarktis -60°C, vulkanische Quellen 90°C). Lebewesen passen sich Temperaturen unterschiedlich an. 2

Anpassungstypen —> Gleichwarme Tiere = Homiotherm (z.B. Vögel, Säugetiere) • regulieren Körpertemperatur (36-40°C) • Regulationsmechanismus: - erhöhte Stoffwechselaktivität - Verdunstung von Flüssigkeiten - besondere Wärmeisolierung (Federkleid, Haarkleid, Fettschicht) —> Wechselwarme Tiere = Poikilotherm (z.B. Pflanzen, Insekten, Amphibien) halten ihre Körpertemperatur nicht konstant Wärmeisolationsstrukturen selten zu finden Körpertemperatur entspricht Umgebungstemperatur zeigen physiologische Angepasstheit (hitzestabile Proteine oder Enzyme die schon bei niedrigen Temperaturen ihr Optimum erreichen) • leben in Bereichen mit lebensfreundlichen Temperaturen (Hitzewüste, unter d. Erde, kalte sonnige Regionen) • geringe Aktivität bei Kälte • • • •

Bergmann Regel: Bei gleichwarmen Tieren nimmt die Größe nahe verwandter Arten oder Unterarten von den warmen Zonen zu den Polen zu (z.B. Unterarten des Tigers —> von nordasiatischer Kältesteppe bis in tropischen Dschungel). Große Tiere haben einen geringeren Wärmeverlust. Allen Regel: Abstehende Körperteile wie Ohren und Schwänze verwandter gleichwarmer Tiere sind bei den in kalten Gebieten lebenden Formen meist kleiner als in wärmeren Klimazonen, da sie so den Temperaturen besser standhalten können.

Wachstum von Populationen Exponentielles Wachstum = betrachtet man die Individuenzahl ohne Berücksichtigung der Populationsdichte, so ist eine exponentielle Zuwachsrate zu verzeichnen, d.h. es findet in gleichen Zeitintervallen jeweils eine Verdopplung der Individuenzahl statt (vgl. Bakterienwachstum). Logistisches Wachstum = ein log. Wachstum ist zu beobachten, wenn die Populationsdichte mit berücksichtigt wird. Dabei nähert sich die Kurve nach exponentiellem Anstieg asymptotisch einem konstanten Wert K (= Umweltkapazität). Eine Verknappung des Nährstoffangebotes oder Platzmangel führen idR zu einer Verlangsamung des Wachstums (stationäre Phase). Regulation der Populationsdichte: • Dichteabhängige Faktoren (Oszillationen): —> Nahrung (Ressourcen); Reviergröße; Fressfeinde; Parasiten • Dichteunabhängige Faktoren (Fluktuationen): 3

—> günstige Temperatur; günstige Luftfeuchtigkeit; günstige Wasserversorgung; günstige O2 Versorgung Vermehrung der Beute —> Vermehrung der Räuber —> Abnahme der Beute —> Abnahme der Räuber = Entstehung von Populationswellen. Nahrungsbeziehungen 1. Nahrungsketten = Nahrungsbeziehung der Individuen eines Ökosystem Bsp.: Verholzte Triebe —> Hase —> Luchs 2. Nahrungsnetze = Eine Art Ernährt sich meist nicht nur von einer Art sondern von verschiedenen Arten Bsp.: Verholzte Triebe —> Hase —> Kragenhuhn —> Luchs

Ökosystem Fließgewässer Jedes Fließgewässer lässt sich in Quelle, Ober, Mittel- Unterlauf und Mündungsbereich untergliedern. Abiotische Faktoren = abiotsche F. eines Fließgewässers verändern sich allmählich von der Quelle bis zur Mündung —> Strömungs- bzw. Fließgeschwindigkeit • abhängig vom Gefälle, d.h. vom Höhenunterschied zwischen Quelle und Mundungsstelle bezogen auf die Länge des Flusslaufs • verursacht Tiefen - und Seitenerosionen, die das Flussbett formen • nimmt Flussabwärts ab (Folge: Abnahme der Schleppkraft, Zunahme der Ablagerungen) —> Bodenbeschaffenheit, Größe der Steine und Sedimente —> Wassertemperatur • steigt flussabwärts an, da die Wasseroberfläche größer wird un die Strömungsgeschwindigkeit abnimmt —> Sauerstoffgehalt • nimmt flussabwärts ab, da die Wassertemperatur zunimmt und die Fließgeschwindigkeit (Verwirbelung) abnimmt Biotische Faktoren = eng verknüpft mit den sich im Flusslauf verändernden abiotischen Faktoren findet eine Veränderung der Biozönose statt.

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Merkmale eines Fließgewässers Gewässerarten im Binnenland: 1. stehende Gewässer • natürlich stehende Gewässer (Tümpel, Weiher, See) • künstlich stehende Gewässer (Teich, Kiesgrube, Stausee) 2. fließende Gewässer • natürliche Fließgewässer (Bach, Fluss, Strom) • künstlich angelegten Fließgewässer (Kanal) Anthropologische Einflüsse auf ein Fließgewässer • Begradigung meist verbunden mit Uferbefestigungen und Einrichtung von Staustufen! —> Hindernis bei Fischwanderung Randbefestigung der Fließgewässer zur Vermeidung des Abtrags —> Weniger • Lebensraum für Tiere • ungeklärte Abwassereinleitung (Haushalt u. Industrie) • Missbrauch als illegale Mülldeponie (=Schadstoffbelastung) • landwirtschaftliche Nutzung bis zum Gewässerrand —> Düngereintrag —> Beseitigung des ufernahen Bewuchses und somit fehlende Beschattung (Temperaturanstieg) Stoffumsetzung in einem Fließgewässer: Die Produzenten stehen den Konsumenten zur Verfügung. Diese stellen tote organische Substanzen her die von den Destruenten (Bakterien) verwertet werden, d.h. sie wandeln diese Ressourcen in Mineralstoffe und CO2 um was wiederum den Produzenten im Wasser wie Wasserpflanzen und Algen zur Verfügung gestellt wird. Diese Vorgänge finden unter Einwirkung Von CO2 und O2 statt. Im weiteren Fließverlauf finden diese Prozesse ohne CO2 und O2 statt. Biologisches Gleichgewicht: Produktion = Destruktion Selbstreinigung: Bereitung der organischen Abfälle durch Destruenten und Wiederaufnahme der anorganischen Stoffe (z.B. CO2, Nitrat, Sulfat, Phosphat) durch die Produzenten. Störung des Gleichgewichts durch Überwiegen eines Teilprozesses. Fließgewässer sind nicht ortsfeste Ökosysteme und haben somit Einfluss auf nachfolgende Ökosysteme.

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