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Zusammenfassung Biotische Faktoren einfach erklärt - Tafelbild ...

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Übersicht über biotische Faktoren: Biotische Faktoren können innerartlich (intraspezifisch), aber auch zwischenartlich (interspezifisch) wirksam werden. Als biotische Faktoren bezeichnet man Umweltfaktoren, an denen andere Lebewesen beteiligt sind. Sie ergeben sich aus den Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Arten eines Ökosystems.

Intraspezifische Beziehungen: Individuen einer Art können in unterschiedlichen Wechselbeziehungen zueinanderstehen.

Intraspezifische Konkurrenten: Individuen einer Art können um Geschlechtspartner, Raum und Nahrung miteinander konkurrieren. Bei vielen Tieren führt dieser intraspezifische Konkurrenzdruck zur Aufteilung des Lebensraumes in Territorien. Die Revierbildung ist dann häufig mit innerartlicher Aggression verknüpft (Revierkämpfe).

Sexualpartner: Unterschiedliche artspezifische Signale dienen dem Auffinden des Sexualpartners. Neben optischen und akustischen (Färbungen, Muster, Balzgesänge) sind hier chemische Signale (Sexuallockstoffe) zu nennen. Bleibt die Partnerbeziehung nach der eigentlichen Paarung erhalten, spricht man von DauerEhen (zB. bei Graugänsen), sonst von Saison-Ehen (zB. bei Stockenten)

Angehörige sozialer Verbände/Kooperationen: Kennen sich die Mitglieder einer größeren Tiergruppe nicht, so liegt ein anonymer Verband vor (Vogelschwarm, Staaten bildende Insekten). Er bietet den Mitgliedern den Vorteil eines besseren Schutzes vor Räubern u. die Möglichkeit der Arbeitsteilung (Arbeiterinnen, Drohnen und Königin bei Bienen). Obwohl sich die Angehörigen eines Insektenvolkes individuell nicht kennen, können sie sich am spezifischen Geruch (Stockgeruch) identifizieren. Kennen sich die Mitglieder persönlich, so spricht man von individualisierten Verbänden (zB. Wolfsrudel). Innerhalb dieser bildet sich ein komplexes Beziehungsgefüge aus, die Rangordnung. Sie bietet den Vorteil einer wirkungsvollen Verteidigung vor Feinden und den Schutz von Ressourcen, sie erhöht jedoch auch die Konkurrenzsituation.

Interspezifische Beziehungen: Individuen verschiedener Arten zeigen unter anderem die folgenden Beziehungsmöglichkeiten: Konkurrenz, Räuber-Beute-Beziehungen, Parasitismus und Symbiose.

Interspezifische Konkurrenz: • • • • •

Die Lebewesen einer Biozönose* stehen in Konkurrenz um Nahrung, Raum und Ressourcen Der Konkurrenzkampf fällt umso deutlicher aus, je ähnlicher die Ansprüche der konkurrierenden Arten an die Umwelt sind Auf längere Sicht kann sich in dieser Situation nur eine der zwei konkurrierenden Arten durchsetzen, die andere stirbt aus Man spricht hierbei vom Konkurrenzausschlussprinzip  Das heißt, Arten mit gleichen ökologischen Ansprüchen können nicht gemeinsam existieren Eine Konkurrenzvermeidung kann hingegen erfolgen, wenn unterschiedliche Ansprüche an die Umwelt entwickelt, also unterschiedliche ökologische Nischen* besetzt werden

*Biozönose: Gesamtheit der in einem bestimmten abgegrenzten Lebensraum vorkommenden Organismen bildet eine Lebensgemeinschaft, die Biozönose. Biotop: Lebensraum des Lebewesens

* ökologische Nische: Einfache Definition: • Jede Art besitzt ein Spektrum ökologischer Potenzen (Fähigkeiten, die Ressourcen der Umwelt zu nutzen) u. ökologischer Toleranz (Fähigkeit, Umweltbedingungen in bestimmten Grenzen zu ertragen). • Aus diesem ökologischen Fähigkeiten einer Art ergeben sich ihre Umweltansprüche. • Man bezeichnet die Gesamtheit der ökologischen Potenz/Toleranz und der daraus resultierenden Umweltansprüche der Art als deren „ökologische Nische“. Komplexe Definition: • Viele Ökologen sehen die obige Definition der ökologischen Nische als zu starr an. • Lebewesen nehmen nicht einfach einen bestimmten, ihnen angeborenen Platz im Ökosystem ein. • Vielmehr beeinflussen sie ihrerseits die Umwelt, stehen mit ihr in vielfältiger Wechselwirkung. • Diese Wechselwirkung u. Abhängigkeit zw. Organismus und Umwelt werden nach der erweiterten Definition als ökologische Nische bezeichnet. Ökologische Planstelle: • In einem Ökosystem liegen abiotische u. biotische Faktoren in einer Fülle von Kombinationen vor • Damit stellt ein Ökosystem eine Vielzahl unterschiedlicher Existenzangebote für Organismen (ökologische Planstelle) bereit • Jede noch unbegrenzte, freie ökologische Planstelle kann nun von einem Organismus mit entsprechendem Potenz-/Toleranzmuster besetzt werden  Besetzt ein Organismus eine ökologische Planstelle, so spricht man von Einnischung. Einnischung: • Evolutionärer Prozess, bei dem sich eine Teilpopulation an neue Lebensbedingungen anpasst, um intraspezifische Konkurrenz zu vermeiden • Temporäre Einnischung: Lebensbedingungen ändern sich innerhalb einer Saison, von Jahr zu Jahr oder langfristig, die Arten besitzen dann eine zeitliche Nische • Lokale Einnischung: Gesamter Lebensraum besteht aus Teil-Lebensräumen, in diesen TeilLebensräumen ist immer eine Art den anderen Konkurrenten überlegen • Konkurrenzvermeidung durch Einnischung: Die Ausprägung unterschiedlicher ökologischer Nischen stellt ein wirkungsvolles Prinzip zur Vermeidung interspezifischer Konkurrenz dar. So können zwei in ihren Potenzen und Toleranzen ähnliche Arten Konkurrenz dadurch vermeiden, dass die zB.:  Unterschiedliche Nahrung nutzen  Unterschiedliche Nahrungsgrößen bevorzugen  Ihre Nahrung an unterschiedlichen Orten suchen  Unterschiedliche Aktivitätszeiten besitzen

Räuber-Beute-Beziehung (Lotka-Volterra-Regel I, II, III: • • • • • •

Zu den dichteabhängigen Faktoren zählt das Wechselspiel zw. artspezifischem Fressfeind (Räuber) und seiner Beute Bewohnen beiden den gleichen Lebensraum u. ernährt sich der Räuber primär von dieser Beute, so führt eine Zunahme der Beutetiere auch zur Vermehrung der Räuber. Gleicht die Vermehrungsrate der Beuteart diese Verluste nicht aus, so wird die Beutepopulation dezimiert Der entsprechende Nahrungsmangel beim Räuber verringert unter anderem dessen Fruchtbarkeit und erhöht die Anfälligkeit für Parasiten und Krankheiten Die Räuberpopulation verringert sich u. die Beuteart kann sich wieder vermehren  Es entstehen fortgesetzte Populationswellen zw. Räuber und Beute In der Natur entwickelt sich zw. Räuber und Beute häufig ein komplexes Zusammenspiel, das die Koexistenz beider Erlaubt.

Die Beziehungen zwischen Räuber und Beute wurden in einem mathematischen Modell beschrieben und zusammengefasst (LOTKA-VOLTERRA-Regeln):  Die Individuenzahlen von Räubern und Beute schwanken periodisch. Die Maxima für die Räuber folgen phasenverschoben denen für die Beute  Langfristig bleiben die Mittelwerte beider Populationen konstant.  Eine Ursache, die Räuber und Beute gleichermaßen dezimiert, vergrößert die Beutepopulation u. vermindert die des Räubers Die Regeln beschreiben aber nur einen vereinfachten Fall, da weitere abiotische und biotische Faktoren, die Einfluss auf die Entwicklung der Räuber und/oder Beutezahlen haben (zB. kalte Winter, Dichtestress), nicht erfasst werden. Auch gelten die Regel nur, wenn eine enge Wechselbeziehung zwischen Räubern und Beute besteht, sich also der Räuber nur von dieser einen Beute ernähren und die Beute nur diese Räuberart als Fressfeind hat.

Parasitismus: • •

Ein Individuum lebt auf Kosten des anderen Der Parasit tötet in der Regel seinen Wird nicht, er schädigt ihn aber auf vielfältige Art und Weise • Unter Parasitismus versteht man folglich eine wechselseitige Beziehung zwischen zwei versch. Organismen zum einseitigen Vorteil des Parasiten u. auf Kosten des Wirtes • Parasiten zeigen oft charakteristische Anpassungen an ihren Lebensraum bzw. den Wirt • Viele Parasiten sind Wirtspezifisch: Humanparasiten, Zooparasiten u. Phytoparasiten finden sich jeweils nur bei Mensch bzw. Tier bzw. Pflanzen Vielzahl der Parasiten lässt sich nach unterschiedlichen Kriterien ordnen:  Ektoparasiten: leben auf der Oberfläche des Wirtes (zB. Flöhe)  (Tierparasit)  Endoparasiten: leben im Körperinneren (zB. Bandwürmer)  (Tierparasit)  Vollparasiten: sind höhere Pflanzen, die ihre autotrophe Lebensweise verloren haben u. völlig auf die Nährstoff- u. Wasserzufuhr der Wirtspflanze angewiesen sind (zB. Schuppenwurz)  (Pflanzenparasit)  Halbparasiten: besitzen Chlorophyll und betreiben Fotosynthese. Ihrer Wirtspflanze entnehmen sie Wasser u. gelostes Salz (zB. Mistel)  (Pflanzenparasit)  Humanparasiten: Übertragung durch Kontakt mit Tieren; kontaminierter Lebensmittel; Insekten etc.; Manipulieren das Immunsystem; können Gallengänge, den Gehörgang u. die Blase verschließen + Allergien hervorrufen; sind zB. Würmer, Einzeller, Blutsauger Unterschiede bei Parasiten: Temporär: begrenzter Aufenthalt; Permanent: gesamtes Dasein Fakultativ: sind auf den Wirt angewiesen; Obligat: können ohne Wirt überleben

Symbiose: • Beschreibt das Zusammenleben artverschiedener Lebewesen zum wechselseitigen Nutzen Arten: • Nutznießertum (Kommensalismus): weniger enge wechselseitigen Beziehungen, eher locker, hier hat nur einer der Partner einen deutlichen Nutzen; Bsp. Lotsenfisch profitiert von Nahrungsabfällen des Haies • Allianz: kennzeichnet eine gleichfalls eher lockere Beziehung, bei der beide Partner aber einen Vorteil haben; Bsp. Putzsymbiosen, Putzfische säubern große Fischarten

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Ektosymbiose: hier lebt jeder Partner außerhalb des anderen; Bsp. Putzsymbiosen, Putzfische säubern große Fischarten Endosymbiose: ein Partner lebt im anderen; Bsp. Cellulose abbauende Bakterien u. Ciliate im Darm von Wiederkäuern Obligaten Symbiose: sehr enge symbiotische Beziehung, die für wenigstens einen Partner lebensnotwendig ist; Bsp. Flechten, eine Symbiose zw. heterotrophem Pilz u. Grünalgen oder Cyanobakterien

Subzession: Regelhafte, zeitliche Abfolge in der Entwicklung von Ökosystemen.  Unter Sukzession versteht man in der Ökologie die zeitliche Abfolge von Pflanzen-, Tier- oder Pilzgesellschaften (Biozönose) an einem Standort, also den kontinuierlichen Wechsel von Besiedlung und Aussterben von Populationen  Ein Beispiel für einen solchen neuen Lebensraum wäre ein kahl geschlagener oder abgebrannter Wald Bei der Neubesiedlung solcher Flächen durch Pflanzen, sind drei Phasen zu unterscheiden: 1. Initialphase: Pionierarten treffen ein, die das Gebiet in großer Dichte besiedeln. Dies sind meist einjährige Pflanzen wie Gräser, also r-Strategen. 2. Folgephase Im Folgenden siedeln sich mehrjährige, größere Pflanzen an, die konkurrenzstärker als die Pionierpflanzen sind und sie daher weitgehend verdrängen. Nach und nach setzen sich immer höhere Bäume durch, die (vor allem aufgrund des Faktors Licht) am konkurrenzstärksten sind. Es wird sehr viel Biomasse produziert und es herrscht große Artenvielfalt. 3. Klimaxphase Die Klimaxphase ist dann erreicht, wenn sich die Artenzusammensetzung kaum noch verändert und die Bilanz aus Biomasseproduktion/Verbrauch gegen null verläuft.

Stoffkreisläufe und Energiefluss ihn Ökosystemen: Das Ökosystem beinhaltet vier Komponenten:  Abiotische Umwelt: Licht, Wärme, Wasser, Mineralstoffe/Nährsalze, CO2, O2 usw.  Produzenten (Erzeuger): Dies sind Lebewesen, die organische Substanzen (Biomasse) aus anorganischem Material aufbauen. Zu ihnen zählen neben den chemo- und fotoautotrophen Bakterien die Fotosynthese betreibenden Pflanzen.  Im Wasser handelt es sich bei diesen vor allem um Algen, an Land um höhere grüne Pflanzen. Von der Biomasse, die die Produzenten aufbauen. Leben alle anderen Organismen eines Ökosystems.

 Konsumenten (Verbraucher): Sie ernähren sich von lebender organischer Substanz. Zu ihnen zählen pflanzenfressende Tiere (Herbivoren), fleischfressende Tiere (Karnivoren) u. pflanzliche wie tierische Parasiten. *Nahrungsbeziehungen (Nahrungskette, Nahrungsnetz): Herbivoren und Karnivoren sind über die Nahrungskette miteinander verbunden. Entsprechend der Stellung in einer solchen Nahrungskette werden die als Primär-, Sekundär-, o. Tertiärkonsumenten bezeichnet. Das Endglied der Nahrungskette nennt man Endkonsument. Pflanzenfresser verzehren in der Regel nicht nur eine Pflanzenart u. Fleischfresser ernähren sich von unterschiedlichen Beutetieren. So entsteht ein komplexes Nahrungsnetz. Es gibt auch Tierarten, die Pflanzen- und Fleischfresser sind (Allesfresser) Beispiel einer terrestrischen Nahrungskette:  Produzent: Pflanze (Ringelblume)  Primärkonsument: Herbivore (Raupe)

 Sekundärkonsument: Karnivore (Kohlmeise) Tertiärkonsument: Karnivore (Sperber)

 Destruenten (Reduzenten, Zersetzer): Sie bauen tote organische Substanz (Tierleichen, Laub, usw. = Detritus) zu einfachen anorganischen Stoffen ab. Man unterscheidet: Detritusfresser (Abfallfresser) wie zB. Würmer oder Insektenlarven die sich von Streu, Aas usw. ernähren, selbst aber noch wieder organisches Material ausscheiden u. Mineralisierer (Bakterien, Pilze usw.), die das organische Material zu anorganischen Verbindungen abbauen. Die anorganischen Stoffe stehen dann den Produzenten wieder zur Verfügung.

Energiefluss: Produzenten, Konsumenten, Destruenten: Die Lebewesen eines Ökosystems lassen sich versch. Trophieebenen zuordnen. Also Trophieebenen (Nahrungsstufen) bezeichnet man Großgruppen, die jeweils aus Organismen mit gleicher Ernährungsweise bestehen. Meist unterscheidet man: Produzenten, Primärkonsumenten (Herbivoren), Sekundärkonsumenten (Karnivoren 1. Ordnung) u. Tertiärkonsumenten (Endkonsumenten, Karnivoren 2. Ordnung)  Der Energiefluss zw. den Trophieebenen erfolgt über die Nahrungsketten:

Energiefluss durch ein Ökosystem:  Jedes Ökosystem erhält einen

Energieeintrag (Input) in Form von Sonnenstrahlung (! ist darauf angewiesen) In unseren Breiten ca. 12000 kJ/m2/Tag (Globalstrahlung)  Davon werden nur 240 kJ/m2/Tag also 2% für die Bruttoprimärproduktion, die Bildung neuer organischer Substanzen per Fotosynthese, genutzt. Weiterer Weg:

 Etwa 50% der neu gebildeten organischen Substanz wird von den Produzenten selbst veratmet, also für die Aufrechterhaltung ihrer Lebensprozesse genutzt bzw. in Wärme überführt.  Die verbleibenden 50%, 120kJ/m2/Tag bezeichnet man als Nettoprimärproduktion. Sie werden für den Aufbau neuer Pflanzenmassen verwendet.  Bis zum Ende des Pflanzenlebens fallen im Schnitt 20 kJ/m2/Tag als organischer Abfall an (Laub, Holz usw.)  100 kJ können von Primärkonsumenten (Herbivoren) gefressen werden.  auch sie weisen Energieverluste auf: von gefressenen 100 kJ legen sie nur rund 10 kJ in Körpermasse an.  werden sie dann von Sekundärkonsumenten gefressen, so veratmen auch die einen Großteil der aufgenommenen Energie; nur etwa 1 kJ speichern die an Körpermasse u. nur diese wird ggf. an den Endkonsumenten weitergereicht  Die letzte Stufe sind die Destruenten, die rund 35 kJ/m2/Tag zur Remineralisierung des Detritus benötigen, der bei einem „vollen Durchlaufen“ der Nahrungskette anfällt.

Die Energieweitergabe von einem Glied der Nahrungskette zum nächsten ist durch ständigen Verlust gekennzeichnet. Sie stellt eine Einbahnstraße dar. Deshalb bezeichnet man die auch als Energiefluss.

Energiepyramide: Sie stellt den Energiefluss durch die Nahrungskette dar. Dazu wird die Produktivität (Zuwachs an Biomasse pro Zeiteinheit) der einzelnen Stufen einer Nahrungskette erfasst. (Entstehung der Werte siehe Energiefluss) Weitere ökologische Pyramiden: Zahlenpyramide: Die Anzahl der Individuen jeder Nahrungsstufe wird auf einer bestimmten Fläche zu einem bestimmten Zeitpunkt angegeben. Biomassenpyramide: Die Biomasse der Einzelorganismen wird auf einer bestimmten Fläche zu einem bestimmten Zeitpunkt summiert.

Energieumwandlung:  Lebewesen können nur Existieren, indem sie ihrer Umwelt ständig Stoffe und Energie enthemmten, diese umwandeln und in anderer Form wieder abgeben, es sind offene Systeme in einem Fließgleichgewicht  Diesen Prozess sieht man genauer anhand des Energieflusses (siehe oben)

Stoffkreisläufe im Ökosystem: Anorganische Stoffe durchlaufen im Ökosystem einen beständigen Kreislauf. Sie werden in der Nahrungskette in Form von verschiedenen Verbindungen von Stufe zu Stufe weitergeleitet. Durch Ausscheidung oder Mineralisierung toten organischen Materials gelangen sie wieder in den abiotischen Bereich. Nun können sie erneut von den Lebewesen aufgenommen werden

Beispiel des Kohlenstoffkreislaufes: • •

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Für alle Organismen stellt Kohlenstoff einen Grundbaustein dar. Der Kohlenstoffkreislauf weißt außer dem Hauptkreislauf (CO2  Fotosynthese  organische Verbindung  Atmung/Gärung  CO2) zwei Nebenkreisläufe auf: So kann Kohlenstoff für längere Zeit in Kalkgestein (Carbonaten) oder fossilen Brennstoffen (zB. Kohle, Öl, Erdgas) gebunden sein und damit aus dem Hauptkreislauf ausscheiden. Durch Verwitterung der Carbonate bzw. Verbrennung fossiler Brennstoffe kehrt er jedoch wieder in diesen zurück.  Die derzeitige übermäßige Verbrennung fossiler Brennstoffe durch den Menschen führt zu einer Erhöhung des CO2-Gehalts der Atmosphäre, da die Produzenten nicht alles freigesetzte CO2 verwerten können. CO2 gehört zu den Treibhausgasen  Gase sie auch natürlicherweise in der Atmosphäre vorkommen (CO2, Methan usw.); Sie halten die langwellige Wärmeabstrahlung der Erde in der Atmosphäre fest. Ohne Treibhausgase würde diese in das Weltall abgegeben. Dank der Treibhausgase bleibt sie in der Atmosphäre u. erwärmt diese.  Dieser natürliche Treibhauseffekt sorgt dafür, dass die Temperatur auf der Erde im Mittel +15°C beträgt u. nicht -18°C, wie ohne den Effekt zu erwarten wäre. Die starke Freisetzung von CO2 führt zu einer Verstärkung des Treibhauseffektes (anthropogener Zusatztreibhauseffekt).

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Die Folge dürfte nach Meinung vieler Wissenschaftler eine Erhöhung der globalen Mitteltemperatur sein  weitere Folge Klimaveränderungen, Gletscherschmelzen usw....