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Zusammenfassung von Ökologie Vorlesung 2 mit Fragen...

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Ökologie Vorlesung 2 – Lerninhalte Im Anschluss an die dritte Vorlesung sollten Sie die Unterschiede wesentlicher populationsökologische Parameter, wie Abundanz und Dispersion, Verteilungsmuster und deren Gründe kennen. Sie sollten die Begriffe Population und Rasse unterscheiden können und die Begriffe Altersstruktur, Kohorten, Fekundität mit Inhalt füllen, die verschiedenen Überlebenskurven charakterisieren und den Begriffen Semelparitie und Iteroparitie zuordnen können. Sie sollten die Typen von Überlebenskurven beispielhaft für verschiedene Arten darstellen können . Sie sollten Beispiele hierfür und für die Korrelation zwischen Körpermasse, Lebensdauer und Reproduktion kennen.

Population: Eine Population besteht aus Individuen einer Art, die an einem bestimmten Ort interagieren und sich zu einem bestimmten Zeitpunkt fortpflanzen. Es ist Gesamtheit der Individuen einer Art, die zur gleichen Zeit ein geschlossenes Areal besiedeln (Kontinuitätskriterium) und damit zeitlich und räumlich von anderen Populationen der gleichen Art getrennt sind (Diskontinuitätskriterium). Jede Population unterliegt einer Dynamik, die ihr Verteilungsmuster (Dispersion), die Abundanz ihrer Individuen und die Populationsgröße beeinflussen. Rasse: Im Unterschied zur Population ist die Rasse kein Produkt eines natürlichen evolutiven Vorganges, sondern das Produkt einer Züchtung. Dabei werden Rassen nach einer gezielten Vorgabe durch aktiv herbeigeführte Kreuzungsschemata erzeugt. Da sie einer bestimmten Zielvorgabe folgen unterscheiden sie sich von Populationen, die sich aufgrund unterschiedlicher sexueller Selektionsfaktoren oder sexueller Selektion herausbilden. Wir bereit in der Grundvorlesung erläutert, ist eine natürliche, zufällige Mutationsrate die biologische Antwort auf nicht-vorhersehbare Veränderungen der Umweltbedingungen. Diese Mutationen entscheiden über den höheren oder geringeren Reproduktionserfolg. Bei einer Zucht entscheiden die vom Menschen gesetzten Qualitätsmerkmale über das Produkt, die Rasse. In der Vorlesung wird kurz an die verheerenden Folgen einer Vermischung beider Begriffe erinnert. Abundanz: Als Abundanz wird in der Ökologie die Anzahl der Individuen einer Art in ihrem Habitat. Sie bezeichnet die Dichte, die Häufigkeit oder die Menge (manchmal bezogen auf die Biomasse) der Individuen einer Art pro Flächen- oder Raumeinheit. In diesem Fall wird die Abundanz mit der Populationsdichte gleichgesetzt. In der Vorlesung werden verschiedene Verfahren zur Abschätzung oder Feststellung der Populationsdichte vorgestellt. Diese Verfahren sind relevant, weil Populationsgröße und -dichte wichtige Parameter für die Feststellung einer Schutzwürdigkeit von Arten oder Lebensräumen sind. Dispersion: Verteilung im Raum. Es werden drei Muster unterschieden, zufällig Verteilung, homogene Verteilung und aggregierte Verteilung. Alle drei Verteilungsmuster resultieren aus den Vorhandensein oder dem Fehlen von Wechselwirkungen zwischen den Organismen. In der Vorlesung werden verschiedene Beispiele benannt. Wesentlich für die Ausbildung bestimmter Verteilungsmuster sind die jeweils vorherrschenden Interaktionsformen zwischen den Individuen. 1

Populationsdynamik: Änderung der Populationsgrößen zwischen unterschiedlichen Zeitpunkten. Die Änderung der Populationsgröße wird kurz auf den Folien 33 und 34 vermittelt. Sie wird in der folgenden Vorlesung vertieft werden. Altersstruktur: Zeitabhängige Parameter beeinflussen die Altersstruktur einer Population. Hierbei spielen Demographische Faktoren, wie die altersabhängigen Sterbe- und Geburtenrate eine große Rolle. Bei mehrjährigen Arten mit infertiler Jugendphase spielt die Kenntnis der Altersstruktur eine entscheidende Rolle bei der Abschätzung der Populationsentwicklung. Die Altersstruktur wird durch die Mortalitätsfaktoren und Kohorten-Überlebenswahrscheinlichkeit bestimmt. Kohorte: ist eine zu einem bestimmten Zeitpunkt geborene/geschlüpfte Gruppe von Individuen einer Population. Kohorten-Überlebenstafeln sind immer Produkt einer mehrjährigen Beobachtung. Fekundität ist die Fortpflanzungskapazität (Fruchtbarkeit) einer Kohorte, Gruppe von Individuen oder Population. Sie wird als Anzahl geschlüpfter/geborener Nachkommen pro Weibchen und Fortpflanzungsperiode angegeben. Überlebenskurven sind die graphische Repräsentation der Überlebenden einer Kohorte von Jahr zu Jahr. Sie wird immer halblogarithmisch aufgetragen, wobei auf der Y-Achse die Anzahl Überlebender logarithmisch skaliert wird. Es gibt drei Typen von Überlebenskurven. Sie sind auf Folie 38, 39 charakterisiert. Die Überlebenskurven erhält man nur, wenn die Y-Achse eine logarithmische Skalierung erhalten. Life history strategy: Wann und wie oft ein Organismus im Verlauf seines Lebens ‐ in frühen oder in späten Jahren ‐ zur Reproduktion schreitet, bestimmt seine Lebensgeschichte. Diese ist evolutiv selektiert, so dass für Arten jeweils bestimmte Lebensgeschichte charakteristisch ist. Man spricht dann von der life history strategy einer Art. Die jeweilige life history strategy einer Art ist immer ein Kompromiss (trade‐off) zwischen Investitionen in die momentane Fortpflanzung und in die Überlebensfähigkeit des Individuums und damit sein zukünftiges Reproduktionspotenzial. Der wichtigste Parameter ist die Fortpflanzungshäufigkeit. Semelpare Organismen reproduzieren nur einmal im Leben. Der Reproduktion folgt in der Regel der Tod. Seltener geht diese Strategie mit Mehrjährigkeit einher. Semelpare Organismen allozieren während des gesamten Lebens Ressourcen um Gameten auszubilden. Iteropare Organismen reproduzieren mehrfach im Leben. Sie müssen in der Lage sein, genügend Ressourcen für ihre Überlebensfähigkeit zwischen jeweils zwei Reproduktionsphasen aufzubringen. Lesen Sie dazu bitte: Wehner & Gehring 2013 S. 469-485, Nentwig et al. 2009, Kap 1.3, S. 33-38, Kap.2 S. 45-52. Bitte informieren Sie sich aus weiteren Lehrbüchern (Purves, Campbell) und beantworten Sie die folgenden Fragen zu Lernkontrolle und diskutieren Sie die Fragen gemeinsam mit Kommilitonen. Beachten Sie die umseitige Lernfragen Lernfragen:

1. Welche Formen der Interaktion führen zu den drei Verteilungsmustern, zufällige, aggregierte und homogene Verteilung? 2. Die Galapagos-Meerechse vergräbt ihre Eier oberhalb der Hochwasserlinie im Sand, wo sie sich unter weitgehend konstanten Temperaturen entwickeln (s. Abbildung unten). Die Galapagos-Inseln sind vulkanischen Ursprungs; Sandflächen in geeigneter Lage sind selten. Damit herrscht ein Mangel an geeigneten Ablageflächen für die Eier. Überlegen Sie was passiert, (1) wenn die Nester nicht bewacht werden, (2) wenn sie bewacht werden und (3), ob die Verfügbarkeit geeigneter Eiablageflächen die Populationsgröße reguliert.

3. Sie versuchen im Felswatt die Größe einer Schneckenpopulation eines Gezeitentümpels zu ermitteln und entschließen sich zur Rückfangmethode. Dazu ermitteln Sie am ersten Tag die Anzahl der Individuen von zwei Schneckenarten, die sich im Gezeitentümpel aufhalten, mit Art 1: 126 und Art 2: 270. Sie markieren alle Tiere und entlassen sie wieder in den Gezeitentümpel. Am nächsten Tag fangen Sie erneut alle Individuen beider Arten. Von Art 1 finden Sie 84, darunter 73 markierte, von Art 2 finden Sie 45, darunter 40 markierte. Wie groß sind die jeweiligen Schneckenpopulationen im Tümpel? Gibt es eine reziproke Beziehung zwischen Populationsgröße und Zahl der Rückfänge? 4. Nehmen Sie an, Sie wollen eine Population mehrjähriger Tiere schützen, die 40 Jahre alt werden, mit 15 Jahre geschlechtsreif werden und bis 35 eine gleichbleibende Fekundität haben. Die Population ist

50 Tieren zurzeit bedenklich klein ist. Ca. 70% der Individuen sind unter 10 Jahre alt; 40 % davon unter 5 Jahre; nur 10 % der Tiere sind zwischen 15 und 35 (4 % sind zwischen 15 und 20 Jahre alt) und reproduzieren. 20% der Tiere sind überaltert und reproduzieren nicht mehr. Sie werden in den nächsten 5 Jahren gestorben sein. Die Tragzeit der Tiere beträgt 12 Monate. Schätzen Sie aufgrund der Alterspyramide ab, nach wie vielen Jahren wird die Population auf 100 Tiere angewachsen sein? 5. Bitte ermitteln Sie den Überlebenskurven-Typ für die drei folgenden Arten:

Ereignis Eier Ende Lebensjahr 1 Ende Lebensjahr 2 Ende Lebensjahr 3 Ende Lebensjahr 4 Ende Lebensjahr 5 Ende Lebensjahr 6 Ende Lebensjahr 7 Ende Lebensjahr 8 Ende Lebensjahr 9 Ende Lebensjahr 10 Ende Lebensjahr 11 Ende Lebensjahr 12 Ende Lebensjahr 13 Ende Lebensjahr 14 Ende Lebensjahr 15 Ende Lebensjahr 16 Ende Lebensjahr 17 Ende Lebensjahr 18 Ende Lebensjahr 19 Ende Lebensjahr 20

Kohortenüberlebende N von Art 1 N von Art 2 N von Art 3

10000 5000 4000 3000 2000 1500 1400 1350 1300 1250 1200 1150 1100 1000 950 800 500 300 100 50 0

100000 1000 100 100 95 90 05 80 70 60 50 40 20 10 5 4 3 2 1 0 0

100000 50000 10000 5000 2000 1000 800 500 100 90 80 60 40 10 7 5 4 3 2 1 0

6. Bitte stellen Sie zusammen, inwieweit Überlebenskurven mit bestimmten life history strategies zusammenhängen. 7. Welchen Konflikt bezüglich der Reproduktionsstrategie müssen iteropare Arten lösen? 8. Unter sehr harschen Umweltbedingungen mit einer sehr ungünstigen Ressourcenlage lassen viele iteropare Arten die Reproduktion aus. Wie konnte eine solche Strategie evolvieren? 9. Wenn männliche Löwen das Rudel eines Konkurrenten übernehmen und dessen Weibchen monopolisieren, töten sie als erstes die Jungtiere der Löwinnen. Warum evolvierte eine solche Strategie?...