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Ökologie Abiotische Faktoren (Unlebhaft) Ökologische Potenz / Toleranz

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Eigenschaften von Arten Gibt an in welchem Wertebereich eines bst. Umweltfaktors gedeihen kann Toleranzkurveà Lebensaktivität gemessen o Durch Minimum & Maximum begrenzt (unter/ über Wert àkein Leben möglich) o Zw. Minimum und Maximumà Toleranzbereich und Optimum à Aktivität der Lebewesen am höchsten § Innerhalb Toleranzbereichà Pessima (Lebewesen überleben, können sich nicht fortpflanzen) o Vorzugsbereichà Präferendum (genetisch Vorgegeben)

Toleranzbreite (Reaktionsfähigkeit einer Art) (genetisch festgelegt) - Stenopotente Arten (Stenök)àEnger Toleranzbereich (Wollgras nur an feuchten gebieten) - Eurypotente Arten (Euryök)àweiter Toleranzbereich (Waldkiefer trockenes & feuchtes Moor) Phsysiologische Potenz - Art für einen bst. Umweltfaktor - Ansprüche eines Lebewesens - Genetisch festgelegt - Ohne Konkurrenz

Ökologische Potenz - Fähigkeit Umweltfaktor Schwankungen einer Art zu ertragen - Mit Konkurrenz Interspezifische - Reaktionsvermögen auf Kombination (a)biotischer Faktoren

Licht - Einfluss auf Tiere & Pflanzen o Vogelzugà Veränderung Tageslänge, verändert Hormonhaushalt (Zugunruhe & Vogelzug) o Vogel UhràAuslöser morgen Helligkeit (Vogelgesangà Fotoperiodische Aktivität (Anteil heller/ Dunkler Stunden überschritten) § Fotoperiodikà Auslöser Verhaltensweisen: Änderung der Lichtintensität (Tages-/ Jahreszeitliche Kontrolle der Aktivitäten) o SaisondimorphismusàJahreszeiten abhängiges Aussehen o Vitamin-D-Bildungà länger welliges UV-Licht nötig (LichtmangelàKnochenerweichung) Licht liefert Pflanzen Energie für Fotosynthese § Beeinflusst pflanzliche Differenzierungs- & Anpassungserscheinungen Schattenpflanzen - Bei wenig Lichtà positive Fotosynthesebilanz - Niedrige Lichtintensität nötig - Niedriger Lichtkompensationsdruck -

Lichtpflanzen - Hohe Lichtintensität nötig - unabhängig von Lichtintensität - Hoher Lichtkompensationsdruck

Große, Dünne Blätter hoher Chlorophyllgehalt - Kleine, Dicke Blätter Einschichtiges Palisaden Gewebe - Doppelschichtiges Palisaden Gewebe Lockeres Schwammgewebe - Festes Schwammgewebe - Einfluss auf Menschen o Körpertemperatur & Hormonausschüttung, Schlaf-Wach-Rhythmus Tageslänge abhängig o Circadianer Rhythmus/ Innere Uhr für Aktivität § Regelmäßiger Rhythmus 24 Stunden Periodenzeit § Genetisch gesteuert - Sonnenlichtà Taktgeber o Melatonin regelt die Sonnenlicht Funktion § Dunkelheità höherer Melatonin Ausschuss

Temperatur - Lebensvorgänge Temperaturabhängigàdurch temperaturabhängige chemische Reaktionen - Individuelle Ansprüche an bst. Temperaturen - Wechselwarme Tiere (poikilotherme) o geringe Wärmeproduktion durch eigenen Stoffwechsel o Körpertemperatur gleicht Umgebungstemperatur an o Zwischen Minimum & OptimumàLebensprozesse bei Temperaturerhöhung von 10°C um das Zwei-/Dreifache beschleunigt (RGT-Regel) o Oberhalb & unterhalb Temperaturgrenzenà keine aktiven Lebensäußerungen (Kälte-/ Wärmestarre) im Winter (Winterstarre) o Kaum Kühlungsmechanismenà Kein Schwitzen o Energie- & Nahrungsbedarf geringer als bei gleichwarmen Tieren ähnlicher Größe (VorteilàWinter keine Nahrungszufuhr nötig) o Nachteilà nur Regionen mit hinreichenden Temperaturen besiedelbar o Begrenzender Umweltfaktorà Temperatur o Tiergruppen: Wirbellose, Fische, Amphibien, Reptilien - Gleichwarme Tiere (homiotherme) o Hohe Wärmeproduktion durch eigenen Stoffwechsel o Konstante Körpertemperatur unabhängig von Umgebungstemperatur o Isolationseffektà Federn Fell unterstützen Wärmeregulation o Effiziente Temperaturregulation durch Regulationsmechanismen § Sinkende Außentemperaturà Aufstellen der Haare, Muskelzittern § Steigende Außentemperaturà Kühlungsmechanismen (Schwitzen, Hecheln) o Höherer Energie- & Nahrungsbedarf o Im Winterà aktiv oder Winterruhe o Vorteileàalle Lebensräume besiedelbar (Aufgrund Aktivität im Temperaturspektrum) o Nachteile à hoher Nahrungsbedarf für Wärmeproduktion/ Kühlung o Begrenzter Umweltfaktor Nahrungsangebot o Tiergruppen: Vögel, Säugetiere Klimaregeln - Bergmannsche Regel o Tiere in kalten Gebieten, größer als nahverwandte Arten aus warmen Gebieten o Körpervergrößerung (Volumen) àverringerte Körperoberfläche § Abnehmender Wärmeverlust - Allensche Regel - Körperanhänge homoiothermer Tiere in Kalten Regionen, kleiner als in warmen Regionen (Ohren, Schwanz) o Große Körperanhängeà große Oberfläche, kühlen schneller aus Wasser - Aktives Leben ist an dVorhandensein von Wasser geknüpft - Wassertiereà Wasserhaushalt durch osmotischen Wert des umgebenden Mediums bestimmt Isoosmotisch Hypoosmotisch Hyperosmotisch Konzentration osmotisch Körperflüssigkeitenà niedrigere Bei Süßwassertieren und aktiver Moleküle in Konzentration als Umgebendes Wirbeltieren des Meeresà Körperflüssigkeit = der des Wasseràkonstanter Konzentration osmotisch aktiver umgebenden Wassers. Wasserverlust Moleküle der Körperflüssigkeit AUSGLEICH Wasserverlustà höher als umgebenden Medium Trinken von Meerwasser/ Osmotischem Wassereinstrom Ausscheidung über die Kiemen entgegenwirkenà aktive Wasserausscheidung - Landtiere o Konstanter osmotischer Wert der Körperflüssigkeit notwendig o Wasserverlust durch Ausscheidungsprodukte o Wasseraufnahmen über Haut / durch trinken

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Wechselfeuchte Pflanzen (poikilohydren) o Wassergehalt variiert mit der Umgebungsfeuchte (Moosen, Flechten) o Geringe Luftfeuchtigkeità austrocknen der Pflanzenkörper § Übergang zum Ruhezustand o Bei hoher Luftfeuchtigkeità Wasseraufnahmen über gesamte Oberfläche § Lebensvorgänge werden aktiviert à Keine Regulierung von Wasser aufnahmen und Abgabe - Eigenfeuchte Planzen (homoiohydre Pflanzen) o Wassergehalt unabhängig von aktueller Luftfeuchtigkeit o Wasserverlust über Transpiration (durch wachsartige Überzüge des Pflanzenkörpers eingeschränkt) o Kontrollierte Wasserabgabeà über die Spaltöffnung o Abhängig von ausreichendem Wasservorkommen § Charakteristische Angepasstheit Wasserpflanzen Feuchtpflanzen Trockenpflanzen (Xerophyten) (Hydrophyten)à Seerose (Hygrophyten) - Keine Spaltöffnungen und - Transpiration - Wasserspeicherung über Cuticula (Wasserabgabe) Gewebe/ ganze Organe - Wasser und Mineralien gefördert durch - Reduzierte Blattfläche mit werden über gesamte Strukturen, welche die eingesenkter Spaltöffnung & Oberfläche aufgenommen Oberfläche vergrößern verdickter Cuticula - Schwimmblätterà große - Zarte Blätter mit dünner àTranspirationsmindernd Interzellularen (erleichtern Cuticula Auftrieb) - Herausgehobene - Spaltöffnung auf Blatt Spaltöffnungen Oberseite - Anatomische Angepasstheit (Verdunstungsschutz) o Insektenà Wachshaltige Kutikula über Chitin Panzer (Trockenlufttier) o Wirbeltiereà ausgeprägte Hornhaut (Schuppen, Federn, Haare) o Amphibienà kaum Verdunstung Schutz (Feuchtlufttier) o Säugetiereà keine/reduzierte Schweißdrüsen (Wüste) (Trockenlufttier) Physiologische Angepasstheit (Wasserverlust über Exkretion reduzieren)

Physiologische Angepasstheit (Wüsten/ Säugetiere)

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Landlebende Tiere Wasser Rückresorption über Niere

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Kameleà Höcker (Fettgewebe) Wasser durch Kondensation zurückgewinnen (Ausatmungsluft an Nasenschleimhaut) Oxidationswassser gewinnenàAbbau Nahrung/ Fettgewebe Hoch Konzentriere Urin & Kot à Ausscheiden

Verhaltensgesteuert Angepasst (Wasserhaushalt aufrechthalten) o Amphibienà Feuchtlufttiere (an feuchten Standorten) § Nachtaktivà Wasserverlust über Haut gering

Umweltfaktoren im Wechselspiel/ liebisches Minimumgesetz - Umweltfaktoren wirken immer Zusammen mit anderen Faktoren - Minimum aller Faktorenà bestimmt die Möglichkeit für ein Lebewesen zu leben, wachsen und sich Fortzupflanzen - Mangel an Mineralstoffenà limitiert das pflanzliche Wachstum àFaktor, am meisten vom Optimum entfernt àbestimmt am stärksten das Gedeihen einer Art (limitierender Faktor)

Biotische Faktoren (lebhaft) Intraspezifische Faktoren/ Beziehungen (innerartlich) àIndividuen einer Art - Sexualpartner o Saisoneheà saisonabhängig, nur für die Fortpflanzungsperiode o Dauereherà Partnerbeziehung bleibt nach Fortpflanzung erhalten o Brutpflegeà Beziehung zu den Nachkommen o Brutfürsorgeà Pflege nur vor dem Schlüpfen - Tierverbände o Anonymer Verbandà Mitglieder einer Tiergruppe kennen sich nicht § Besserer Schutz vor Räubern § Arbeitsteilung (Biene) § Am Geruch jedoch identifizierbar o Individualisierter Verbandà Mitglieder einer Tiergruppe kennen sich persönlich § Komplexe Beziehungsgefügeà Ranganordnung (Wolf) § Gute Verteidigung vor Feinen § Schutz vor Ressourcen § Erhöht Konkurrenzsituation Intraspezifische Konkurrenz - Angebot: Raum, Nahrung, Nist- & Ruheplätze im Biotop begrenzt o Konkurrenz um diese Ressourcenà innerartliche Konkurrenz § Weniger Konkurrenzfähige sterben ab § Abhängig von der Population - Territoritätà reduziert Konkurrenz - Reviereà Aufteilung des Gesamtlebensraum o Sichert exklusive Nutzungsmöglichkeit o Vermeidet Auseinandersetzung um knappe Ressourcen Interspezifische Faktoren/ Beziehungen (zwischenartlich) à Individuen verschiedener Arten Interspezifische Konkurrenz - Konkurrenz um: Nahrung, Raum etc. - Höherer Konkurrenzkampf totale Konkurrenzà je ähnlicher die Ansprüche der Konkurrierenden - Konkurrenzausschlussprinzip o Arten mit gleichen ökologischen Ansprüchen können nicht gemeinsam existieren - Konkurrenzvermeidung (Koevolution o Unterschiedliche Ansprüche an die Umwelt werden entwickelt o Untersch. Orte der Nahrungssuche etc. § Unterschiedliche Ökologische Nischen Räuber-Beute Beziehung - Räuber ernähren sich von ihrer Beute - Dichteabhängiger Faktorà Wechselspiel zwischen artspezifischen Räubern und Beute - Vermehrung der Räuberà Lebensraum gleich & Primäre Nahrung à Beute o Beutepopulation dezimiert, wenn Vermehrung der Beutetiere diese Verluste nicht ausgleichen § Nahrungsmangel verringert Fruchtbarkeit der Räuber & erhöht Anfälligkeit für Parasiten &Krankheiten • Räuberpopulation verringert sich Beutepopulation vermehrt sich

Lotka Volterra Regel o Beute Räuberindividuenzahl schwankt periodisch. Die Maxima der Räuber folgen phasenverschoben denen für die Beute.

Trotz Schwankungen bleiben die Mittelwerte beider Populationen langfristig konstant

Räuber und Beute gleichermaßen dezimiert (vermindert)à Beutepopulation erholt sich schneller

àGelten, wenn Räuber sich nur von einer Art Beute ernährt & Beute nur diesen einen Fressfeind hat (Ein-Räuber-Eine-Beute System) - Negative Rückkopplungà Mehr Beute= Mehr Räuber= Weniger Beute - Nahrungsgeneralisiert o Breites Beutespektrum o Können auf andere Nahrung ausweichen - Nahrungsspezialisiert à auf Nahrung angewiesen - Gradationà Population bricht zusammen Parasitismus - Ein Individuum lebt auf Kosten eines anderen - Wechselseitige Beziehung zwischen 2 Organismen zum einseitigen Vorteil Parasit Wirt - NahrungsquellenàKörperflüssigkeiten, - Wird geschädigt Gewebe & Nährstoffe - End Wirt - Auf Wirt spezialisiert - Zwischenwirt - Wenige Wirtsarten - Wirtswechsel - Tötet Wirt nicht sondern schädigt ihn - Ektoparasitenà leben auf der Oberfläche des Wirtes (Flöhe, Läuse) - Endoparasitenà leben im Körperinneren (Bandwürmer) - Fakultative (temporäre)à schmarotzen nur zeitweise (Stechmücken) - Vollparasitenà auf wird angewiesen (Nährstoffe, Wasser) - Halbparasitenà besitzen Chlorophyll, betreiben Fotosynthese (entnehmen dem Wirt Wasser & gelöste Salze) Symbiose - Zusammenleben artverschiedener Lebewesen (Symbionten) zum wechselseitigen Nutzen (beide Vorteil) (Biene bekommt Nektarà Blume Bestäubung - Allianzà Symbionten nicht aufeinander angewiesen, vorübergehende, lockere Beziehung - Ektosymbioseà Jeder Symbiont lebt außerhalb des anderen - Endosymbioseà Ein Symbiont lebt im Inneren des anderen - Mutalismusà regelmäßig, länger andauernd, nicht lebensnotwenig - Eusymbioseà überlebensnotwendig o Pilzà Schwammà Wasseraufnahmen (braucht Alge zum Überleben) o Algeàbetreibt Fotosynthese (abgebauter Traubenzucker braucht Pilz Koexistenz - 2 Arten zur gleichen Zeit im gleichen Ökosystem nebeneinander, verdrängen sich nicht, weil o verschiedene Ökologische Nischen o wenn Arten nicht ihre Kapazität ausschöpfen können z.B. durch zu starke o Fressfeinde oder die unterlegende Art ist schneller beim Besiedeln neuer Lebensräume o Umweltbedingungen schwanken, hinsichtlich Konkurrenzüberlegenen Arten entstehen

Population Populationen - Gruppe artgleicher Lebewesen bilden eine Fortpflanzungsgemeinschaft, und leben im gleichen Areal - Dynamische Systeme - Kennzeichen einer Populationà Populationsgröße (Gesamtzahl aller Individuen im Siedlungsgebiet - Populationsdichteà Individuen zahl pro Flächeneinheit Populationswachstum - Individuen Anzahl ändert sich durch Vermehrung - Zuwachsrateà Differenz von Sterberate & Geburtenrate (Geburtenüberschussà positivà Populationswachstum) Exponentielles/ ungebremstes Wachstum - Gleichbleibende Vermehrungsrate - Vermehrungsrate wächst um einen gleichbleibenden Prozentsatz - Möglich, wenn Lebensräume Konkurrenzlos besiedelt werden können

Logistisches/ gebremstes Wachstum -

Folge steigender Individuen zahlen -àIntraspezifische Faktoren wirken (Konkurrenz Geburtenrate sinkt, Sterberate steigt à Wachstum verlangsamt sich (Sättigungsphase) Populationsdichte nimmt weiter zuà Wachstum hört auf (stationäre Phase) Geburtenrate & Sterberate gleich großà Umwelt-Kapazität K erreicht àmaximale Populationsgröße einer Art MassenwechselàSchwankungen der Populationsgröße um die Kapazitätsgrenze

Fortpflanzungsstrategien der Organismen K-Strategen (Kà Kapazität) - Geringe Wachstumsraten - Langlebigkeit & Sicherung der Nahrung (durch Brutpflege) - Umweltkapazität K wird erreicht - In Lebensräumen mit relativ konstanten Umweltbedingungen

R-Strategen (Rà Rate der Vermehrung) - Hohe Vermehrungsraten - Kurzlebigkeit - Erreichen nur selten die Kapazität - In Lebensräumen mit schwankenden Umweltbedingungen - Veränderungen der Umweltkapazitäten àdurch rasches Populationswachstum nutzen

Regulation der Populationsdichte - Populationsdichte wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst - Von der Individuen Zahl abhängig oder nicht Dichteabhängige Faktoren - Zunahme der Individuen Zahlà Faktoren, welche von der Populationsdichte abhängig sind, bekommen mehr Bedeutung - Nahrung wird knappà Anzahl artspezifischer Feinde wächstà Sozialer Stress kommt FOLGEà Geburtenrate sinkt & Sterberate steigt

Dichteunabhängige Faktoren - Populationsschwankungen durchà Klimaeinflüsse, Feinde, Krankheiten - Geburten- & Sterberateà unabhängig von der Populationsdichte - Beschränkung des Populationswachstums durch negative Rückkopplung fehlt

Dichteabhängige Faktoren Beispiel

Dichteunabhängige Faktoren Beispiel

-Intraspezifische Konkurrenz - Nahrungsmenge - Revierbildung/ Größe - Raumangebot - Populationsdichte -Gedränge Faktor (sozialer Stress) -Tierwanderungen -Kannibalismus -artspezifische Feindeà Räuber, Parasiten -ansteckende Krankheiten

-Klima & Wetter - Temperatur, Niederschlag, Luftfeuchte, Wind -Boden -Nahrungsqualität -Katastrophen (Vulkanausbruch) -Nicht spezifische Feinde - Räuber die sich normalerweise von anderen Beuten ernähren -Nicht ansteckende Krankheiten

Ökologische Nische à Gesamtheit der ökologischen Potenz/ Toleranz und deren Umweltansprüche -

Bestimmte Voraussetzungen der Lebewesen zum überleben o Entstehen aus der ökologischen Potenz (Ressourcen der Umwelt nutzen) und der ökologischen Toleranz (Umweltbedingungen zu ertragen) Ökologische Nischeà Gesamtheit der Ansprüche einer Art an die (A)biotische Umwelt o Wird erst realisiert, wenn eine Art einen Faktor nutzt Fundamentale Nischeà physiologische Potenz einer Art ohne interspezifische Konkurrenz Reale Nischeà Konkurrenz mit anderen, kleiner als fundamentaleà nehmen nur den Teil wahr, den Konkurrenten zulassen o Koexistieren nur möglich, wenn sie sich in realisierter ökologischer Nische unterscheiden Konkurrenzausschlussprinzipà 2 Arten 1 Ortà interspezifische Konkurrenz führt zum Aussterben einer Art /Nischen verändern sich im Evolutionsverlauf Nischendifferenzierungà Ansprüche konkurrierender Arten Konvergenzàähnliche Ökologische Nischen, ähnliches Aussehenà nicht eng miteinander verwandt Stellenäquivalenzà auf unterschiedlichen Kontinenten äquivalente Ökologische Nischen Ökologische PlanstelleàKann nur besetzt werden mit entsprechender Potenz7Toleranzà Planstelle besetzt (Einnischung)

Konkurrenzvermeidung durch Einnischung - Unterschiedliche Nahrung nutzen - Unterschiedliche Nahrungsgröße - Unterschiedliche Nahrungssuche - Unterschiedliche Aktivitätszeiten Ökosystemeà Funktionssystem aus Biotop & Biozönose Kennzeichen von Ökosystemen - Biotopà Lebensraum - Biozönoseà Lebensgemeinschaft - Offenes SystemàStoffe, Lebewesen & Energie kann von außen eingebracht werden andere können dieses aber auch verlassen Fähigkeit zur Selbstregulation - Stoffkreisläufe die trotz Zu- & Abflüssen zu anderen konstanten Verhältnissen der abiotischen Parameter führen (Fließgleichgewicht) - Biozönose hat langfristig auch weitgehend stabile Zusammensetzungen (biozönotisches Gleichgewicht) à Waldökosysteme, Wiesenökosysteme, Ökosystem See (durch Übergänge verbunden) àAlle Ökosysteme bilden die Biosphäre (belebter Raum) Struktur eines Ökosystems 4 Komponenten: Abiotische Umwelt, Konsumenten, Produzenten, Destruenten

Produzenten (Erzeuger)à Gras - Lebewesen bauen organische Substanz (Biomasse) aus anorganischem Material auf - Fotosynthesebetreibende Pflanzen (Wasserà Algen Landà Grüne Pflanzen - Von Biomasse leben alle anderen Organismen Konsumenten (Verbraucher) - Ernähren sich von lebender organischer Substanz - Pflanzenfressende Tiere (Herbivoren) & pflanzliche Parasiten - Fleischfressende Tiere (Karnivoren) & tierische Parasiten o Herbivore & Karnivore über Nahrungskette verbunden o Trophiestufen/ Nahrungsbeziehungen auch im Ökosystem See à Lebewesen eines Ökosystems in verschiedene Trophieebenen (Nahrungsstufen) o Großgruppen die jeweils aus Organismen mit gleicher Ernährungsweise bestehen § Unterschiedliche Stellungen § Primärkonsumenten (Kaninchen)à Herbivoren 1. Ordnung § Sekundärkonsumentenà Karnivoren 1. Ordnung (Fuchs) § Tertiärkonsumenten (Habicht)à Karnivoren 2. Ordnung à End Glied einer Nahrundketteà Endkonsument à Nahrungsketten sind zu einem Nahrungsnetz verwoben Destruenten (Zersetzter) - Bauen tote organische Substanz zu anorganischen Stoffen ab o Detritusfresser (Abfallfresser)à scheiden organisches Material aus o Mineralisierer (Bakterien, Pilze)à bauen organisches zu anorganischem abà anorganische Stoffe stehen den Produzenten wieder zur Verfügung Trophiestruktur Darstellung - Ökologische Pyramiden Zahlenpyramiden Biomassepyramiden Energiepyramiden Anzahl der Individuen jeder Biomasse der Energiefluss durch die Nahrungsstufe auf bst. Einzelorganismen auf bst. Nahrungskette dargestellt Fläche zu bst. Zeitpunkt Fläche zu bst. Zeit summiert à Produktivität der Stufen der Nahrungskette erfasst angegeben Sukzession/ Veränderung von Ökosystemen - Sukzessionà zeitliche Abfolge verschiedener Lebensgemeinschaften am selben Ort o Primäre Sukzessionà beginn auf Lebewesen freier Fläche (vulkanischer Boden) o Sekundäre Sukzessionà beginn auf Restbestand an Arten der vorherigen Lebensgemeinschaft (Wald durch Sturm kaputt, restpflanzen überlebt)

Stoffkreisläufe Stickstoffkreislauf - Stickstoff hat einen Anteil von 78% an den Gasen der Atmosphäre - In vielen Ökosystemen ein Minimumfaktor o Luftstickstoff können Pflanzen und Tiere nicht nutzen - StickstoffàBestandteil von Eiweißen, Cofaktoren & Nukleinsäuren & dadurch für Tiere unverzichtbar (Tiere nehmen den Stickstoff durch Nahrungsaufnahmen auf) (Pflanzen decken ihren Stickstoffbedarf in terrestrische Ökosystemen auf dem Boden, in aquatischen aus dem Wasser) o Stickstoff liegt als Nitrat NO-3 und Ammonium vor NH+4 N2-Fixierung - Cyano- & Knöllchenbakterien in den Wurzeln können Luftstickstoff (elementaren Stickstoff) aufnehmen und in Form von Ammonium biologisch Verfügbar machen - Knöllchenbakterien können eine Symbiose mit höheren Pflanzen eingehen Ammonifikation - Scheiden überschüssigen Stickstoff in Form von Harns...