Zusammenfassung Ökologie PDF

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g1. Abiotische Faktoren MEERESSTRÖMUNGEN 

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Die Luftbewegungen, die durch die Temperaturunterschiede auf unserem Planeten bedingt sind, treiben in den Ozeanen an der Oberfläche große zirkuläre Strömungen an – auf der Nordhalbkugel im, auf der Südhalbkugel gegen den Uhrzeigersinn. Der für Europa bedeutsamste Oberflächenstrom ist der Golfstrom, der warme Wassermassen aus der Karibik über den Nordatlantik bis an die Norwegische Küste führt. Die großen ozeanischen Kreisbewegungen führen dazu, dass an der Westseite der Kontinente konstant kalte Wassermassen, an der Ostseite der Kontinente konstant warme Wassermassen anzutreffen sind. Nur an der Ostseite der Kontinente sind daher Korallenriffe zu finden. Im Indischen Ozean ist die Situation durch die asiatische Landmasse etwas anders.

0. Warum sind der Nordost- und der Südost-Passat konstante Winde? Warum weht ersterer konstant von Nordost nach Südwest und letzterer konstant von Südost nach Nordwest? Weil die Coriolis-Kraft durch die konstante Erddrehung konstant auf die Winde einwirkt, die mit der Hadley-Zelle entstehen; durch die Corioliskraft bedingt, strömt die Luft auf der Nordhalbkugel im, auf der Südhalbkugel gegen den Uhrzeigersinn. Diese konstanten Luftströmungen heißen Nordostpassat (Nordhalbkugel) & Südostpassat (Südhalbkugel). 1. Was ist ein Areal, was ein Habitat, ein Biotop, eine Biozönose und ein Ökosystem? Geben Sie zur Definition je 1 Beispiel.  

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Areal: von einem Organismus besiedelter topographischer Raum. z.B. Kuhweide Habitat: Areal mit all seinen für den Organismus charakteristischen und erfassbaren ökologischen Faktoren. z.B. Astlöcher Biotop: Areal mit all seinen für den Organismus relevanten Umweltfaktoren. z.B. See Biozönose: Lebensgemeinschaft verschiedener Arten in einem Areal. z.B. Biozönose im Teich: umfasst sämtlichen Lebewesen: Fische, Algen, Bakterien … Ökosystem: Biozönose + Biotop bilde eine +- abgegrenzte ökologische Funktionseinheit. mmmmmmmmmmmmmmmmmmm z.B. Regenwald mit den ihn besiedelnden Organismen

2. Wann steht die Sonne im Wendekreis des Krebses, wann im Wendekreis des Steinbocks? Was bedeutet dieser Sonnenstand?

Im nördlichen Sommer steht die Sonne zur Mittsommernacht (=Sommersonnenwende) bei 23° Nord im Wendekreis des Krebses, d.h. dem nördlichen Wendekreis  er markiert die nördlichste Breite, an der die Sonne einmal im Jahr im Zenit steht ( zur Mittsommernacht). Im nördlichen Winter steht die Sonne zur Wintersonnenwende bei 23° Süd im Wendekreis des Steinbocks, d.h. dem südlichen Wendekreis  er markiert die südlichste Breite, an der die Sonne einmal im Jahr im Zenit steht (  zur Wintersonnenwende).

3. (1) Warum hat die Sonnenstrahlung am Äquator 2 Maxima? (2) Warum liegt die maximale Sonnenstrahlung bei 20, 40, 60 + 80° Nord über der maximalen am Äquator?

(1) Es gibt 2 Maxima am Äquator, weil die Sonne zur Tagundnachtgleiche im Frühjahr und im Herbst über dem Äquator im Zenit steht. (2) Die max. Sonnenstrahlung bei 20, 40, 60 + 80° Nord liegt über der max. am Äquator, weil die Atmosphäre am Äquator dichter ist und die eintreffende Strahlung abhält. 4. Unter welchen Bedingungen kommen für freischwimmende Algen tagsüber sehr variable Lichtverhältnisse vor, die eine konstante Photosynthese-Leistung verhindern? Welchen Vorteil könnten festhaftende Algen haben? Bei (starken) Wasserbewegungen (durch Luftbewegungen bzw. durch die Corioliskraft) treiben freischwimmende Algen hoch und runter, was zu variablen Lichtverhältnissen führt. Festhaftende Algen befinden sich dagegen stets in der gleichen Meerestiefe, haben konstante Lichtverhältnisse und können so konstant photosynthetisch aktiv sein. 5. Was ist Primärproduktion? Primärproduktion ist die in einem bestimmten Zeitabschnitt durch autotrophe Organismen (Primärproduzenten) aus anorganischen Stoffen erzeugte Biomasse.

6. Was ist eine Sprungschicht= Thermokline? Eine Sprungschicht ist ein sehr steiler Übergang von warmem Wasser an der Oberfläche zu sehr kaltem Wasser in der Tiefe: Wie in Süßwasserseen gemäßigter Breiten im Sommer bildet sich ganzjährig aufgrund der relativen Position der Erde zur Sonne im Zentrum der Ozeane eine Warmwasserlinse aus. Diese Linse ist durch eine Sprungschicht, in der die Temperatur über wenige Meter drastisch sinkt, von den darunterliegenden, kalten dichten Wassermassen getrennt. So sind dem Oberflächenwasser die am Boden der Ozeane remineralisierten Nährstoffe nicht zugänglich. 1.9 Warum bildet sich eine permanente Warmwasserlinse im Zentrum der Ozeane? Warum heißen diese Bereiche „Wüsten der Ozeane“? Aufgrund der relativen Position der Erde zur Sonne bildet sich ganzjährig im Zentrum der Ozeane eine permanente Warmwasserlinse aus. Diese Linse ist durch eine Sprungschicht, in der die Temperatur über wenige Meter drastisch sinkt, von den darunterliegenden, kalten und dichten Wassermassen getrennt. So sind dem Oberflächenwasser die am Boden der Ozeane remineralisierten Nährstoffe nicht zugänglich, die nötig für Primärproduktion sind. Da im Oberflächenwasser ein Mangel an Stickstoffderivaten, Phosphaten und Silikaten herrscht und da Algen nur nahe der Oberfläche wachsen können (weil nur hier die PAR (photosynthetical active radiation) ausreicht), ist die Primärproduktion im Zentrum der Ozeane extrem gering. Aufgrund der geringen Primärproduktion spricht man von den Wüsten der Ozeane. 6.9 Erklären Sie die umgekehrte Biomassen‐Pyramide im freien Ozean mit den Oksanen‐ Modellen zur top down ‐ bottom up und bottom up ‐ top down Regulationen. Welcher Effekt kommt im freien Ozean zum Tragen? Aufgrund der relativen Position der Erde zur Sonne bildet sich ganzjährig im Zentrum der Ozeane eine permanente Warmwasserlinse aus. Diese Linse ist durch eine Sprungschicht, in der die Temperatur über wenige Meter drastisch sinkt, von den darunterliegenden, kalten und dichten Wassermassen getrennt. So sind dem Oberflächenwasser die am Boden der Ozeane remineralisierten Nährstoffe nicht zugänglich, die nötig für Primärproduktion sind. Da im Oberflächenwasser ein Mangel an Stickstoffderivaten, Phosphaten und Silikaten herrscht und da Algen nur nahe der Oberfläche wachsen können (weil nur hier die PAR (photosynthetical active radiation) ausreicht), ist die Primärproduktion im Zentrum der Ozeane extrem gering. Zudem wird die geringe Primärproduktion sofort konsumiert, (was suspendierte Algen zusätzlich mindert), sodass die Biomassen-Pyramide in den freien Ozeanen auf dem Kopf steht!

top-down-Regulation kommt zum Tragen (aber auch bottom-up, da die Primärproduktion die Biomasse des Zooplanktons reguliert).

7. Welche Auswirkungen hat die Corioliskraft auf die Strömung der am Äquator aufsteigenden, sich abkühlenden, bei 30° Nord bzw. 30° Süd absinkenden kalten und zum Äquator zurückströmenden Luftmassen? (Diese gleichmäßige Luftzirkulation heißt Hadley-Zelle.)

Durch die Coriolis-Kraft bedingt, strömen se Luftmassen auf der Nordhalbkugel im, auf der Südhalbkugel gegen den Uhrzeigersinn. Diese konstanten Luftströmungen heißen Nordostpassat (Nordhalbkugel) und Südostpassat (Südhalbkugel).

2.a Thermoregulation  Problem an Land: stärkere Temperaturunterschiede - kann potentiell durch Evaporation= Verdunstung von Wasser gelöst werden. Evaporation ist jedoch abhängig vom O-V-Verhältnis und für kleine Organismen keine Option (Mit abnehmender Körpergröße steigt die Wasserverlustrate proportional zum O-V-Verhältnis exponentiell an.). Hier muss die Wärme in kühlerer Umgebung abgegeben werden.

1. Warum sinkt die Metabolismusrate bei Thermoregulatoren (homoiothermen Tieren) mit zunehmender Temperatur, während sie bei Thermokonformern (poikilothermen Tieren) steigt? Die Metabolismusrate der Thermoregulatoren (erzeugen ihre Körperwärme selbst, erhalten ihre Körpertemperatur aufrecht) sinkt mit zunehmender Temperatur, da bei kalten Temperaturen mehr Energieaufwand nötig ist, um die Körpertemperatur konstant zu halten ( hohe Metabolismusrate); bei höherer Außentemperatur ist weniger Energieaufwand nötig. Bei Thermokonformen (gewinnen und verlieren Wärme aus und an ihre Umgebung) steigt die Metabolismusrate mit zunehmender Temperatur, da bei kalten Temperaturen keine Wärmeenergiezufuhr stattfindet, was geringe Stoffwechselaktivitäten bzw. eine geringe Metabolismusrate ermöglicht; je höher die Wärmeenergiezufuhr durch hohe Außentemperatur, desto mehr Energie steht zur Verfügung steigende Metabolismusrate. 2. Wodurch wird die Zeit der Nahrungsaufnahme bei der Galapagos-Meeresechse limitiert? Setzen Sie O2-Verbrauch, Körpertemperatur + aufgenommene Energie in Form von Nahrung in Beziehung. Die Meerechse taucht im Meer nach ihrer Nahrung. Die Zeit der Nahrungsaufnahme ist limitiert durch den O2-Verbrauch (im Wasser viel weniger O2). Außerdem muss sie sich nach einer bestimmten Zeit (auf warmem Lavagestein) sonnen, um ihren Körper wieder aufzuwärmen (Aufnahme von Wärmeenergie). Nach einer bestimmten Zeit ist die in Form von Nahrung aufgenommene Energie aufgebraucht und das Tier muss wieder ins Wasser zur Nahrungsaufnahme. 3. Der Riedfrosch kann über stark durchblutete Hautpartien an den Körperseiten & Beininnenseiten Wasser aufnehmen. Sie werden zur Regenzeit entblößt und zur

Trockenzeit gegenüber der Außenwelt abgedeckt. Warum muss er diese Bereiche bei Trockenheit schützen? Diese Bereiche muss er zur Trockenzeit schützen, um einen Wasserverlust zu vermeiden. 4. Wie entkommen kleinvolumige Säugetiere der Überhitzung? Aufgrund des im Verhältnis zur Körperoberfläche zu geringen Volumens ist eine Temperaturregulation durch Evaporation (Schwitzen) zu riskant. Die Wärme muss in kühlerer Umgebung abgegeben werden.  Beispiel Erdhörnchen 5. Nennen Sie 2 Strategien kleinvolumiger Tiere, der Überhitzung des Körpers zu entgehen. Erdhörnchen: toleriert kurzfristig Körpertemperaturen von 42°C; muss dann aber in unterirdische Bauten zurückkehren, um die aufgenommene Wärmemenge abzuführen Beispiel Silberameise: lebt auf Sandwüstenboden; nutzt kleinräumige Temperaturgradienten aus: Vom Boden (62°C) zur Luft / Höhe der Ameise (49°C) ist über wenige Zentimeter hinweg ein steiler Temperaturgradient ausgebildet. Ameise geht in Abkühlstellung durch langgestreckte Beine.

2.b BIOME 6. Wieso ist immer eine relative Nähe von Hartlaubvegetation zur Küste festzustellen? Hartlaubvegetation findet man bei Regionen mit gedämpften Temperaturen, milden Wintern. Ein solches Klima gibt es in der Nähe von Küsten: Da sich die Wassertemperatur aufgrund der großen Wärmekapazität langsamer ändert als die Temperatur auf dem Land, wird das Land in der Nähe der Küste im Sommer vom Meer gekühlt, dafür im Winter von ihm erwärmt. 7. Sommergrüne Wälder sind auf die Ostseiten der Kontinente beschränkt. Europa bildet eine Ausnahme. Wieso? Bedingung für sommergrüne Wälder ist eine warm-feuchte Phase (die Länge der Vegetationsperiode erlaubt einen Aufbau von Blatt-Biomasse gefolgt von einem Abwurf nach dem Herbst-Äquinoktium). Die großen ozeanischen Kreisbewegungen führen dazu, dass an der an der Ostseite der Kontinente konstant warme Wassermassen anzutreffen sind. Nach Europa gelangen warme Wassermassen durch den Golfstrom. Diese warmen

Wassermassen erwärmen jeweils das Land. 8. Erkläre das Vorhandensein Borealer Nadelwälder der Westküste Kanadas & nördlichen USA. Bedingung für boreale Nadelwälder sind kalte Temperaturen: Die großen ozeanischen Kreisbewegungen führen dazu, dass an der an der Westseite der Kontinente konstant kalte Wassermassen anzutreffen sind, sodass kalte Temperaturen an der Westküste Kanadas herrschen. Zur nördlichen USA bringt der kalte, vom Polarmeer kommende Labradorstrom kaltes Wasser und so niedrige Temperaturen. 9. Erklären Sie die Ausbildung von Küstenwüsten in Westafrika und der Westküste Südamerikas (Atacama, Namib). Denken Sie an die Rolle kalter Meeresströmung und das Verhalten von Luftmassen. Kalte Luftmassen sind schwerer als warme; nur warme steigen auf. Küstenwüsten: An der Westseite der Kontinente im Bereich kalter Meeresströmungen gibt es Wüstenbänder, die extrem niederschlagsarm sind. Die kalte Meeresströmung entlang der Küste kühlt die Luftmassen ab. Da kalte Luftmassen nicht aufsteigen, bleiben Wolkenbildung und Regen aus. Es bildet sich Hochnebel, aber kein Regen.

10. Erklären Sie die Unterschiede zwischen Küstenwüsten & Regenschattenwüsten. Küstenwüsten (Atacama, Namib): s. Definition oben. Im Vergleich zu Wüsten im Landesinneren herrscht i.d.R. eine höhere Luftfeuchte (Nebelwüste). Regenschattenwüste (Gobi): Wüstengebiete hinter hohen Gebirgsketten. Die Niederschlagsarmut ist durch die Regenschattenlage bedingt:   

Winde nehmen über Wasserfläche Feuchtigkeit auf. Auf der windzugewandten Seite des Gebirges steigt die Luft auf, kühlt sich ab und gibt ihre Feuchtigkeit ab. Auf der windabgewandten Seite des Gebirges sinkt die Luft ab, erwärmt sich und nimmt Feuchtigkeit auf, daher fallen hier nur geringe Niederschläge  aride Bedingungen.

11. Nennen Sie Anpassungen des Lebenszyklus / der life history strategy an das Leben in der borealen Zone mit sehr kalten, trockenen Wintern und milden, feuchten Sommern. Tiere in den borealen Nadelwäldern wie Europäische Braunbären müssen mit extremen Klimaschwankungen zurechtkommen (sehr kalte, trockene Winter & milde, feuchte Sommer); müssen im Frühjahr die Nachkommen gebären, damit diese im Frühjahr aufwachsen können und Nahrung bekommen; daher muss die Paarung im Herbst erfolgen; im Winter hält das schwangere Weibchen Winterruhe. 12. Nennen Sie spezifische Anpassungen der Rentiere (Rangifer tarandus) in der Tundra. breit spreizbare Hufe als Anpassung an Sumpf- und Schneegelände  ermöglicht im schlammigen Gelände einen sicheren Tritt

3. VERBREITUNGSMUSTER, POPULATIONEN UND DEREN DYNAMIK Dispersion:= Verteilung (einer Population) im Raum  Wesentlich für die Ausbildung bestimmter Verteilungsmuster sind die je vorherrschenden Interaktionsformen zwischen den Individuen.  3 Verteilungsmuster: zufällige, homogene, aggregierte Verteilung 1. Welche Formen der Interaktion führen zu den 3 Verteilungsmustern zufällige, aggregierte und homogene Verteilung? 

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zufällige Verteilung: keine Wechselwirkung zwischen Individuen (z.B. stark überlappende Futterareale der griechischen Steppenameise führen zu zufälliger Verteilung der Populationen) homogene Verteilung (fast gleichmäßige Verteilung): negative Wechselwirkung zwischen Individuen (z.B. durch Territorialbildung in der Brutkolonie des Sokotra-Kormorans (wird Mindestabstand der Tiere zueinander unterschritten, kommt es zu Aggressionsverhalten= aggregierte Verteilung (in einzelnen Gruppen): positive Wechselwirkung zwischen Individuen; inhomogene Ressourcen (z.B. Orca: gehen in Gruppen Jagen)

Abundanz:= Populationsdichte  wird generell als Individuenzahl (N) pro m2, bei im Boden lebenden Organismen als Individuenzahl pro m3 angegeben (also N x m-2 oder m-3).  Populationsgröße o Methode zur Ermittlung: Rückfangmethode (2 Stichproben zeitlich versetzt)

n1 x n 2 mit n1= Gesamtzahl Individuen Stichprobe 1, n2= n 1∩ 2 Gesamtzahl Individuen Stichprobe 2 und n1 ∩ 2= Zahl der wiedergefangenen Tiere

N=

Die Populationsgröße in der Zeit wird beeinflusst durch Geburt, Tod, Immigration & Emigration. Die Änderung der Populationsgröße zwischen t0 und t1 lässt sich nach der Formel ermitteln:

N1= N0 + (B-D) + (I-E) 

Kohorte: =eine zu einem bestimmten Zeitpunkt geborene Gruppe von Individuen einer Population.

Überlebenskurve= graphische Repräsentation der Überlebenden einer Kohorte von Jahr zu Jahr.  Typ-1-Überlebenskurve (physiologische) konvex: bei Organismen mit hohem elterlichen Einsatz (Dotter, Brutpflege) und meist geringer Fruchtbarkeit. z.B. Homo sapiens (die meisten Menschen überleben den größten Teil ihrer potenziellen Lebensspanne)  Typ-2-Überlebenskurve (ökologische) – loglinear: bei Organismen, die in jedem Lebensalter einem konstanten Sterberisiko ausgesetzt sind (z.B. Amsel, Singdrossel)  Typ-3-Überlebenskurve - konkav: bei Organismen, deren Überlebenswahrscheinlichkeit als Larve / Juvenile gering ist; produzieren sehr viele Nachkommen, bieten aber kaum / keine Brutpflege (z.B. meiste Insekten, einjährige Pflanzen wie Spörgel)

Life history strategy:  Wann und wie oft ein Organismus im Verlauf seines Lebens zur Reproduktion schreitet, bestimmt seine Lebensgeschichte. 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. 1. Semelparitie: überwiegend bei einjährigen, aber auch bei einigen mehrjährigen (Lachse) Organismen, die nur 1x im Leben reproduzieren. Der Reproduktion erfolgt i.d.R. der Tod. Semelpare Organismen allozieren während des gesamten Lebens Ressourcen, um Gameten auszubilden.  meist Typ-3-Überlebenskurve 2. Iteroparitie: bei mehrjährigen Organismen mit mehrfacher Reproduktion. Iteropare Organismen müssen in der Lage sein, genügend Ressourcen für ihre Überlebensfähigkeit zwischen je 2 Reproduktionsphasen aufzubringen.  meist Typ-1-oder-2-Überlebnskurve

2. Sie versuchen im Felswatt die Größe einer Schneckenpopulation zu ermitteln und entschließen sich zur Rückfangmethode. Dazu ermitteln Sie am 1. Tag die Anzahl der Individuen von 2 Schneckenarten mit Art 1: 126 und Art 2: 270. Sie markieren alle Tiere und entlassen sie wieder. Am nächsten Tag fangen Sie erneut alle Individuen. Von Art 1 finden Sie 84, darunter 73 markierte, von Art 2 finden Sie 45, darunter 40 markierte. Wie groß sind die Schneckenpopulationen? Gibt es eine reziproke Beziehung zwischen Populationsgröße und Zahl der Rückfänge? Art 1: 145 Individuen; Art 2: 304 Individuen. Nein, es gibt keine reziproke Beziehung - diese würde bedeuten, dass bei einer größeren Population die Zahl der Rückfänge immer größer ist und umgekehrt ebenso. Das ist aber nicht zwangsläufig der Fall. 5. Inwieweit hängen Überlebenskurven mit bestimmten life history strategies zusammen? Überlebenskurven basieren auf life history strategies von Organismen: Typ-3-Überlebenskurve findet man meist bei Semelparitie (überwiegend bei einjährigen, aber auch bei einigen mehrjährigen Organismen, die nur 1x im Leben reproduzieren. Der Reproduktion erfolgt i.d.R. der Tod. Semelpare Organismen allozieren während des gesamten Lebens Ressourcen, um Gameten auszubilden.) Typ-1-oder-2-Überlebnskurve findet man meist bei Iteroparitie (bei mehrjährigen Organismen mit mehrfacher Reproduktion. Iteropare Organismen müssen in der Lage sein, genügend Ressourcen für ihre Überlebensfähigkeit zwischen je 2 Reproduktionsphasen aufzubringen.)

4. Dichteabhängige Veränderungen in der Populationsdynamik: Exponentielles (dichteunabhängiges) Wachstum  Wenn die Ressourcen nicht limitiert sind, erfolgt das Wachstum der Population unbegrenzt exponentiell. Dann sind nur 2 Größen entscheidend für das Wachstum: die spezifische Wachstumsrate r und die Ausgangsgröße der Population N0. Logistisches (dichteabhängiges) Wachstum  Da Ressourcen nie unbegrenzt vorhanden sind, nehmen bei steigender Populationsgröße dichteabhängige Faktoren zu.

K- und r-Strategen: Wachstumsmodelle (exponentielles und logistisches Wachstum) lassen Rückschlüsse auf die life history strategy von Arten zu. r-Strategen:  nutzen zeitlich begrenzt existierende Ressourcen mit hoher Produktivität (ephemere Biotope)  einmalige Fortpflanzung (Semelparitie) resultiert in großer Anzahl an Nachkommen (große Fruchtbarkeit), Eltern kümmern sich kaum / nicht um Nachkommen  kurze Lebensspanne, dichteunabhängige Sterblichkeit; Typ-3Überlebenskurve  kurzen Perioden mit exponentiellem Wachstum folgen periodisch Zusammenbrüche der Population K-Strategen:  sind an regenerierende Ressourcen adaptiert; nutzen konstante Ressourcen mit geringer Produktivität (stabile Biotope)  mehrmalige Fortpflanzung (Iteroparitie), wobei je nur wenige Nachkommen pro Reproduktionsereignis produziert werden; Eltern investie...