Grundlagen der Ökologie: Ökosysteme, Faktoren & Interaktionen

Aufbau des Ökosystems

• Definition: Ein Ökosystem ist die Einheit aus Biotop (Lebensraum) und Biozönose (Lebensgemeinschaft).
• Biotop: Bezeichnet die abiotischen Faktoren (z. B. Licht, Temperatur, Wasser, Boden).
• Biozönose: Bezeichnet die biotischen Faktoren (z. B. Tiere, Pflanzen, Mikroorganismen, Konkurrenz).

Die Toleranzkurve in der Ökologie

• Definition: Zeigt, in welchem Wertebereich eines Umweltfaktors (z. B. Temperatur) ein Organismus überleben kann.
• Bereiche:
  • Präferendum: Der optimale Bereich für das Überleben und die Fortpflanzung.
  • Pessimum: Überleben ist möglich, aber keine Fortpflanzung.
  • Minimum/Maximum: Die äußersten Grenzen, bei deren Überschreitung der Tod eintritt.
• Begrenzende Faktoren: Können abiotisch (z. B. Temperatur) oder biotisch (z. B. Konkurrenz) sein.

Abiotische Faktoren und Klimaregeln

• Definition: Umweltfaktoren ohne biologische Herkunft. Beispiele: Licht, Temperatur, Wasser, Boden.
• Temperatur und Klimaregeln:
  • Bergmann-Regel: Größere Tiere in kalten Regionen haben ein geringeres Verhältnis von Oberfläche zu Volumen, was zu weniger Wärmeverlust führt.
  • Allen-Regel: Tiere in kalten Regionen haben kleinere Körperanhänge (Ohren, Schwänze), um den Wärmeverlust zu minimieren.

Blattaufbau und Transpiration bei Pflanzen

• Blattaufbau:
  • Epidermis (oben/unten)
  • Cuticula (Schutzschicht)
  • Palisadengewebe (Ort der Photosynthese)
  • Schwammgewebe (Gasaustausch)
  • Spaltöffnungen (Regulierung der Transpiration)
• Transpirationseinschränkungen:
  • Dicke Cuticula
  • Eingesenkte Spaltöffnungen
  • Behaarung
  • Reduzierte Blattfläche

Biotische Faktoren: Wechselwirkungen im Ökosystem

• Definition: Wechselwirkungen zwischen Organismen.
• Beispiele: Konkurrenz, Räuber-Beute-Beziehungen, Parasitismus, Symbiose.

Populationsökologie: Wachstum und Dynamik

• Populationsdynamik:
  • Exponentielles Wachstum: Tritt bei unbegrenzten Ressourcen auf (selten in der Natur).
  • Logistisches Wachstum: Bei begrenzten Ressourcen pendelt sich die Populationsgröße auf den K-Wert (Kapazitätsgrenze) ein.
• Faktoren:
  • Dichteabhängig (z. B. Krankheiten, Nahrungsmangel).
  • Dichteunabhängig (z. B. Wetterextreme, Naturkatastrophen).

Interaktionen: Parasitismus, Symbiose, Konkurrenz

• Parasitismus: Eine Art profitiert, die andere wird geschädigt (z. B. Bandwurm).
• Symbiose: Beide beteiligten Arten profitieren voneinander (z. B. Blütenpflanzen und Bienen).
• Konkurrenz:
  • Innerartlich: Um Ressourcen innerhalb derselben Art.
  • Zwischenartlich: Unterschiedliche Arten kämpfen um dieselbe Ressource.

Räuber-Beute-Beziehung und Lotka-Volterra-Regeln

1. Populationsgrößen schwanken periodisch: Die Populationsgröße des Räubers folgt der Beute mit einer zeitlichen Verzögerung.
2. Mittelwerte der Populationen bleiben konstant: Langfristig bleiben die Durchschnittsgrößen beider Populationen konstant.
3. Nach starker Dezimierung erholt sich die Beute schneller als der Räuber.

Die Ökologische Nische und Konkurrenz

• Definition: Die Gesamtheit der biotischen und abiotischen Faktoren, die eine Art zum Überleben, zur Fortpflanzung und zur Entwicklung benötigt.
• Konkurrenz:
  • Konkurrenzausschlussprinzip: Arten mit identischen ökologischen Ansprüchen können nicht dauerhaft im selben Lebensraum koexistieren.
  • Konkurrenzvermeidung: Arten weichen auf unterschiedliche Ressourcen oder Lebensräume aus, um Konkurrenz zu minimieren.

Wichtige Fachbegriffe der Ökologie

• Habitat: Der spezifische Lebensraum einer Art.
• Fundamentale Nische: Der potenzielle Lebensraum einer Art unter idealen Bedingungen, ohne Konkurrenz.
• Realisierte Nische: Der tatsächlich genutzte Lebensraum einer Art, begrenzt durch biotische Faktoren wie Konkurrenz.
• Autotroph: Organismen, die ihre eigene Nahrung produzieren (z. B. Pflanzen durch Photosynthese).
• Heterotroph: Organismen, die sich von anderen Organismen ernähren.

Produzenten im Ökosystem

• Definition: Organismen, die Energie durch Photosynthese oder Chemosynthese selbst herstellen.
• Beispiele: Pflanzen, Algen.

Konsumenten: Energiefluss in der Nahrungskette

• Definition: Organismen, die Energie aufnehmen, indem sie andere Lebewesen fressen.
• Primärkonsumenten: Pflanzenfresser (Herbivoren), die sich direkt von Produzenten ernähren (z. B. Kaninchen).
• Sekundärkonsumenten: Fleischfresser (Karnivoren), die Primärkonsumenten fressen (z. B. Fuchs).
• Tertiärkonsumenten: Spitzenprädatoren, die Sekundärkonsumenten fressen (z. B. Löwe).

Destruenten: Zersetzer im Ökosystem

• Definition: Organismen, die tote organische Stoffe zersetzen und Nährstoffe für den Kreislauf freisetzen.
• Beispiele: Pilze, Bakterien, Regenwürmer.

Der Stoffkreislauf im Ökosystem

• Definition: Der Kreislauf von Stoffen (z. B. Wasser, Kohlenstoff), die innerhalb des Ökosystems wiederverwertet werden.

Energiefluss: Einbahnstraße im Ökosystem

• Definition: Der einmalige Fluss von Energie durch ein Ökosystem.
• Quelle: Die primäre Energiequelle ist die Sonnenenergie.
• Verlust: Etwa 90 % der Energie geht bei jedem Trophielevel als Wärme verloren.