Ökologie: Artenvielfalt, Prädation und Inselbiogeographie

Artenreichtum, Diversitätsindizes und Vielfaltsdiagramme

1) Erklären Sie Artenreichtum, Diversitätsindizes und Artenvielfaltsdiagramme sowie den Vergleich dieser Parameter.
Der Artenreichtum ist die Anzahl der Arten in einer Gemeinschaft. Er ignoriert die Tatsache, ob eine Spezies selten oder häufig vorkommt. Diversitätsindizes kombinieren den Artenreichtum mit der Gleichmäßigkeit (Evenness) der Verteilung der Individuen zwischen den Arten und untersuchen die Häufigkeit der Arten. So lässt sich der Unterschied zwischen häufigen und seltenen Arten verdeutlichen. Die schematische Darstellung der relativen Häufigkeit sammelt in Grafiken vollständigere Informationen über die Verteilung der Artenvielfalt innerhalb einer Gemeinschaft.

Das Paradoxon der Anreicherung

2) Was ist das Paradoxon der Anreicherung und wie kann es analysiert werden?
Das Paradoxon der Anreicherung besagt: Hohe Produktivität erfordert ein hohes Bevölkerungswachstum, was aufgrund des Konkurrenzausschlussprinzips zum Aussterben einiger vorhandener Arten führen kann. Dies kann mit Graphen analysiert werden, in denen die Zahl der Arten gegen einen Index wie Niederschlag oder Nährstoffe aufgetragen wird (z. B. Pflanzennährstoffe vs. Nagetiere oder Niederschlag, der wiederum mit der benötigten Primärproduktivität korreliert ist).

Einfluss der Prädation auf den Artenreichtum

3) Erklären Sie mit Beispielen die gegensätzlichen Effekte, die Prädation auf den Artenreichtum haben kann.
Prädation kann den Reichtum durch einen Rückgang der interspezifischen Konkurrenz erhöhen, wodurch Beutearten untereinander und mit ihren Feinden koexistieren können (räubervermittelte Koexistenz). Ein Beispiel ist die Prädation durch Seesterne auf verschiedene Krebse, sessile Filtrierer, Napfschnecken, andere kleine Raubtiere und Käferschnecken (Chitonen). Diese Arten bilden zusammen mit Schwämmen und vier makroskopischen Meeresalgen eine Lebensgemeinschaft. Wurden alle Seesterne in bestimmten Bereichen entfernt, konnten einige Seepocken und Muscheln erfolgreich dominieren und andere Arten ausschließen. Nur eine Algenart überlebte, während fleischfressende Arten verschwanden. Der wichtigste Einfluss des Seesterns scheint darin zu liegen, Raum für weniger wettbewerbsfähige Arten zu schaffen, was die Koexistenz verschiedener Spezies ermöglicht.
Wenn Prädation jedoch zu intensiv ist, kann sie den Artenreichtum verringern, indem sie die Beute an den Rand des Aussterbens treibt.

Die Intermediate Disturbance Hypothesis

6) Erläutern Sie die Hypothese der mittleren Störung.
Eine mittlere Störung (Intermediate Disturbance) tritt auf, wenn die Frequenz einer Störung weder zu hoch noch zu niedrig ist, wodurch Gemeinschaften mehr Arten aufweisen. Beispiel: Kleine Kieselsteine, die häufig bewegt werden, und große Kieselsteine, die fast nie bewegt werden, weisen einen geringeren Artenreichtum an Algen auf als mittelgroße Kieselsteine. Letztere bewegen sich selten genug, um eine ökologische Sukzession zu ermöglichen, aber oft genug, um eine Monopolstellung einzelner Arten zu verhindern.

Beispiele für verschiedene Inselhabitate

7) Eine Insel muss nicht zwingend ein von Wasser umgebenes Stück Land sein. Listen Sie andere Inselhabitate mit unterschiedlichen räumlichen Skalen auf.

• Ein Wasserbecken (Pool)
• Ein Waldfragment
• Seen
• Berggipfel
• Isolierte Bäume in einer Savanne
• Waldlücken
• Privatgrundstücke
• Vegetationstypen, die von unterschiedlichen Gesteinsarten, Böden oder anderer Vegetation umgeben sind

Inselbiogeographie-Experiment in Florida

8) In der Bucht von Florida wurde ein Experiment durchgeführt, um die Auswirkungen der Habitatvielfalt und der Gebietsgröße auf den Reichtum von Arthropoden auf kleinen Mangroveninseln zu trennen.
Diese Inseln bestanden fast ausschließlich aus Rhizophora mangle und beherbergten Gemeinschaften von Insekten, Spinnen, Skorpionen und Eidechsen. Nach einer ersten Umfrage wurde die Größe einiger Inseln künstlich reduziert. Die Vielfalt der Lebensräume war nicht betroffen, aber die Artenzahl der Arthropoden auf drei dieser Inseln ist innerhalb eines Zeitraums von zwei Jahren nicht zurückgegangen. Auf einer Kontrollinsel blieb die Größe unverändert, und es zeigte sich ein leichter Anstieg im gleichen Zeitraum.

Welche Vorhersagen der Theorie der Inselbiogeographie erklären die Ergebnisse?
1. Die Anzahl der Arten auf einer Insel sollte über die Zeit mehr oder weniger konstant bleiben.
2. Diese Konstanz ist das Ergebnis eines kontinuierlichen Artenumsatzes (Ersatz), bei dem einige Arten aussterben und andere einwandern.

Welche weiteren Daten sind erforderlich?
Es muss sichergestellt werden, dass die Inseln nicht auf eine Größe reduziert wurden, die signifikant kleiner als die Kontrollinsel ist (um die Vorhersage zu testen, dass größere Inseln mehr Arten unterstützen). Zudem sollte die Entfernung der Inseln zu Quellgebieten geprüft werden (um die Vorhersage zu testen, dass die Artenzahl mit dem Grad der Isolation abnimmt).

Erklärung für den Anstieg auf der Kontrollinsel:
Es könnte sich um eine Insel handeln, deren Tragfähigkeit noch nicht vollständig erreicht wurde.

Kaskadeneffekte und Breitengradienten

9) Ein Dominoeffekt (Kaskadeneffekt) wird manchmal vorgeschlagen, um den Anstieg der Artenzahl während einer Sukzession zu erklären. Wie wird dieses Konzept auf den Breitengradienten angewendet?
Eine Kaskade ist ein Prozess, bei dem zunehmender Reichtum weitere Prozesse auslöst. Der Artenreichtum nimmt von den Polen zu den Tropen hin zu. Prädation, Produktivität, Klimavariation und das evolutionäre Alter der Tropen sind Erklärungen für diese Tatsache. Die ersten Arten besiedeln Freiflächen durch bessere Wettbewerbsfähigkeit. Dies schafft Nischen, die zuvor nicht existierten. Ein Anstieg von Herbivorie und Prädation kann einen positiven Feedback-Effekt auslösen, der durch zusätzliche Ressourcen und Heterogenität eine weitere Steigerung der Artenvielfalt fördert. Zudem sind Temperatur, Feuchtigkeit und Windgeschwindigkeit innerhalb eines Waldes viel weniger variabel als in offenem Gelände, was zu einer höheren Konstanz und Stabilität der Umweltbedingungen führt.