Klausurfragen

Question 1

Definiere externe Validität

Answer 1

• Grad zu dem Ergebnisse verallgemeinert werden
• bezeichnet die Generalisierbarkeit des Zusammenhangs zwischen unabhängiger und abhängiger Variablen auf natürliche Situationen

Question 2

Was ist faktorielles Design?

Answer 2

• es werden ein (einfaktorielles Design) oder mehrere (mehrfaktorielles Design) unabhängige Variablen miteinander variiert. Effekte der unabhängigen Variablen können separat (Haupteffekte) oder in Kombination (Interaktioneffekte/Wechselwirkungen) untersucht werden.

Question 3

Aus welchen Phasen besteht Plant soil feedback?

Answer 3

Es besteht aus 2 Phasen:

• training phase
• conditioning phase

Question 4

Was ist der Unterschied zwischen Bodenluft und Atmosphäre

Answer 4

• keine Windzirkulation in der Bodenluft

Question 5

Wie würden Sie ein Nahrungsnetz erstellen?

Answer 5

Boden untersuchen, DNA extrahieren

1. Mageninhaltsanalysen
   - Magen untersuchen von Würmern
   - Fütterungspräferenz herausfinden
2. Fütterungswege
   - wer isst wen?
   - einige Pilze können nicht untersucht werden, da nicht bekannt ist wie
3. Labeln
   - C13, N15: Carbon zu unterschiedlichen Zeiten verfolgen

Question 6

Nenne Treiber für globale Veränderung!

Answer 6

1. Weltweite Verbreitung
2. exponentielle Veränderungen in Bezug auf Bevölkerung und Wirtschaftswachstum
3. bekannte Auswirkungen auf Organismen

Question 7

Nenne die heterotrophen Ebenen!

Answer 7

• Biotroph
• saprotroph
• nekrotroph (mit Gift töten)

Question 8

Erkläre Ernährungsvielfalt!

Answer 8

Bakterien sind die Könige der Ernährungsvielfalt.
- Phototrophen vs. Chemotrophen (Energiequelle)
- Autotrophen vs. Heterotrophen (Zell-C-Ursprung)
- Lithotrophen vs. Organotrophen (Elektronendonor)
Die meisten beschriebenen Bakterien sind Heterotrophen, aber Chemolithoautotrophen können unter bestimmten Bedingungen wichtig werden. Sie können z.B. NH4+, Fe2+, etc. als Energiequellen nutzen.
Oligotrophe und Kopiotrophe:
- Oligotrophen, die in Ernährungsumgebungen mit extrem geringer organischer C-Verfügbarkeit (1 bis 15 mg lösliches C l^-1) überleben können
- Kopiotrophe erfordern einen hohen Gehalt an organischem C (1.000 mg lösliches C ^-1).
~ Phototrophen erhalten Energie aus Sonnenlicht.
~ Heterotrophen bekommen Kohlenstoff aus organischem Kohlenstoff.
~ Gib Dünger nicht an Oligotrophen weiter: Sie sterben.
~ Antibiotikatolerant = Antibiotika-Hersteller

Question 9

Definition von Exo-Enzymen durch Diffusion!

Answer 9

~ beschreibt eine Art und Weise, Energie und Nährstoffe zu gewinnen, bei der Verdauungsenzyme in ein Substrat ausgeschieden werden, dann werden kleinere, leicht assimilierte Moleküle durch die Zellmembran aufgenommen (Saprotrophe, Pilze).
~ Pilze: gehören zu den effizientesten im Abbau komplexer organischer Moleküle und im Recycling dieser Nährstoffe zurück in das Ökosystem.

Question 10

Erkläre die hyphale Wachstumsform sowie den Lebensstil und die Physiologie der Pilze-Hyphen als “Tunnelvortriebsmaschinen”.

Answer 10

A. Absorbierende Ernährung (enzymatische Schwächung)
B. Apikales Wachstum (kein Knicken, Verzweigen)
C. Hydrostatischer Druck (Kraft)
D. Sekretion von Hydrophobinen (Anhang)
E. Materialversorgung (hyphale Wachstumseinheit)

Question 11

Was versteht man unter Mechanistische Auflösung und Realismus?

Answer 11

~ Gradient zwischen hoher Realismus vs. mechanistische Auflösung
~zu hohe mechanistische Auflösung: unzulässig, hat wenig mit Realismus zu tun

ökologischer Realismus vs. mechanistische Auflösung
-> Studie immer Kompromiss, je breiter das abgedeckte Spektrum, desto besser

Question 12

Erkläre R- und K-Strategien!

Answer 12

• r = birth – deaths, oder birth + survival
r-Strategen: viele Nachkommen rasch produziert, geringe Kosten
• K = Kapazitätsgrenze
– Geburtenrate und Todesrate sind gleich
K-Strategen: wenige Nachkommen (Konkurrenz um Ressourcen ist groß)

Question 13

Erkläre Immobilisation!

Answer 13

Aufnahme (Assimilation) von anorganischem N in (mikrobielle) Biomasse
– Braucht Energie, N wird benötigt zum Wachstum

Question 14

Erkläre Mineralisation!

Answer 14

Umwandlung organisches N in Ammonium (NH4+ ) – auch Ammonifikation genannt
– Energieliefernde Reaktion, bei der N in organischer Form abfällt

Question 15

Erkläre Nitrifikation!

Answer 15

Umwandlung (Oxidation) von Ammonium in Nitrat (NO3-)

– Energiegewinnung von chemolithoautotrophen Bakterien und Archaeen

Question 16

Erkläre Denitrifikation!

Answer 16

Umwandlung von Nitrat in gasförmige Produkte
– NO3- als terminaler Elektronenakzeptor (weil O2 nicht verfügbar)
– Viele verschiedene Mikroorganismengruppen

Question 17

Beschreibe den Stickstoffkreislauf!

Answer 17

Pflanzen (als Erzeuger), Tiere (als Verbraucher), sowie Pilze und abbauene Mikroorganismen (als Zersetzer) bilden in Ökosystemen Stoffkreisläufe.
Stickstoff:
- N2 ist sehr reaktionsträge, die Dreifachbindung kann nur unter hohem Energieaufwand aufgebrochen werden –> kann weder von Pflanzen noch von Tieren direkt für die Biosynthese genutzt werden
- Nur spezielle Bakterien (insbesondere Cyanobakterien, Knöllchenbakterien, und – durch Symbiose mit derartigen Bakterien an bzw. in ihren Wurzeln – auch einige wenige Pflanzen können N2-Stickstoff nutzen
- Alle anderen Pflanzen und Tiere sind auf Stickstoffverbindungen (bspw. Ammonium (NH4+)- und Nitrat (NO3−)-Ionen als Stickstoffquelle angewiesen
Schritte des Stickstoffkreislaufes:

Stickstofffixierung:
= jegliche Umwandlung elementaren, molekularen Stickstoffs (N2)
Drei Gruppen Bakterien sind zur Stickstofffixierung in der Lage:
- Cyanobakterien,
- Bakterien der Gattung Frankia
- Andere Bakterien verschiedener Gattungen wie beispielsweise die Knöllchenbakterien
Sie leben oft in Symbiose mit Pflanzen.

1. Immobilisation:
   Aufnahme (Assimilation) von anorganischem N in (mikrobielle) Biomasse
   – Braucht Energie, N wird benötigt zum Wachstum
2. Mineralisation:
   Umwandlung organisches N in Ammonium (NH4+) – auch Ammonifikation genannt
   – Energieliefernde Reaktion, bei der N in organischer Form abfällt
3. Nitrifikation
   Umwandlung (Oxidation) von Ammonium in Nitrat (NO3-)
   – Energiegewinnung von chemolithoautotrophen Bakterien und Archaeen
   Besteht aus zwei gekoppelten Teilprozessen:
4. Ammoniak wird zu Nitrit oxidiert
5. Nitrit wird zu Nitrat oxidiert
   - Pflanzen können Ammonium (NH4+) assimilieren, bevorzugen aber größtenteils Nitrat (NO3−), wobei der Boden nicht angesäuert wird.
6. Denitrifikation
   Umwandlung von Nitrat in gasförmige Produkte
   – NO3- als terminaler Elektronenakzeptor (weil O2 nicht verfügbar)
   – durch bestimmte heterotrophe und einige autotrophe Bakterien (Denitrifikanten)
   - Der Vorgang dient den Bakterien zur Energiegewinnung
   - Nitrat und Nitrit werden über Zwischenstufen zu N2 reduziert
   - Aus Nitrat wird also durch diesen bakteriellen Prozess N2 gebildet, der zum großen Teil in die Atmosphäre entweicht

Question 18

Definiere experimentelles Design!

Answer 18

- Entweder Beobachtend oder Experimentell
Wichtige Komponenten:
1. Randomisierung der Behandlungen
2. Kontrollen
3. Replikation

Es gibt keine perfekte Studie.
Trade-off zwischen experimenteller Kontrolle und Realismus

Replikation
Eine Einheit, auf die eine Behandlung angewendet wird, wird als Versuchseinheit bezeichnet.
Die Anzahl der Versuchseinheiten pro Behandlung ergibt die Replikation.

Experimentelle Kontrollen
Die Kontrolle sollte idealerweise alle Aspekte der zu untersuchenden Behandlung berücksichtigen, die für die spezifische Behandlung irrelevant sind, alle unbeabsichtigten Wirkungen und Veränderungen der Behandlung abdecken.
Es kann notwendig sein, mehrere Kontrollbehandlungen durchzuführen, die jeweils einen unterschiedlichen Aspekt der Behandlung berücksichtigen.

Randomisierung der Behandlungen
Es muss randomisiert werden, welches Versuchsgerät welche Behandlung oder Behandlungskombination erhält.
Versuchseinheiten müssen in Bezug auf ihre Position randomisiert werden.
Und: Ernte!
Und: Messungen!

Statistische Leistung (Teststärke)
Die Fähigkeit, eine falsche Nullhypothese abzulehnen (einen wahren Effekt zu finden), hängt vom Folgenden ab:
- Replikation (Stichprobenumfang)
- Effektgröße
- Alpha-Level
- Variabilität

Designaspekte

• Blockierung: Berücksichtigung der bekannten Umweltheterogenität
• Faktorische Designs: Vorteile in Bezug auf die Leistung; optimiert für die Erkennung von Faktorwechselwirkungen.
• zufällige und feste Effekte
• Mehr ANOVA oder mehr Regression

Question 19

Was ist Statistische Power?

Answer 19

Teststärke = Power

Power ist die Wahrscheinlichkeit einen tatsächlich vorliegenden Unterschied auch zu erkennen

Question 20

Was sind P-Werte (p values)?

Answer 20

die Wahrscheinlichkeit, dass ein Effekt mindestens so groß wie der beobachtete einfach zufällig aufgetreten ist (Irrtumswahrscheinlichkeit)
-> in 5% aller Fälle werde ich tatsächlich die falsche Entscheidung fällen… Fehler 1. Art

Question 21

Was sind abiotische und biotische Faktoren?

Answer 21

Abiotische Umweltfaktoren sind Faktoren der nicht lebenden Umwelt, die auf ein Lebewesen einwirken, z.B. Klima- und Bodenfaktoren. Sie beeinflussen den Stoff- und Energiewechsel, die Entwicklungsvorgänge sowie die Verhaltensreaktionen von Organismen.
Biotische Umweltfaktoren sind Faktoren der belebten Umwelt, die auf ein Lebewesen einwirken. Sie können von Lebewesen der gleichen Art oder von Lebewesen anderer Arten ausgehen.

Question 22

Wer ist im Boden Bottom-up- und Top-Down-reguliert?

Answer 22

• Bakterien sind top-down reguliert von N

- Pilze sind bottom-up reguliert