VL 1: Einführung Flashcards
Ökologie als ‘Allerweltswort’
- nicht zu verwechseln mit Umweltschutz
- ist jedoch keine (be)wertende Wissenschaft, sondern analysierende
Definition der Ökologie
- Lehre vom Haushalt der Natur
- wissenschaftliche Erforschung der Beziehungen zwischen Organismen und ihrer Umwelt
-
Beziehung
- Interaktionen zwischen Organismen und Stofflüssen
-
Umwelt
- belebte und unbelebte Faktoren und Elemente der Umgebung
Definition der Ökologie (Ernst Haeckel)
Unter Oecologie verstehen wir die gesamte Wissenschaft von der Beziehung des Organismus zur umgebenden Außenwelt, wohin wir im weiteren Sinn alle Existenzbedungungen rechnen können. Diese sind teil organischer teils anorganischer Natur
Ökosysteme
- Umgebung in der Organismen mit ihrer spezifischen Umwelt in Wechselbeziehung treten
- besitzen strukturelle und funktionelle Eigenschaften
- Stabilität durch Komplex an Komponenten gewährleistet
- gesetzmäßig und regelhaft angeordnet
- stehen in Wechselwirkung > positiver oder negativer Einfluss
Komponente eines Ökosystems
- belebt ⇒ Lebensgemeinschaft - Biozönose
- unbelebte ⇒ Lebensraum - Biotop
Biozönose
(Lebensgemeinschaft)
Karl Möbius (1877) in “Die Auster und die Austernwirthschaft”:
Gemeinschaft von lebenden Wesen, für eine den durchschnittlichen äußeren Lebensverhältnissen entsprechenden Auswahl und Anzahl von Arten und Individuen welche sich gegenseitig bedingen und durch Fortpflanzung in einem abgemessenen Gebiet dauernd erhalten.
Biotop
- räumliche Abgrenzung der Biozönose
- definierter Raum
- Lebensstätte einer Biozönose
Habitat
typischer Standort einer Art (Pflanze/Tier)
Assoziation
- Alexander von Humboldt
- Pflanzengemeinschaft
- Regionen mit ähnlichem Klima beherbegen Pflanzen mit ähnlichem Lebensform
- taxonomisch verschieden
- strukturelle und funktionelle Eigenschaften spiegeln Umweltbedingungen
- physiognomische Ähnlichkeit
Das Ökosystemkonzept
- Organismen und Umwelt als funktionelle Einheit
- Gefüge aus Biotop und Biozönose
- das übergeornete Ganze
- beinhalten Stoffflüsse und deren Regelmechanismen
- Nährstoffkreisläufe
- trophische Beziehungen zwischen Organismen
- gekennzeichnet durch Entwicklung u. Evolution
- Organismen unterliegen natürliche Selektion und Adaptation
- Ökosysteme der Erde bilden Biosphäre
Quantitative Ökologie
- Verbindung Ökologischer Forschung mit quantitative Erhebung von Daten
- Untersuchung einer repräsentativen Stichprobe aus Grundgesamtheit
- Zweck: Überprüfung einer Hypothese, Schlussfolgerungen
Beispiel: Produktivität Pflanzen mit steigender Sickstoffkonzentration
- Erscheinung schlüssig
- keine Berechtigung auf Ursache-Wirkungs-Beziehung
- Korrelation möglicherweise zufällug
- Andere Faktoren: pH, Bodenfeuchtigkeit
⇒ Korrelation =/= Kausalität
Überprüfung der Hypothese - Freiland
- Hypothesenüberprüfung mittels Experiment, beri der vermutete ursächliche Faktor isoliert untersucht wird
- Änderung N-Gehalt durch Düngermengen
- schwer alle Faktoren gleich zu halten
- besser kontrollierte Bedingungen im Labor
Überprüfung der Hypothese - Labor
Vorteile
- Konstanthaltung v. Umweltfaktoren
- Licht, Temperatur, Bodenfeuchte
- gutes Argument zur Stützung Hypothese
Nachteile
- nicht direkt auf Freiland übertragbar
- Organismen sind Teil eines Ökosystems
- Interaktion mit Pflanzen, Tieren und abiotischen Faktoren
- nur prinzipielle Reaktion bestimmbar
- mechanistisches Verständnis
Bildung von Modellen
- Beobachtung und Erkenntnisse aus Experimenten
- Hypothes als qualitative Aussage
- Mathematische Modelle zur quantitativen Aussage
- linerares Regressionsmpdell: Vorhersehbarkeit von Produktivität im Verhältnis zu Bedingung
Fehlen absoluter Erkenntnissicherheit
- Überprüfung Konzeptes immer über empirische Herangehensweise
- Fehlen absoluter Erkenntnissicherheit Grundeigenschaft der Wissenschaft
- Selten gibt es für eine Beobachtung, Phänomen oder experimentelle Ergebnis nur eine einzige Erklärung
Humanökologie - Mensch und Umwelt
- Wechselbeziehungen zwischen Mensch und Umwelt
- Problem: Bevölkerungswachstum
Ökologie als interdisziplinärer Ansatz für Humanökologie
- zum Verständnis des Menschen auf Umwelt
- Ressourcen und ökologische Nachhaltigkeit
- Verlust der biologischen Vielfalt auf der Erde
- Auswirkungen des Menschen auf das Erdklima
Nachhaltigkeit
- globaler Ressourcenverbrauch bestimmt durch 2 Hauptfaktoren
- Bevölerungszahl
- Pro-Kopf-Verbrauch
- kontinuierlicher Anstieg beider Größen
Einfaches Modell der Ressourcennutzung
- nachhaltige Ressourcennutzung
- Verbrauch übersteigt Nachlieferung nicht
- Input = Output
Prinzip der ökologischen Nachhaltigkeit
- Beschränkungen von Angebot und Nutzung
- Ursprung Anfang des 18. Jhd
- Reaktion auf starke Waldvernichtung
- nachhaltige Waldbewirtschaftung
nicht nachhaltige Ressourcennutzung
- Bsp. Aralsee
- Verdopplung Salzkonzentration durch Reduktion Seefläche
- Rückgang Wasservolumen durch Wasserableitung zur Bewässerung landwirtschaftlicher Flächen
Prinzip des maximalen Dauerertrages
- langfristige Nutzung wünscht max. Dauerertrag
- Wachstum ist am höchsten bei mittlerer Populationsdichte
- Population wächst ohne Ressourcenentnahmme des Menschen bis Kapazitätsgrenze K
- für Wachstum ist K maßgeblich (dichteabhängige Umweltfaktoren)
- Zur Optimierung des Ertrags sollte man nur so viele Individuen entnehmen, damit Population bei mittlerer Dichte befindet
- max. Dauerertrag MSY = K/2
Nutzung einer Fischpopulation
- starke Überfischung hat Altersstruktur der Population verändert
- nur Jungfische blieben erhalten
- es gab 2 aufeinander folgende Jahre mit ungünstigen Umweltbedingungen
- junge Fische waren nicht gut angepasst
- Bestände der konkurrierenden Sardelle wuchsen stark
- Population der Sardinen brach zusammen
Nachhaltige Nutzung setzt detaillerte Kenntnisse voraus über
- Populationsdynamik (Altersstruktur)
- abiotische Faktoren (Umwelteinflüsse und Kapazitätsgrenze)
- biotische Interaktionen (Konkurrenz)
Nachhaltige Nutzung erforder ökosystemaren Ansatz
- genutzte Arten werden meist als voneinander getrennte biologische Einheiten betrachtet
- jede einzelne Art wird wirtschaftlich maximal genutzt
Nachhaltige Bewirtschaftung
- Arten sind jedoch Bestandteile eines ökologischen Systems
- gewisser Teil einer Population muss erhalten bleiben
- Erfüllung der ökologischen Funktion
- Bewahrung der Struktur des Nahrungsnetzes (Räuber/Beute)
Biologische Vielfalt - Massenaussterben in der Erdgeschichte
Massenausterben von Arten in der Erdgeschichte
- Ende des Perms (250 Mill Jahre)
- 50% aller fossilen Arten
- davon 96% Meeresbewohner
- Ende der Kreidezeit (65 Mill Jahre)
- 70% der Festlandarten
- u.a. Dinosaurier
- Neuzeit
- frühere Jahrhunderte -> Jagd
- hetzt -> Habitatszerstörung
Rückgang geeigneter Habitate
- Hauptursache des Artensterbens
- Ausweitung des menschl. Lebensraume –> Eingriff in die Umwelt
- Tropische Regionen besonderer Brennpunkt
- überdurchschnittlicher Artenreichtum
- stark wachsende Bevölkerung
- schnelle wirtschaftliche Entwicklung
Fragmentierung von Habitaten
Tropen und gemäßigte Breiten
- großflächig geschlossene Waldflächen werden in kleine Teilflächen zwersplittert und fragmentiert
- weiterer Grund für Artenverlust
*
Minimallebensraum (MDA - minimum dynamic area)
Flächenbedarf x Individuendichte = Minimallebensraum
- nötig um eine Population dauerhaft zu erhalten
- große Karnivore nur in größeren, zusammenhängenden Gebieten überlebensfähig
- Fragmentierung führt zu Aussterben
minimale überlebensfähige Populationsgröße (MVP - minimal viable population size)
- kleinste Populationsgröße einer Art in einem Lebensraum, die trotz der Auswirkungen von demographischen und umweltstochastischn Faktoren sowie Naturkatastrophen, mit 99%iger Wahrscheinlichkeit einen Zeitraum von 1000 Jahren überlebt
- Mindestzahl an Individuen
- Sicherung langfristiges Überleben einer Art
Rückbau und Grünbrücken
- Rückbau der alten Autobahn
- Sprengung alte Franzosenschluchtbrücke
- abtragung der Autobahn
- Landschaft ursprüngliche Gestalt
Grünbrücken
- Hilfsmittel Tiere
- gefahrloses queren der Autobahn
- verbindet Lebensräume
- Sicht auf Verkehr abgeschirmt
- Mindestbreite 50m
- Bepflanzt
Praxisbeispiel 2: Fragmentierung
- Rheinkraftwerk
- Stromversorgung
- Staumauern, Wehre, Schleusen für Schiffe
- Fragmentierung Flusslandschaft
- hindert Langdistanzwanderfische flussaufwärts zu schwimmen
*
Fischpässe
- künstlicher Wasserlauf
- Verhalten fische: gegen Strom schwimmen
- Einläufe Fischtreppen
*
Invasive Arten
- Verdrängung lokaler Artenvielfalt aus Habitat
- einschleppung invasive Arten
- Apophyten: einheimische (indigene) Arten
-
adventive Arten
- außßerhalb des natürlichen Verbreitungsgebietes angesiedelt
- Archäophyten (vor Entdeckung Amerikas)
- Neophyten (nach Entdeckung Amerikas)
Hybridisierung (Kreuzung) von Arten
- Phänomen Artensterbens
- Verschwindung durch Verschmelzen Schwesterarten
- Hybridisierung
- Bsp: Tierwelt Arktis
- Bär mit Flecken
- Hybrid aus Eisbär und Grizzly
- Wale
- Bsp: Schweiz
- Eutrophierung verändert Laichgewohnheiten dere Felchen
- Gemeinsame Laichplätze fördern Hybridisierung
ökologische Grundlagen zur Erhaltung der biologischen Vielfalt
- Konzentration auf spez. Ansprüche einzelner Spezies
- Berücksichtigung Wechselbeziehungen der Arten untereinander
- Zusammenhang zwischen Topographie, Geomorphologie und abiotischer Umwelt
SLOSS Problematik
- bei Planung von Schutzgebieten
- großes Gebiet oder mehrere kleine
- Artenarealkurve in Bezug zur Fläche verläuft sigmoid
- ab best. Flächengröße nimmt Artenzahl nur noch langsam zu
- viele kleine Flächen
- verbindung über Korridore
- Netzwerk mit hoher Habitatvielfalt
- besserer Schutz gegen Naturkatastrophen, Krnkheiten, invasive Arten
Globales Klima - CO2-Gehalt der Atmosphäre erhöhung
- Anstieg CO2 in Atmosphäre seit 2. WK
- Ursachen
- Verbrennung fossiler Energieträger
- Holzeinschlag in Waldflächen
- veränderte Landnutzung
direkte, kurzfristige Effekte der CO2 Erhöhung für Pflanzen
- Steigerung der Photosysntheserate
- Verringerung der Traspiration
- Stomata können länger geschlossen bleiben
langfristige Effekte der CO2 Erhöhung für Pflanzen
Effekte abhängig von:
- Wasser und Nährstoffversorgung im Ökosysteme
- Einfluss von Zersetzugnsprozessen
- CO2 Konzentration der Atmosphäre sekundär
Verbreitung von Rotahorn und Virginiakiefer
- Häufigkeit über Indexwert ausgedrückt
- relative Summe der Individuen
- Fläche der Baumquerschnitte
- Anzahl Bäume zusammen
- links rezente Verbreitung
- rechts Vorkommen nach Verdopplung CO2-Gehalt
- drastische Abnahme
- Virginiakiefer
- starker Rückgang
- viele Gebiete nicht mehr besiedelt
- Rotahorn
- bleibt innerhalb rezenter Verbreitungsgrenzen
- zeigt geänderte Häufigkeit
- keine Veränderung in manchen Gebieten
⇒ Standortfaktoren können Klimaeffekte puffern
Klimawandel und menschliche Gesundheit
- Klimamodelle anwendbar auf menschliche Bevölkerung
- mittlere Anzahl der wetterbedingten Todesfälle USA
- Zukunftswerte basiert auf GFDÖ Modell
- direkte Effekte
- Hitzestress
- Herz-Kreislauf
- Atemwegserkrankungen
- Haupttodesursache bei Hitzeperioden
- indirekte Effekte
- Anstieg Verbreitung und Übertragungsraten von Infektionskrankheiten
