VL 5: Diversität Flashcards
Biodiversität
- Vielfalt und Variabilität von Organismen, Zönosen und Ökosystemen
- Unterscheidung Ebenen
- Diversität unterhalb des Artniveaus
- Artendiversität
- Diversität von Lebensgemeinschaften und Ökosystemen
Diverrsität als ökologischer Fachterminus
- alpha-Diversität: Zahl der Arten in einem Habitat oder Biotop
-
beta-Diversität: Artenwchsel entlang ökologischer Gradienten
- z.B. Berg-/Talregion
- Uferzone eines Gewässers
-
gamma-Diversität: Diversität auf der Ebene von Landschaftsräumen
- z.B verschiedene Habitate oder Vegetationstypen
-
delta-Diversität: Zönosewechsel entlang von Gradienten
- unterschiedlichkeit des Artbestandes zweier Gebiete
-
epsilon-Diversität: Regionale Diversität
- große Gebiete mit verschiedenen Landschaftstypen
Beispiel für epsilon-Diversität
- pflanzliche Vielfalt nicht gleichmäßig auf Erde verteilt
- nimmt von Polen zum Äquator zu
- Ausnahmen
- extremes Klima (Wüsten, Gebirge)
- günstige Bedingungen (gemäßigte Breiten)
Tropen höchste Stabilität (keine Störungen durch Eiszeut)
Weitere Diversitätstypen
- Artenzahlen, Anzahl Vegetationstypen
- Lebensformtyp
- Trophische Diversität
- Phänologische Diversität
- Genetische und populationsspezifische Diversität
- Biochem. Diversität
Lebensformtyp-Diversität
- Umschreibt Gruppe von Arten mit häufig unterschiedlicher systematischer Stellung
- Anpassungen an dieselebn Umweltbedingungen
- morpholo. physiolog. Merkmale gleich
Trophische Diversität
- Gliederung in Produzenten, Konsumenten, Destruenten
- zusätzliche Einteilung von Untertypen
- Herbivore, Carnivore
Phänologische Diversität
- Charakterisierung erfolgt nach Zeitstrukturen
Genetische und POpulationsspezifische Diversität
- Charakterisierung der genetischen Variabilität
Biochemische Diversität
- versch. Pflanzeninhaltsstoffe (Fraßschutz wie Phenole)
- biochem. Verteidigung (induzierte Abwehr v. Phytophagen)
- Düfte als Lockmittel
Diversität und zeitliche Heterogenität
- Klimatisch bedingte Schwankungen
- Circdiane/Diurnale (tag/nacht) Rhythmen
- Biotische Interaktionen
- Sukzession
- Jahreszeitliche Heterogenität
- jährlich wiederkehrendes Auftreten von pflanzlichem und tierischem Leben
- Zeiten für Keimung, Paarung, Winterschlaf
- Grafik: Auftreten Kirschblüte letzten 100 Jahre
- starke Schwankungen
- Ab 1990 deutlich frühere Kirschblüte
- verändert Verfügbarkeit und Diversität der Blütenbestände für die Bestäuber
- Heterogenität durch endogene Aktivitätsrhythmen
Circadiane oder diurnale Rhythmen
- täglich wiederkehrende Phänomene
- Tiere Schlaf-Wach-Rhythmus
- Pflanzen Öffnen Schließen der Blüte
Beispiel
- Menschen tagaktiv
- wicht. physiologischen Körperfunktioenen
- innere Uhr über äußere Reize (Licht) gesteuert
- nach Abundanz zurück
- Füchse und Waschbären in der Stadt nachtaktiv
Artenspektrum und Diversität zeigen einen Tag-/Nacht-Rhythmus
- Heterogenität aufgrund biotischer Interaktionen
Biotische Interaktionen
- umfassen Räuber-Beute-Systeme
- Wirt-Parasit-Interaktionen
Grafik
- zeitl. Verlauf der Populationsentwicklung
- entsprechend dem Modell des Räuber-Beute-System
- R u. B haben unterschiedlichen zeitlichen Verlauf der Populationsentwicklung
- untersch. Abundanz der Arten entspricht Diversität im Habitat
- ähnlich bei Wirt-Parasit-Beziehung
- Sukzession
- definiert als nicht jahreszeitliche, gerichtete Abfolge von Ökosystemzuständen
- durch Muster der Kolonisation und Extinktion von Populationen
4a Sukzession und Diversität
4b Zeitskala des Artwechsel bei der Sukzession
4c Pflanzensukkzession und Diversität der Tiere
4a. Sukzession und Diversität
Bsp: Sekundärsukzession in einem Eichen-/Kiefernwald
- Artenvielfalt
- zu Beginn gering, wenige Pionierarten
- am höchsten im mittleren Stadium (krautige Pflanzen und Gräser)
- Rückgang im Verbuchungsstadium
- Abnahme der Artenzahl im Klimaxstadium des Waldes
- Im Verlauf der Sukzession verändert sich die Artenvielfalt
4b. Zeitskala des Artwechsel bei der Sukzession
- obere Grafiken genereller Verlauf Sukzession
- Intermediate disturbance hypotheses
- zu Beginn nur Pionierarten
- Hinzukommen Arten im Lauf der Zeit
- Abnahme Artenzahl im Klimaxtadium
- untere Grafiken Verlauf Diversität
- Schlüsselroll: verfügbare Ressourcen
- unmittelbare Auswirkung auf Pflanzenwachstum
- wenige –> Verllangsamung Wachstum der Konkurrenzstarken Arten
- Verdrängung der frühen Arten der Sukzession später
- verlängerste Phase der Koexistenz
- Wenn Ressourcen gering verfügbar sind, ist mit der höchsten Artenvielfalt zu rechnen
- *
4c. Pflanzensukzession und Diversität der Tiere
- Pflanzensukzession: Wechsel Vegetation –> Veränderungen in Tierwelt
- Sukzession von Ackerbrache zu Nadelwald
- durch großflächige Vegä können bestimmte Tierarten Lebensraum erlangen oder verlieren
- Spitzmaus: tolerant, angepasst, immer vorhanden
- Wiesenwühlmaus: Grasbedeckung
- Vögel: stark an Vegetatitionssturktur verbunden Nistplätze
- Fuchs später
spezifische Sukzessionsstadium hat eigene spezifische Tiergemeinschaften
Diversität und räumliche Heterogenität
- Großräumige Heterogenität in Ökosystemen
- verschiedene Biotope, Halbinseln
- räumliche Isolation
- Habitatinseln
- Kleinräumige Heterogenität in Biotopen
- Nebeneinander verschiedener Teillebensräume (Mikrohabitate)
- abiotische Umwelt
- biotische Umwelt
- Zönosen
- Kontaktzonen und Randeffekte
- Rand- und Übergangsbereiche bieten Organismen vieelfältige Lebensbedingunge
- Korridore
- ermöglichen in fragmentierten Landschaften den Individuenaustausch zwischen Habitaten
1.1. Großräumige Heterogenität - räumliche Isolation
- Beispiel Heidelandschaften an der Südwestküste von England
- Im allgemeinen enthalten großflächige Lebensräume sowohl eine größere Anzahl an Individuen (höhere Dicht) als auch mehr Arten (höherer Artenreichtum als kleinere
1.2. Großräumige Heterogenität - Habitatinseln
- Equilibriumstheorie zur Artenzahl auf Inseln
- Artenzahl befindet sich im dynamischen Gleichgewicht
- Ständig neu einwandernde Arten
- Auswanderung vorhandener Arten oder Aussterben
- Grafik
- Einwanderungsrate sinkt mit zunehmendem Artenreichtum
- Aussterberate nimmt zu
2.1. Kleinräumige Heterogenität - abiotische Umwelt
Vor Ort variierende Umweltfaktoren
- schaffen Mikrolebensräume und i.d.R. größere Artenvielfalt
- Beispiele für kleinräumige Schwankungen von Umweltparametern
- Wälder - Licht
- Gezeitenzone -Salzgehalt
- Gewässerbden - Nährstoffe
2.1. Kleinräumige Heterogenität - biotische Umwelt
Korrelation zwischen der Vielfalt der Vogelarten und der Vielfalt des Belaubungsgrades in Laubwäldern
–> Je größer die Anzahl vertikaler Schichten, desto größer ist die Diversität der anwesenden Vogelarten im Wald
3.1. Kontaktzonen und Randeffekte
Kennzeichen
- plötzlicher Wechsel abiotischer Umweltbedingungnen
- u.a. Bodentyp, Mikro-/Mesoklima
Strukturfaktoren
- Höhe, Breite, Dichte der Vegetation
- beeinflussen den Gradienten der Umweltfaktoren
Ökotone
- breite Kontaktzonen
- mildern abiotische Faktorengradienten
Artenzahl als Maß der Diversität - Artenarealkurven
- Beziehung zwischen Artenreichtum und der Anzahl der gesammelten Individuen
- Anzahl neu nachgewiesenen Arten pro Probe nähert sich asymptotisch der Gesamtartenzahl
Artenzahl als Maß - Effekt der Häufigkeit
- Beziehung zwischen Häufigkeit und Auftreten von Individuen bei der Erassung
- Häufigkeitsverteilung von Schneckenarten in den Jurabergen bei Basel
- Die erfassten 6490 Individuen gehörten 56 Arten an
Artenzahl als Maß - größere Skala
Vier Habitate in zwei Landschaftsräumen
- alpha-Diversität (Zahl der Arten in einem Habitat oder Biotop)
- an den Standorten a und b gleich
- am Standort c niedriger
- am Standort d am niedrigsten
- beta-Diversität (Artenwechsle entlang ökologischer Gradienten)
- in Landschaft 1 niedrig (hohe Ähnlichkeit von a und b)
- in Landschaft 2 hoch (geringe Ähnlichkeit von c & d)
- gamma-Diversität (Diversität auf der Ebene von Landschaftsräumen)
- in Landschaft 1 und 2 mit je 6 Arten gleich
Häufigkeitsverteilung von Arten - Individuendominanz
Die Individuendominanz (DN) charakterisiert den Dominanzgrad einer Art in einer Lebensgemeinschaft bezogen auf die absolute Individuenzahl aller Arten
Erfassung der Individuendominanz
- in beden Lebensgemeinschaften die gleichen vier Arten
- unterschiedlich ist jedoch die Dominanzverhältnisse
- Diversitäts-Indices berücksichtigen beide Aspekte: Artenreichtum und Häufigkeit
Rang-Häufigkeits-Diagramme
… sind eine graphische Darstellung der Individuenzahlen der Arten (Häufigkeit) gegenüber der Artenzahl; das Diagramm ordnet die Arten in absteigender Rangfolge.
Rangliste und Häufigkeitsverteilung
Aus der georneten Menge von Wertepaaren (Art und zugehörige Häufigkeit), der Rangliste, ergeben sich Rückschlüsse auf die statistische Verteilung der Daten
Rothamsted “Park Grass Experiment”
- am längsten laufendes Langzeitexperiment
- seit 1856
- untersucht Effekt von Düngung auf NPP eines Graslandes mit randomisierter Blockanlage und unterschiedlicher Düngeapplikation
- Rang-Häufigkeits-Diagramm
- Rückgang der Pflanzendiversität bei Düngegaben
- Effekt wird erst nach längerer Zeit sichtbat
- Phytozönose wird von wenigen, konkurrenzstarken Pflanzen dominiert
- seltene Arten fallen weg
Diversitöts-Indices: Simpson (D)
- gibt die Wahrscheinlichkeit an, mit der ein zweites erfasstes Individuum einer gleichen Art angehört
- besonders empfindlich gegenüber Veränderungen der häufigsten Arten, reagiert weniger empfindlich auf Artenreichtum (pi)
- mit zunehmenden Artenreichtum und vermeehrter Gleichverteilung er Individueenzahlen der Arten geht der Wert von D gegen 0
- Werte: 0 (niedrigste Diversität) und 1 (höchste Diversität
Beispielrechnung für Simpson (D)
Eveness (Aquität - Bedeutungsgleiche)
- Diversitätsindices erlauben keine Aussage ob ihr Wert auf einer höheren Artenzahl oder auf einer gleichmäßigen Verteilung der Individuen bei niedriger Artenzahl beruht
- Beim Vergleich von Lebensgemeinschaften mit unterschiedlichen Artenzaahlen muss hierzu die Eveness berechnet werden
- Eveness
- Das Verhältnis der mit einem DI ermittelten Diversität zu der bei vorgegebener Artenzahl maximal möglichen Diversität
Vergleich Shannon und Eveness
- Anfangs und Endpunkte von Shannon und Eveness sind gleich
- Shannon schwankt deutlich mehr
- Ungleichgewicht zwischen Artenreichtum und deren Häufigkeitsverteilung
Fundamentalnische
Krogerus-Regel (1932): In diversen Lebensräumen dominieren euryöke Arten, in extremen Lebensräumen stenöke Arten
Nahrungsnetze
- Metaanalysen von Gemeinschaften zeigen meist einen abnehmenden Verknüpfungsgrad bei zunehmender Artenzahl
- Nahrungsnetze haben oft eine inverse Beziehung zwischen Verknüüfungsgrad (Konnektanz) und Artenvielfalt
- Negativer Zusammenhang von Diversität und Stabilität
Diversität-Stabilität-Diskussion - May (1975): D-S-Hypothese
Eine ältere Auffassung, dass die Stailität einer Biozönose mit der Diversitöt (im Sinne von Artenvielfalt) wachse
