VL 6: Populationsökologie Flashcards
Population
Eine Gruppe von Individuen einer Art, die einen bestimmten Raum bevölkert
Genpool
Populationen bilden meist eine weitgehend geschlossene Fortpflanzungsgemeinschaft, einen Genpool
Fluss von Individuen (Genen)
Es gibt immer einen mehroder weniger starken Fluss von Individuen (Genen) zwischen Populationen
Arten mit parthenogenetischer/asexueller Fortpflanzung
Populationsbegriff auch verwendbar
Konzepte zur Definition eines Individuums
- Haeckel
- Genet-Ramet-Konzept
Haeckels Individuumskonzept
Ein Individuum idt die Entfaltung eines Organismus nach der Befruchtung bis zur Produktion von Keimzellen, d.h. von Zygote zu Zygote
Problem: modulare Organismen
- bestehen aus genetisch identischen) UE
- können als Individuen erfasst werden
Genet-Ramet-Konzept
Genet
- Zygote mit allen von ihr abstammenden Zellinien bis zur Bildung einer neuen Zygote (–> Einzel-Individuen)
Ramet
- Eine von mehreren homologen Strukturen (=> UE), die gemeinsam einen Teil oder die Gesamtheit einer größeren Einheit bilden
- Ramets (UE) können verbunden sein
- verbundene Ramets werden auch als Modul bezeichnet
Funktionseinheit (Modul) <> UE (Ramets)
Die Verbindung zwischen er Mutterpflanze (Genet, durch sexuelle Reproduktion entstanden) und den sich vegetaativ aus Wurzelknospen bildenden Tochterpflanzen (Ramets, Klone) können mit der Zeit verloren gehen. Diese Tochterklone leben eigenständig weiter
Modulare Organismen
Räumliche Verteiung von POpulationen
Individuen in einem abgegrenzten geographischen Gebiet
- jeder roter Punkt repräsentiert ein Individuum
- blaue Linie definiert das Gebiet, in dem die Population vorrkommt
Subpopulationen
- durch Heterogenität der Umwelt
- insbesondere Klima und geographische Barrieren
Dispersionsmuster reflektrieren Habitatansprüche
Muster der räumlichen Verteilung
Beispiel für zufällige Verteilung
Jährlicher Diasporenniederschlag von Tulpenbäumen
- zufällige Dispersion aufgrund von Windverbreitung
- Faktoren mit Einfluss
- Transportrichtung durch Windrichtung
- Transportweg durch Windstärke und Gewicht der Samen
Beispiel für regelmäßige Verteilung
Dispersion halophytischer Sträucher
- starke Konkurrenz um Wasser
- Wurzelsystem der Pflanzen bestimmt uniformen Abstand
Beispiel für aggregative Verteilung
Euclea divinorum (Savanne, Südafrika)
- assoziiert mit Schirmakazien (Acacia tortilis)
- Sträucher grklumps unter dem Dach der Akazien
- Akazien ihrerseits regelmäßig verteilt
Probleme der Erfassunf von Populationen
Population Zusammanfassung
- eine Populaiton ist eine Gruppe von Individuen der gleichen Art, die in einem bestimmten Gebit leben unf eine Fortpflanzungsgemeinschaft bilden
- Die meisten Tierpopulationen bestehen aus unitaren Individuen, die meisten pflanzlichen Organismen hingegen sind modularer Natur
- Die Ausdehnung einer Population wird durch ihre räumliche Lagee charakterisiert (Dispersion) und durch die von ihren Individuen besiedelte Fläche (Verteilungsmuster) bestimmt
- Zur Ermittlung der POpulationsdichte sind repräsentative Stichproben und geeignete MEthoden der Datenanlyse erforderlich
Populationswachstum
- geschlossene Population
- Geburt und Tod
- keine Zu- und Abwanderung
Veränderung der POpulationsgröße Nt
Der Populationszuwachs (deltaN) in einem geg. Zeitintervall (deltat) hängt von Geburtenrate (b) und Sterberate (d) ab
Diskrete Populationsmodelle (univoltin))
Diskreter Zeitpunkt: Populationsgröße in Abhängigkeit von der Reproduktionsrate
Einjährige Arten (nur eine Reproduktionsperiode: univoltin
R0 = Nettoproduktionsrate (Anzahl Nachkommen pro Weibchen)
Diskrete Populationsmodelle (iteropar)
Alterpyramide: Momentaufnahme der Alterstruktur einer Population
- mehrjährige Arten, d.h. mehrere Reproduktionsperidoen
- iteropar
- Anzahl Geburten und Todesfälle altersabhängig
Wachstumsrate einer Population
(dN/dt) / N(t) = r
Populationswachstum als Funktion der Populationsgröße N(t)
Die Steigung entspricht der per capita Wachstumsrate r
Kontinuierliche Populationsmodelle
Grenzen des Wachstum
(dN/dt = rN (K-N/K))
Beispiel für exponentielles Wachstum
=> Kolonisierung neuer Habitate
- Populationswachstum des Rens (Rangifer tarandus) nach Einführung auf eeiner Pribilof-Insel (Alaska) in 1910
- geringer Umweltwiderstand
- b>d
Populationswachstum - Grundlagen der gezeigten Modelle
- Regulation der Population NUR durch dichteabhängige Veränderung von Geburtenrate und Sterberate möglich
- Anzahl zu- bzw. abgewanderter Individuen innerhalb eines Zeitintervalls wird nicht berücksichtigt
Populationswachstum - Konzept “balance of nature”
- Populationen wachsen monoton bis zur Kapazitätsgrenze (K) des Lebensraums
- limitierende Faktoren bestimmen den Umweltwiderstand
- Evolution unterschiedlicher Reproduktionsstrategien
Lebenszyklen von Organismen
- ökologische Strategien als Anpassung an Umweltbedingungen führen zu speziischen Überlebens- und Reproduktionsmustern
- durch natürlichen Selektion im Laufe der Stammesgeschichte
- spiegeln zeitliche Stabilität der Lebensäume wider
Lebenszyklen von Organismen - Zwei gegensätzliche Habitattypen
- stark veränderliche, z.T. kurzzeitige Lebensräume mit großer Dynamik und Variabilität der Umweltfaktoren
- relativ stabile, auf lange Zeit existierende Lebensräume mit großer Konstanz und Gleichmäßigkeit der Umwelt
Konzept der r- und K-Strategie
Ähnliche Lebenszyklus-, reproduktions- und Überlebensstrategien (“life history traits”)
-
r und K beziehen sich auf Parameter, welche das Populationswachstum beschreiben
- r - Wachstumsrate
- K - Kapazitätsgrenze
-
r- und K-Strategen unterscheiden sich in
- Körpergröße
- Fekundität
- Lebensdauer
- Klassifikation geeignet zur Gegenüberstellung von nah verwandten oder gut vergleichbaren Arten
r-Strategen
- kurzlebig
- geringe Körpergröße
- hohe Reproduktionsrate
- schnelle Individualentwicklung
- großee Nachkommenzahl
- keine Brutpflege
- Umweltressourcen selten begrenzender Faktor
- gute Kolonisierer
- schnelle Reaktion auf Störungen
K-Strategen
- stabile Populationen
- langlebig
- hohe Körpermasen
- niedrige Reproduktionsrate
- langsame Individualentwicklung
- wenig Eier, Nachkommen
- intensive Brutpflege
- Lebensraumspezialisten, nutzen Ressourcen oft effizient
- Populationen befinden sich an/nahe der Kapazität
- innerartliche Konkurrenz spielt eine große Rolle
Zusammenassung Populationswachstum
- Die Altersstruktur einer POpulation wird durch die Zahl oder den relativen Anteil der Individuen verschiedener Altersklassen definiert
- diskrete Populationsmodelle unterscheiden zwischen univoltinen (einjährigen) und iteroparen (mehrjährigen) Arten
- Kontinuierliche Populationsmodell benutzen die per capita Wachstumsrate r, d.h. die momentane Wachstumsrate der Populationen, unter den gegeben Umweltbedingungen
- Ökologische Strategien als Anpassung an die Umweltbedingungen des Habitats resultierend in spezifischen “life history traits”
Populationsökologie mittels Lebenstafeln
- Populationsdynamik als Lebenstafeln
- Übersicht über die altersspezifische Mortalität und as Überleben
- Kohorte
- Gruppe von ndividuen die zur gleichen Zeit geboren wurden
Aufstellung Lebenstafel - graues Eichhörnichen
- Überlebende lx
- altersspezifische Mortalität dx
- alterspezifische Sterberate qx
Komplette Lebenstafel graues Eichhörnchen
Lebenstafel als Basis für Mortalitätskurven
- Auteilung der Kurven
- komplexe Muster bei Pflanzen
Überlebenskurven: 3 Grundtypen
- (gelb) Individuen erreichen physiologisches Alter und sterben dann rasch
- Mensch
- Säugetiere
- (grün) Überlebensrate variiert nicht mit dem Alter
- Vögel
- Nager
- Reptilien
- mehrjährige Pflanzen
- (rosa) Viele Nachkommen mit hoher Sterblichkeit in Jungen Jahren
- Fische
- Wirbellose
- viele Pflanzen (Bäume)
Reale Überlebenskurve der Singammer
- anfangs hohe juvenile Sterbe Rate: Typ III
- danach linear Typ II
Überlebenskurven verschiedener Geschlechter
Rothirsch
- Weibchen
- Typ I
- konvex
- im Alter steigt Mortalitätsrate
- Männchen
- juvenile höhere Sterblichkeit Tp III
- Abnabelung aus Mutterherde
- stabile Phase: Männchen alleine unterwegs
Geburtenrate (bx)
- Anzahl der Lebendgeborenen pro 1000 Individuen einer Population und Zeitraum (meist Jahr)
- bx = 1000 x Lg / Ind
- Lg = Lebendgebirene i entspr. Jahr
- Ind = Individuen im Jahresmittel oder zur Jahresmitte
- Summe = Bruttoreproduktionsrate
- durchschnittliche Zahl weiblicher Nachkommen eines Weibchens pro Lebenszeit)
Nettoreproduktionsrate
- Nachkommen aller Altersklassen
- bestimmt con Geburtenrate bx und Überlebensrate lx
- R0 = Σ lx x bx
*
Populationswachstum des grauen Eichhörnchens
Zusammenfassung Populationsdynamik
- Die wesentlichen Faktoren der Populationsdynamik sind die demographischen Parameter Geburten- und Mortalitätsrate
- Überlebens- und Sterberaten werden am besten mithilfe von Lebens- oder Sterbetafeln analysiert, einer altersklassenspezifische Darstellung deer Mortalitätsraten
- Einedynamische Lebenstafel wird erstellt indem man eine oder mehrere Kohorten von Individuen über die Zeit analysiert. Daraus leiten sich 3 Grundtypen von Überlebenskurven ab
Intraspezifische Regulation von Populationen
- kein unbegrenztes Wachstum möglich
- Erreichen Kapazitätsgreze
- größer werdende Populationen –> mehr Interaktionen –> Regulieren Populationsgröße
Merkmale intraspezifischer Konkurrenz
- zwischen Individuen derselben Art
- wirkt relativ gleichförmig auf alle Individuen
- Konkurrenz besteht um Ressourcen
- direkt - über Zugang
- indirekt - über deren Ausbeutung
mögliche Konsequenzen
- Individuen bleiben kleiner
- gleiche Gesamtbiomasse bei mehr Individuen
- geringere Reproduktion
- verzögertes Wachstum
Vorherrschen von unterdrückten Schwächlingen
3 Szenarien der dichtabhängigen Regulation
(a) b ist unabhängig von Populationsdichte, d nimmt mit Populationsdichte zu. bei K GGW, hier durch zunehmende Sterberate
(b) Umgekehrte Situation. Bei K GGE, hier durch abnehmende b
(c) Sowohl b als auch d sind dichteabhängig. Fluktuationen beider Größen halten Population bei oder nahe bei K
Hohe Populationsdichte: ressourcenlimitation
- Populationswachstum des Rens durch Übernutzung der Ressourcen (Weideland) gestoppt
- negativer Effekt hoher Individuenzahl auf Population
Niedrige Populationsdichte. Allee-Effekt
- kleine Populationen des amerikanischen Ginsengs (Panax quinquefolius) werden seltener von Bestäubern aufgesucht als große Poplationen
- weniger Blüten = weniger attraktiv –> geringere Fruchtzahl pro Pflanze
- negativer Effekt geringer Individuenzahl auf die Reproduktion (Allee-Effekt)
Auslöschung von Populationen
Einfluss auf Wachstum und Entwicklung - Umweltfaktor “Raum” gibt K vor
- Individuen beliben kleiner
- gleiche Gesamtbiomasse
- unterdrückte Schwächlinge
Einfluss auf Wachstum und Entwicklung - Intraspezifische Konkurrenz erhöht Sterberate
- Individuen werden größer
- gleiche Gesamtbiomasse
- Selbstausfünnung
Hohe Dichten sind sressig für Individuen
- hormonell gesteuerte verminderte Reproduktion
- vermindertes Individual-Wachstum
- erhöhte innerartliche Aggression (Pheromone)
Potentielle Lösungen
- Auswandern (nur vorübergehende Regulation der Dichte)
- Sozialverhalten (Dominanz bei Ressourcenerwerb und Paarung)
- Revierbildung (definierter Aktionsraum)
Zusammenfassung
- bei Ressourcenverknappung kommt ess zu intraspezischer Konkurrenz. dies beinhaltet direkte (Ressourcenzuaggn) und indirekte Interaktionen (Ausbeutung der Ressource) zwischen den Individuen
- Es kann zur Auslöschung von Populationen komen, bei exponentiellem Wachstum wirkt Umweltkapazitöt K, bei kleinen POpulationen Allee-Effekt
- Wachstum und Entwicklung wird verzögert; häufig kommt es zu unterdrückten Schwächlingen bzw. zu Selbstausdünnung
