VL 8: Prädation - Räubertum Flashcards
Prädation - Räubertum
- interspezifische Beziehung
- Organismus, Räuber, nutzt andere Organismenart, Beute, als Nahrung
- einseitig
- Räuber-Beute-Beziehung
Typen von Räuber
- Prädatoren
- i.e.S töten und verzehren ihre Beute schnell
- Weidetiere (grazer)
- fressen Beute nur teilweise
- nutzen viele verschiedene Beutetiere
- töten Beute meist nicht
- Parasiten
- fressen Beute (Wirte) nur teilweise
- Wirt wird geschädigt
- nicht getötet
- Parasitoide
- Insekten mit Juvilenstadien in anderen Arthropoden
- Wirt wird kontinuierlich ‘aufgebrauch’
- Tod des Wirtes ist obligat
Lebenszyklus von Parasitoiden
- id.r Insekten, Hymenoptera
- Schlupfwesen
- Eier in Larven oder Puppe der Wirte (z.B. Schmetterlingstaupen)
- Wirt wird von innen heraus gefresen
- lebenswichtige Organe zuletzt
- Wirt stirbt
- Schlupfwesenlarven verpuppen
- verlassen Metamorphose
Prädatoren und Nahrungsspektrum
verschiedene Typen von Prädatoren unterscheiden sich wesentlich durch die Breite ihres Nahrungsspektrums
Polyphagie - Oligophagie - Monophagie
- Breite ist gekoppelt mit Größenrelation zwischen Räuber und Beute
- Kleine Prädatoren mit großer Beute
- oligophag oder monophag
- große Prädatoren mit kleiner Beute
- polyphag
- Kleine Prädatoren mit großer Beute
Wachstum der Beutepopulation
Wachstum der Prädatorpopulation
Nullisokline (dN/dt = 0) für Räuber bzw. Beute
Modell mit gegenseitiger Populationsregulation
Funktionelle Reaktionen (functional response) in Räuber-Beute Systemen
Pro-Kopf Konsumptionsrate (funktionelle Reaktion)
- Die Anzahl der Beuteorganismen, die von einem einzelnen Räuber in einem bestimmten Zeitabschnitt gefressen werden
- Wird Bestimmt von
- Th - handling time (wirkt auf c x Nprey)
- Ts - search time
3 Typen funktioneller Reaktionenh
(a) Typ I: Lineare Abhängigkeit, Prädationsrate ist konstant
(b) Typ II Asymptotischer Verlauf, Prädation steigt mit abnehmender Rate bis zu einem Maximum (Th wirkt)
(c) Typ III: Sigmoide Kurve, maximale Prädationsrate bei mittleren Dichten
- hohe Dichten - Th wirkt
- niedrige Dichten - Ts wirkt
Funktioneller Reaktionstyp I
Turmfalken erlegen Feldmäuse
- Turmfalken fressen Feldmäuse proportional zu ihrer Verfügbarkeit
- zeigen keine Präferenz für besstimmte Beutetiere
- Fraß entspricht also ddem Anteil der Feldmäuse am Gesamtbeeutespektrum
Funktioneller Reaktionstyp III
Larven der Auster Crassostrea: Ingestionsrate Plankton
- Abstieg bis Maximalwert
- anschließende Sättigung
- Verzögerung bei geringen Dichten bis zum Übergang in lineren Bereih
- sigmoider Verlauf
Funktioneller Reaktionstyp II - Carnivore
Räuber i.e.S
Rückenschwimmer Notonecta glauca frisst Wasserasseln
- Beute töten und schnell verzehren
- schneller Anstieg der Konsumptionsrate
- bis zum Schwellenwert
- langsamerer Anstieg
- mehr aufgespürte Beutetiere meht Bearbeitungszeit
Funktioneller Reaktionstyp II - Carnivore
Parasitoid
Schlupfwese Aphidius ervi legt Eier in Blattläuse
- initial hoher Anstieg der Konsmptionsrate mit Wirtsdichte
- Suchzeit für Raupen geringer
- hohe Dichten: Berbeitungszeit
- Raupen müssen in die richtige Position gedreht und die Eiier dann abgelegt werden
Funktioneller Reaktionstyp II - Grazer
- Steigung Beweidung mit höherer verfügbarer Pflanzenbiomasse
- asymptotischer Maximalwert
- Größe des Räubers starker Einfluss auf aufgenommene Phytomasse
Funktionelle Reaktion Typ II
- häufigster Tyü
- kommt bei allen Räubertypen vot
- Ausnahme Parasiten
- fressen Wirt nicht komplett auf
- keine ‘Konsumptionsrate’
Nummerische Reaktion in Räuber-Beute-Systemen
- Die Veränderung der Räuberdichte als Reaktion auf eine veränderte Beutedichte
- vermehrtes oder verringertes Beuteangebot
- veränderte Reproduktionsrate beim Räuber
- Erhöhung bzw. Erniedrigung der Populationsdichet er Räuber
- nummerische Änderung
dNPräd / dt = b x (c x NBeute x Npräd) - mNPräd
- b - Konvertierungseffizienz
- Beziehung zwischen konsmierter Beute und Nachkommenzahl des Räubers wird verändert
Nummerische Reaktionen: aggrefative Reaktion
- aggregative Reaktion: Einwanderung von Räubern in Gebiete hoher Beutedichte
- Räuberpopulationen wachsen im Vergleich zur Beute i.d.R langsam
- meist starj regulierender Einfluss der Räuberpopulation auf die Beute
*
Nummerische Reaktion: Anstieg Reproduktionsrate
- Reaktions von Räubern auf verändertes Beuteangebot über eine entsprechende Reproduktionsrate
Funktionelle und nummerische Reaktion kombiniert
Kombinierte funktionelle (Typ III) und nummerische (aggregative) Reaktion
Zusammenfassung
- Es gibt 4 Typen von Räubern, die sich in der Breite des Nahrungsspektrum und der Nutzung der Beute unterscheiden
- Räuber-Beute-Systeme lassen sich durch Lotka-Volterra-Gleichungen mathematisch beschreiben. Wichtige Größenn sind die Konsumptionsrate und Konvertierungseffizienz
- 3 Typen funktioneller Reaktionen stellen den Zusammenhang zwischen Konsumptionsrate und Beutedichte her. Hier wirken TS und Th - handling time
- Die Anzahl der Räuber ist von der Beutedichte abhängig. Dies zeigt sich in nummerischen Reaktionen wie der aggregativen Reaktion
Optimaler Nahrungserwerb
- Die Entscheidung, die Suchzeit (TS = search time) für eine Beute zu verlängern, hängt vom Energiegehalt (E) und von der Bearbeitungszeit (Th = handling time), die zum Fang der Beute notwendig ist
- Zeitaufwand des Räubers: T = TS +Th
- Generalisten: TS > Th (Suchzeit optimiert)
- Spezialisten: TS < Th (Bearbeitung optimiert)
Optimaler Nahrungserwerb - Präferenzwechsel
- Generlisitischer Räuber (Typ I)
- keine Nahrungspräferenez
- Prädationsrate konstant
- Räuber mit Präferenzwechsel (Typ III)
- niedrige Dichte der bevorzugten Nahrung > Anteil an Beute niedrig
- hohe Dichte der bevorzugten Nahrung > Anteil an Beute steigt
Präferenzwechsel - Bsp Rückenschwimmere
Rückenschwimmer Notonecta glauca mit Präferenz für Wasserasseln
- Auch wenn Räuber Nahrungspräferenz haben, werden oft andere Beutetiere gefressen
Optimaler Nahrungserwerb - Beutegröße
Optimaler Nahrungserwerb - Gruppengröße
Grenzwerttheorem (marginal value theorem)
- Die optimale Aufenthaltsdauer wird bestimmt durch:
- Nahrungsreichtum des Habitats => Energiegewinn = G
- Zeit um dorthin zu gelangen => Wanderungszeit = t
- Zeit zum Aufsuchen der ressource => Suchzeit = T
Grenzwerttheorem (marginal value theorem)
Experiment - Grenzwerttheorem
- Trainieren Stare Aufnahme Mehlwürmer von künstlichem Futterplatz
- weiter entfernte Futterplätze enthielten mehr Beutetiere
- Ergebnisse
- stufige Linie
- Punkte der Abbildung sind Mittelwerte aus gebrachten Larven
- Kurvenverlauf zeigt gute Übereinstimmung mit der Linie aus Vorhersage
- Nahe Futterplätze –> gut Quote, Flugstrecke kurz
- optimal für Faktor Habitatsentfernung Topt
- mittlere Futterplätze –>höhere Flugzeit, höheres Nahrungsangebot
- optimal für Faktor Habitatsqualität Gopt
- weit entfernte Futterplätze –> Kompensation lange Flugzeit durch Nahrungsangebot nicht möglich
- Gopt stieg nicht weiter an
Das Risiko selber Beute zu werden
Lebensräume unterscheiden sich nicht nur in ihrem Nahrungsangebot, sondern auch durch ein geringeres oder höheres Risikos, dort selbst zur Beute zu wrden
- Bei der Nahrungssuch wird abgewogen
- möglicher Energiegewinn egen Risiko gefressen zu werden
- aussichtsreiches Angebot wird in gefährlichem Gebiet gemieden
- Nahrung mit geringerer Qualität in sicherem Gebit wird bevorzugt
Beispiel: Anwesenheiit von anderen Räubern
Unteruschung in den Nadelwäldern Finnlands:
- Weidenmeisen (Parus montanus) und Haubenmeisen (P. cristatus)
- suchen Nahrung in Wäldern
- größtes Risiko dabei: Sperlingkautz (Glaucidium passerinum)
- Sperlingkautz (kleine Eulenart)
- bevorzugte Nahrung sind Fledermäuse
- tagsüber am Waldrand auch Meisen
- in Jahren mit wenig Fledermäusen nimmt der Bejagungsdruck auf die Meisen zu
- nur in diesen Jahren ziehen sich die Meisen ins innere der Wälder zurück
Zusammenfassung
- der optimale Nahrungserwerb eines Räubers wird bestimmt durch die Suchzeit TS und die Bearbeitungszeit Th
- Gängige Strategien sind Präferenzwechsel und Optimierung der Beutegröße
- Das Grenzwerttheorem formuliert optimale Bedingungen zur Aufenthaltsdauer des Räubers in einem Habitat
- Das Risiko, zur Beute zu werden, kann das Verhalten beim Nahrungserwerb beeinflussen
Schutzmechanismen gegenüber Räubern
Gruppenbildung - einfachste Form der Verteidigung
Koevolution zwischen Räuber und Beute
Räuber üben durch Töten der Beute Selektionsdruck aus
- Eigenschaften welche es der Beute ermöglichen unentdeckt zu bleiben erhöhen deren Fitness
- führt zur Entstehung spezifischer Anpassungen (Tarntracht, Fluchtstrategien)
Beim Räuber bewirkt jeder Misserfolg beim Beutefang eine verminderte Reproduktion oder gesteigerte Mortalität
- Adaptationen im Beutefangverhalten
- Entwicklung spezifischer Jagdstrategien
Kosten-Nutzen Modelle der evolutionstheorie
Hypothese der “Roten Königin” (Van Valen 1973)
Die Evolution einer Art erfolgt nicht nur im Zusammenhang mit ihrer Umwelt, sondern hängt uch direkt mit den sie umgebenen Arten zusammen. Eine Art entwickelt sich also in unmittelbarer WW mit anderen Arten
Red Queen Hypothesis
- Koevolution von Wirt/parasit oder Räuber/Beute
- Lewis Carrols (“Through the looking glass” oder “Alice hinter den Spiegeln”)
Morphometrische Verteidigung
- Kairomone - chemische Botenstoffe zwischen Individuen unterschiedlicher Arten
- Abgabe vom Sender (hier Fressfeind)
- nutzen dem Empfänger (Aufnahme Organismus, hier Beute)
- fördern Helmbildung
- induzierte Abwehr
chemische Verteidigung - Stinkwanzen
Baumwanze
Ausscheidung von Substanzen (hier volatiles Sekret aus Hinterleibsdrüsen), dass Fressfeinde abschreckt
passive Verteidigung - Krypsis (Tarnfarbe)
Anpassung an die Struktur und Färbung der Umgebung
Passive Verteidigung - Mimese
Lebewesen nimmt in Gestalt, Farbe und Haltung einen Teil seines Lebensraumes an
Warnfärbung (Aposematismus)
Auffälliges Farbmuster warnt vor Giftigkeit/Wehrhaftigkeit
auch olfaktorische und akustische Signale
Bates’sche Mimiky - ungiftige “Nachahmer”
- Die sehr giftige Korallenotter, Mucrurus fulvius, wird initiiert durch Dreiechsnatter Pampropeltis triangulum
- Nachahmung einer ungenießbaren oder giftigen Art
Müller’sche Mimikry - Signalnormierung
- giftige/ungenießbare Arten mit ähnlichen Farbmustern
Verhaltensbedingte Abwehr
- Libellenlarve, Anax longipes frisst Kaulquappe des Laubfrosches Hyla versicolor
- Anwesenheit von Libellenlarven erhöht die Aktivität der Kaulquappen
Zusätzliche Kombination mit morphologisch bedingter Abwehr
- Anwesenheit von Libellenlarve förder kleinere Kaulquappen mit größerem Schwanz => schnellere Flucht
Jagdstrategien der Räuber - Mimikry
Nachahmung des Aussehens der Beute
- Mordfliegen imititeren ihre Beute, die Hummeln
- Weibchen der Leuchtkäfer imitieren Leuchtsignale anderer Arten und fressen angelockte Männchen
Jagdstrategien der Räuber - Attrappenköder
Kombination aus Tarnung und Mimikry
- Liegt regungslos am Gewässergrund
- Wurmförmiger Zungenfortsatz windet sich (Köder)
Zusammenfassung
- Beutetiere haben eine Vielzahl von Abwehrstrategien gegen ihre Räuber entwickelt. Man kann diese in induzierte und permanente Mechanismen unterteilen
- Die Strategien der Verteidigung sind u.a. morphologischer, pphysiologischer und verhaltensbiologischer Art
- In Laufe der Evolution entstanden Anpassungen an Vorbilder (Bate’sche Mimikry) sowie konvergente Entwicklungen (Müller’sche Mimikry)
