VL 9: Herbivorie Flashcards
Nutzung pflanzlicher Substanz - Herbivorie und Detrivorie
- Herbivorie
- Trophische Interaktionen bei der Tiere lebendes pflanzliches Gewebe konsumieren
- Detritivorie
- Organismen ernähren sich von toten Pflanzen oder Tierresten
Typen von Herbivoren
- Grazer
- größere Herbivore
- Graslangökosysteme (Zebra, Kühe)
- Tundra - Flechten/Moose (Rentiere
- Browser
- Blätter und Zweige
- je nach Körpergröße unterschiedliche Stockwerke
- Nashorn, Giraffe
- Granivore
- Samenfresser
- Käfer, Vögel, Nagetiere
- Frugivore
- fleischige Früchte
- Reptilien, Vögel, Säugetiere
Granivore - (herbivore) Prädatoren i.e.S
- Fraß führt zum Tode der Beute
- hohe Konsumptionsrate
- potentiell Einfluss auf Vegetationsentwicklung
- Beispiel: Kängururatte (Dipodomys)
- frisst bevorzugt große Samen
- förder Grasarten mit kleinen Samen
- Beispiel: Kängururatte (Dipodomys)
Pflanzensaft as Ressource (oberirdisch)
- Phloemsauger: Läuse, Zikaden, Wanzen
- Parenchymsaftsauger: Wanzen
- Nektarsauger: Insekten, Vögel
- Xylemsaftsauger: Zikaden (Cercopidae)
- Saftlecker: Spechte (Sphyrapicus)
Untrirdische Herbivore - Beispiel Nematoden
- Ektoparasiten
- kurzes Stylet > Epidermis, Wurzelhaare
- langes Stylet > Gewebe der Wurzelspitze
- Wandernde Endoparasiten (WE)
- bewegen sich frei im Parenchym
- Pratylenchus (Getreide, Karotten, Kaffee)
- Sedentäre Endoparasiteb (SE)
- stationär am Zentralzylinder
- Gallen, Zysten
- Kartoffelälchen, Zuckerrübenälchen
Eine Pflanze - viele Herbivore
Funktionelle Gruppen
- kauende Fresser - chew
- Saftsauger - suck
- Minierer - mine
- Gallbildner - gall
Oberirdische Herbivore zeigen Präferenz für junge Triebe und Blätter aufgrund des dort höheren Gehaltes an Nährstoffen
Einfluss von Herbivoren auf Phytomasse (NPP)
Oberirdisch zwei Großgruppen mobiler Herbivorer:
- große, wenig selektiv fressende Arten => polyphag
- kleine, selektiv fressende Arten => oligophag, monophag
Einfluss auf die Nettoprimärproduktion (NPP):
- große Arten (Weidetiere)
- Konsumption von >80% der Primärproduktion
- kleine Arten (v.a. Insekten
- Konsumption meist <15% der Primärproduktion
Oberirdische Herbivore haben den größten Einfluss auf die NPP in Grassteppen und flechtenbewachsenen Hartböden.
Unterirdische Herbivore können Totalausfall bewirken aufgrund der stark negativen Effekte durch die Schädigung der Wurzel.
Herbivoreneffekt auf Ökosystemlevel
Primärproduktion begrenzt Sekundärproduktion
- Sekundärproduktion (SPP) steigt mit Nettoprimärproduktion (NPP=
- Konsumption der Herbivoren steigt mit der NPP (Wenn mehr Gras auf der Wiese wächst, fressen die Kühe auch mehr)
- Biomasse der Herbivoren erhöht sich mit NPP
Herbivoren-FraßpflanzenKomplex
- von terrestrischen Herbivoren konsumierte Phytomasse
- 3 10 % in Waldökosystemen
- 3050% in Grasland-Ökosystemen
- starke Schwankungen (z.B. Wanderheuschrecken, Rentierzug)
- Entnahme von Pflanzengewebe
- beeinträchtigt Fitness (Vitalität, Reproduktionserfolg)
- vermindert Konkurrenzkraft (Licht, Nährstoffe, Raum)
- junge Pflanzen besonders anfällig
- aber: Kompensationswachstum
- Pflanze reagiert auf Blattverlust mit höherer Photosyntheserate und einem Wachstumsschub
Massenauftreten und Kompensation
- nachwachsende Blätter 30-60% kleiner
- nachwachsende Triebe nicht voll entwickelt
- Laubbäume überleben, Nadelbäume oft nicht
Indirekte Effekte der Herbivoren
- Dichte einzelner Pflanzenarten
- Konkurrenzverhältnis zwischen Pflanzenarten
- Zusammensetzung der Pflanzengemeinschaft
- Verlauf der Sukzession
- Effekte auch bei moderater Entnahme von Phytomasse!
Dichte bestimmt Effekte auf Pflanzengemeinschaft
Moderate Dichten
- fördern Produktivität (Wachstum)
- erhöhen Diversität der Pflanzen
Hohe Dichten
- kein Kompensationswachstum
- nur ungenießbare Pflanzen oder starke rStrategen überdauern
Zusammenfassung
Unter Herbivorie versteht man eine trophische Interaktion bei der Tiere
lebendes pflanzliches Gewebe fressen.
Es gibt eine Vielzahl von Herbivorentypen mit unterschiedlicher
Selektivität. Eine hohe Diversität an funktionellen Gruppen findet
sich oberirdisch bei Insekten sowie unterirdisch bei Nematoden.
Da sich fast alle Nahrungsquellen der Heterotrophen letztendlich auf
organische Kohlenstoffverbindungen der Autotrophen zurückführen
lassen, sind Interaktionen zwischen Herbivoren und Pflanzen der
Schlüsselfaktor in nahezu allen Ökosystemen.
Warum ist die Welt grün? Warum ist die Nutzung von Pflanzen durch herbivorie so gering?
Hairston, Smith & Sloboodkin
Phytophage sind i.d.R. nicht durch die Nahrung limititert, sondern werden durch Prädatoren reguliert (“top-down” Kontrolle)
White, Southwood u.a.:
Pflanzen sind von geringerem Nährwert; vor allem die Verfügbarkeit von Stickstoff limitiert Phytophage (“bottom-up” Kontrolle)
Lawton & McNeill, Janzen u.a.:
Phytophage leben in der Welt voller Feinde und mit geringwertiger Nahrung (“between the devil and the deep blue sea”)
Frettwell-Oksanen-Modell
Herbivoren-Einfluss variiert systematisch mit der Produktivität des Ökosystems - ecosystem exploitation hypothesis
bottom up
- unproduktive Systeme
- von Ressource reguliert
top-down
- hochproduktive Systeme
- durch höhere trophische Ebenen reguliert
In natürlichen Ökosystemen liegt der maximale Einfluss von Herbivoren bei Sstemen mittlerer Produktivität
Warum ist die Welt grün? - Pflanzen haben zu geringen Nährwert
- Pflanzennahrung reich an KH, arm an Proteinen
- KH vorwiegend als unverdauliche Cellulose, Herbivore haben id.R keine Cellulasen
- effektive Nutzung nur mittels Symbionten, d.h. spezialisierter Mikroorganismen (Bakterien, Pilze) und Einzeller (Protozoa)
- endosymbiontische Verdauung
- Symbionten zersetzen Cellulose
- anaerobe Gärung (Zucker > anorganische Säuren, Alkohole)
- Pansen der Wiederkäuer, Enddarm der Termiten
- reklazitrant - hoher Anteil an Cellulose und Lignin
- harte Blätter und teilweise geringer Wassergehalt
- geringe Nährstoffgehalte (v.a. Proteine, N)
Stickstoff- ein Shclüsselfaktor?
Chemische Abwehr - Toxine
Sorghum (Hirse): Cyanogenes Glycosid - Dhurrin
- setzt nach Abspaltung des Zuckers durch Hydrolyse das Zellgift Cyanwasserstoff (Bllausäure) frei
Produktion sekundärer Pflanzenstoffe ist kostspielig
Trade-off zwischen Wachstum und Produktion sek. Pflanzenstoffe
bei maximaler Verteidigung haben alle Pflanzen, unabhängig vom Wachstumspotential, dieselbe niedrige realisierte Wachstumsrate
Blattflächenindex (LAI-leaf area index
Dichte einer Vegetationsschicht (Beschattungsgrad eines Blattes in Abhängigkeit von seiner Fläche)
Steigerung der Produktivität durch Herbivore
Relation Produktion zu Blattmasse kommt ins Optimum
Überkompnsation “grazing effect”
Moderate Beweidung erhöht Pflanzenwachstum und Fitness
Strukturelle (konstitutive) Verteidigung
Pflanzen und ihre “Bodyguards”
Optimal Defense Theory
Kosten-Nutzen-Rechnung
Welcher TradeOff entsteht durch kosten der Verteidigung?
Ressourcenverfügbarkeit
- Welchen Mehrwert hat die Verteidigung
- Kann Biomasseeverlust toleriert werden
Apparenz (Auftreten des Herbivors)
- Wie wahrscheinlich ist ein Angriff?
- Wann sollte in Verteidigung investiert werden?
Schlüsselarten einer Biozönose
- Entfernen der Schlusssteinart kann bewirken
- Wegfall essentieller Lebeensräume
- Fehlen interspezifischer Interaktionen (Konkurrenz)
- Veränderungen in der dominanten Vegetation
- typische Schlusssteinarten
- häufig Spitzenräuber mit großen Nahrungsrepertoire (Jaguar)
- aber auch: Regenwürmer (Humusbildung)
