VL 9 Herbivorie Flashcards
Welche beiden Arten der Nutzung pflanzlicher Substanz existieren?
Herbivorie: trophische Interaktion bei der Tiere lbendes pflanzliches Gewebe konsumiere
Detritivorie: Organismen ernähren sich von toten Pflanzen oder Tierresten
Typen von Herbivoren
Grazer: -größere Herbivore -Graslandökosysteme(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 Auswirkung
- Fraß führt zum Tode der Beute
- hohe Konsumptionsrate
- potentiell hoher Einfluss auf Vegetationsentwicklung
z. b. Kängeruratte frisst bevorzugt große Samen - > Grasarten mit kleinen Samen werden gefördert
Tiere mit Pflanzensaft als Ressource
- Phloemsaftsauger: Läuse, Zikaden, Wanzen
- Xylemsaftsauger: Zikaden
- Parenchymsaftsauger: Wanzen
- Saftlecker: Spechte
- Nektarsauger: Insekten,Vögel
funktionelle Gruppen von unterirdischen Herbivoren an Hand von Nematoden
- Außen an der Wurzel-Ektoparasiten(EK):
- kurzes Stylet> Epidermis,Wurzelhaare
- langes Stylet> Gewebe der Wurzelspitze
- >trophische Einnischung - Wandernde Endoparasiten(WE)
- bewegen sich frei im Parenchym
- Pratylenchus( Getreide,Karotte,Kaffee) - Sedentäre Endoparasiten
- stationär am Zentralzylinder
- Gallen,Zysten
- Kartoffelälchen,Zuckerrübenälchen
4 Grundtypen funktioneller Gruppen bei herbivoren Insekten. Welche Präferenzen bestehen?
- kauende Fresser -chew
- Saftsauger -suck
- Minierer -mine
- Gallbildner -gall
-oberirdische Herbivore zeigen Präferenz für junge Triebe und Blätter ->höherer Nährstoffgehalt
Einfluß von Herbivoren auf Phytomasse (NPP)
oberirdisch zwei Großgrupen mobiler Herbivorer
- große,polyphage Arten(Weidetiere)> 80% der Primärproduktion
- kleine Arten(v.a. Insekten) <15% der Primärproduktion
oberidrisch: größten Einfluss auf NPP in Grassteppen und flechtenbewachsenen Böden
unterirdisch: Totalausfall aufgrund Wurzelschädigung möglich
Herbivoreneffekt: aquatische vs terrestrische Ökosysteme
aquatische Ökosysteme:
- Phytoplankton - hoch(79)
- Makrophyten - Mittel(30)
terrestrische Ökosyteme
-Oberirdisch - gering (17)
Inwiefern korrelieren NPP und SP
a) Sekundärproduktion (SPP) steigt mit Nettoprimärproduktion
b) Konsumption der Herbivoren steigt mit der NPP
c) Biomasse der Herbivoren erhöht sich mit NPP
Effekte der Herbivorie für terrestrische Pflanzen
-3-10% in Waldökosystemen und 30-50% in Graslandökosystemen; starke Schwankungen(Wanderheuschrecken,Rentierzug)
-Entnahme 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
Was sind Probleme bei der Kompensation wegen eines Massenauftretens von Insekten?
- nachwachsende Blätter 30-60% kleiner
- nachwachsende Triebe nicht voll entwickelt
- Laubbäume überleben, Nadelbäume oft nicht
Was sind indirekte Effekte der Herbivorie?
- Dichte einzelner Pflanzenarten geht zurück
- Konkurrenzverhältnisse zwischen Pflanzen werden verschoben
- Zusammensetzung der Pflanzengemeinschaft ändert sich
- Verlauf der Sukzession ändert sich
->Effekte auch bei moderater Entnahme von Phytomasse
Einfluss moderate vs hohe Dichten von Herbivoren auf Pflanzengemeischaften
moderat: fördert Produktivität
- erhört Diversität der Pflanzen
hoch:
- kein Kompensationswachstum
- nur ungenießbare und starke r-Strategen übrig
Theorien warum die Nutzung durch Pflanzen so gering
- top-down Kontrolle -> Phytophagen nicht durch Nahrung limitiert, aber durch Prädatoren reguliert
- bottom-up Kontrolle -> Pflanzen sind von geringem Nährwert, vorallem Stickstoffverfügbarkeit limitiert Phytophagen
- in Realität spielt beides eine Rolle
ecosystem exploitation Hypotheses
- Herbivoren-Einfluss variiert systematisch mit der Produktivität des Ökosystems
- in natürlichen Ökosytemen liegt der maximale Einfluss von Herbivoren bei Systemen mittlerer Produktivität
Was ist der Nachteil von Pflanzen als Nahrungsquelle?
- rekalzitrant- hoher Anteil Lignin und Zellulose-> Symbionten benötigt
- geringe Nährstoffgehalte(wenig Proteine, N)
- harte Blätter und teilweise geringer Wassergehalt
Welche Arten von sekundären Pflanzenstoffen werden zum Schutz benutzt?
-Stickstoffverbindungen:
>Alkaloide,Amine->toxisch,bitterschmeckend (mutterkornalkaloide, Morphin, Atropin)
>cyanogene Glycoside
Trepenoide:
-Sesquiterpene,Diterpene
.oft spezifische für bestimmte Pflanzengruppen(Limonoide,Cardenolide,Curcubitacine)
Phenole:
- universell in Blättern und anderen Pflanzenteilen
- Gehalt meist erhöht bei Herbivorenbefall
Arten der chemischen Abwehr?
Toxine: cyanogene Glycoside(z.B. bei Hirse Dhurrin)
->setzt nach Abspaltung des Zuckers durch Hydrolyse Blausäure frei
Repellents:
- Giftefeu produziert z.B. Urushiol
- > über Geruchssinn wahrgenommen; schreckt ab ohne zu töten
- Induktion von Repellents kann von Mutterpflanzen auf Tochtergeneration weitergegeben werden
Kosten seundärer Pflanzenstoffe
- Tradeoff zwischen Wachstum und Produktion sek. Pflanzenstoffe
- bei maximaler Verteidigung-> alle Pflanzen unabhängig vom Wachstumspotential , dieselbe niedrige realisierte Wachstumsrate
Inwiefern tolerieren bzw. kompeniseren Pflanzen Verlust?
-Als Individuum:
>Fraß an alten Blättern oder Schattenblättern ohne Wirkung
>teilweise Entlaubung> bessere Versorgung der übrigen Blätter mit Wasser und Nährstoffen
- Selektionseffekt auf Nachkommen:
- Fraß von Blüten und Früchten verringert deren Abortionsrate, Überlebende sind besser versorgt
- fittere Embryonen werden verbreitet
- Austrieb schlafender Meristeme wird durch Fraß stimuliert
- Reservoir von Nährstoffen in Kompartimenten die schwer zugänglich sind( Wurzeln, Knollen, Zwiebeln)
Inwiefern kann Herbivorie zu einer Steigerung der Produktivität führen?
-Übermaß an Blattmasse-> teilweise Entlaubung-> erhöhten Lichtgenuss übriger Blätter-> Pflanze in Zustand optimaler Produktivität
3 Typen von Kompensation von Herbivorenfraß bei Pflanzen
- keine Kompensation: Rückgang der NPP
- teilweise Kompensation: Kompensation bis zu einem Schwellenwert, dann fällt Produktivität
- Überkompensation: gesteigerte Produktivität bei geringem Fraßdruck
z. B. Grazing Effekt-> moderate Beweidung erhöht Pflanzenwachstum un Fitness
Kompensation von Gentianella experimtell bestimmen
- 50% der Biomasse werden entfernt
- > nur in bestimmten Wachstumsphasen zu einer Kompensation, ansonsten Clipping negativ
- Phase des Kompensationswachstums korreliert mit Pahse Auftreten der Herbivoren im Habitat
Auf welche beiden Weisen wehren sich Pflanzen?
strukturelle Verteidigung:
- wirkt vorbeugend
- vor Kontakt mit Herbivoren aktiv
- behaarte Blätter,DOrnen,Stacheln,Sklerenchymreichtum
chemische Verteidigung:
- Abwehr setzt direkt als Reaktion auf Beschädigung
- Prädatoren der Herbivoren werden angelockt
Kosten der Verteidigung müssen durch Nutzen des Schutzes vor Fraßfeinden ausgeglichen werden
Beispiele für strukturelle Verteidigung
Dornen - Akazie
Stacheln - Kapokbaum
Haare - Ochsenzunge
Brennhaare - Brennessel
chemisch induzierte Verteidigung
- mechanische Verletzung durch Fraß
- Beschädigung zerstört Zellwände
- löst Signalkaskade aus
2.Produktion von Botenstoffen(Elicitoren)
1.exogen: -Glutamin im Speichel von Insekten
=>Bildung Fettsäureamide
2.endogen:
meist Jasmonsäure(Pflanzenhormone)
- Anlockung von Helfern
- Bodyguards(parasiten,Parasitoide)
- Mobilisierung höherer trophischer Ebenen (Räuber i.e.S.)
Beispiele Pflanzen und Bodyguards
Schildlaus auf Zitrus-> Anlockung von Schlupfwespe
Kiefernbuschhornblattwespe auf Waldkiefer -> lockt Eierparasitoiden an
Optimal Defense Theory
Kosten-Nutzen-Rechnung:
Welcher Trade-off entsteht durch Kosten der Verteidigung?
Ressourcenverfügbarkeit:
- Welchen Mehrwert hat die Verteidigung?
- Kann Biomasseverlust toleriert werden?
Apparenz(Auftreten des Herbivors)
- Wie wahrscheinlich ist ein Angriff
- Wann sollte in Verteidigung investiert werden
Was sind die Ecosystem Services der Herbivoren
Samenausbreitung: Pflanzen garantiern durch Überproduktion an Samen eine erfolgreiche Etablierung von Keimlingen
-pflanzliche Mechanismen der Samenausbreitung sind Anemochorie, Hydrochorie und Autochorie
Zoochorie
Wie erfolgt die Versteckausbreitung durch Granivore?
-meist krautige Pflanzen
-Elaiosom: Anhängsel des Samens; ist eiweißhaltig und fettreich
-Myrmekochorie:
>Ameisen machen Ausbreitung>tragen Samen in Bau>Elaiosom als Futter für BRUT
Wie erfolgt die Endochorie durch Frugivore?
-Samen mit nahrhaftem Fruchtfleisch:
>Darmpassage oft obligat für Keimung
Anlockungsstrategie
- unreif:grün(unauffällig), hart
- reif: attraktive Gerüche und Farben, hoher Gehalt an Zucker
-Tiere tragen Samen in unterschiedliche Habitate
Schlüsselarten einer Biozönose?
Schlüsseldominante:
- bestandsbilden(dominant)
- großer Einfluss auf Struktur einer Biozönose
- afrikanischer Elefant reduziert Baumvegetation-> stärkt Wuchskraft Gräse-> fördert Grasfresser(Antilope, Zebra)
Schlusssteinart:
- Individuenarm
- Aufrechterhaltung der Funktion einer Lebensgemeinschaft
- > Regenwürmer(Humusbildung), Jaguar(Spitzenräuber mit großem Nahrungsreportoire
Auswirkung Biber auf sein Habitat
- verändert Gewässerdynamik durch Staudämme-> Feuchtgebiete entstehen
- verhindert Sukzession: Fraß der Rinde von Weichhölzern
