VL-Stoff und noch dazu Flashcards

Question

Der Begriff Nische hat in der Ökologie mehrfach einen Wandel erfahren – vom reinen Aufenthaltsort (umgangssprachlich) bis hin zum „Beruf einer Art“ (Elton, 1927). Wie hat **Hutschinson** (1957) das **moderne Nischenkonzept** formuliert?

Answer 1

**Ökologische Nische** nach **Hutschinson** (1957) * **Fundamentale Nische (fundamentale ökologische Potenz):** N-Dimensionaler Raum als Bereich ökologischer Faktoren (Ressourcen und Umweltbedingungen), innerhalb deren eine Art existieren kann * **Realisierte Nische (reale ökologische Potenz)**: Teil der fundamentalen Nische, der unter Berücksichtigung der biotischen Faktoren ( z.B. Konkurrenten, Prädatoren) übrig bleibt Ökologische Nische einer Art bestimmt durch 3 Umweltfaktoren: * *-Temperatur - Feuchtigkeit - Nahrungsgröße** Die _fundamentale ökologische Potenz_ ist die Fähigkeit eines Organismus/einer Population im Intensitätsspektrum abiotischer Faktoren zu wachsen = Potenz in „Reinkultur“. Die _reale ökologische Potenz_ ist die Fähigkeit eines Organismus/einer Population im Intensitätsspektrum abiotischer und biotischer Faktoren innerhalb einer Biozönose zu wachsen = Potenz im Ökosystem.

Answer 2

**limitierende abiotische** **Ressourcen** - **Raum** - **Licht** (zentrale Steuergröße der Struktur der Gemeinschaft – limitierend für NPP) - **Sauerstoff** und **CO₂** (nur wenige höhers Organismen fakultativ anaerob) - **Mineralische Nährstoffe** (N = limitierende Faktor in terrestrischen Lebensräumen, P = limitierende Ressource in aquatischen Lebensräumen) **limitierende** **biotische Ressourcen** - **Phytophage** = *Herbivore*, lebende Pflanzen - **Zoophage** = *Carnivore*, lebende Tiere - **Saprophage** = *Detrivore*, totes organisches Material (Tierleichen und Kot)

Answer 3

* **Autökologisch** – Arten wachsen isoliert, stark angepasst → ökologische Potenz wichtig * **Synökologisch** – viele Arten in Konkurrenz, weniger stark angepasst → ökologische Potenz weniger wichtig * **Mechanismus** – _Stressbelastung durch abiotische Faktoren_ führt mehr zu autökologischer Amplitude *Typha latifolia* & *Typha angustifolia* im See entlang eines Wasserstandsgradienten

Answer 4

**Ökologisch identische Arten** _können nicht koexistieren_: * Verdrängung einer Art (**Nischenentleerung**) * oder die Konkurrenz wird vermieden (**Nischentrennung**)

Answer 5

**Koexistenz nach Gause** * **Variabilität** durch Generationszeiten → zeitliche Trennung von Konkurrenten (_Nischendifferenzierung_) * **Ressourcenpulse** → Arten mit hohen maximalen Reproduktionsraten vermeiden auch die Konkurrenz mit überlegenen Konkurrenten (_Ressource nicht limitierend, wechselnder Vorteil_) _Nischentrennung_ * **Allopatrische**: räumliche Trennung (geographisch) * **Sympatrische**: Auftrennung der Nischen entlang von Gradienten für Umweltfaktoren → abiotisch (pH-Wert) / biotisch (Beutegröße) _Bsp_. **Wildkatzen** mit versch. Zahngrößen → Unterschiedliche Nahrungsnischen _Bsp_. Schnarbelbreite bei Darwin-Finken → Unterschiedliche Nahrungsnischen

Answer 6

**Nischentrennung** * **Allopatrische**: räumliche Trennung (geographisch) * **Sympatrische**: Auftrennung der Nischen entlang von Gradienten für Umweltfaktoren → abiotisch (pH-Wert) / biotisch (Beutegröße) _Bsp_. **Wildkatzen versch. Zahngrößen** → Unterschiedliche Nahrungsnischen (je nach Größe der Beute). _Bsp_. Schnarbelbreite bei Darwin-Finken → Unterschiedliche Nahrungsnischen

Answer 7

**Modulare Organismen** bestehen aus Untereinheiten, welche als Individuen aufgefasst werden können. → **Genet-Ramet-Konzept von Harper** * **Genet** – die Gruppe genetisch identischer Individuen (Pflanzen, Pilze, Bakterien usw.), die an einem bestimmten Ort gewachsen sind und alle aus der ungeschlechtlichen Fortpflanzung eines einzelnen Vorfahren stammen * **Ramet** (Klongeschwister) – eine von mehreren homologen Einheiten, die Gesamtheit bilden (Genet) _Bsp_. **Erdbeermutterpflanze** mit ihren Ausläufern ein **Genet**, all ihre **Ableger** (Seitensprosse) sind **Rameten** und bilden zusammen einen Klon. _Beispiele_ * **Porifera**: _Schwämme_ * **Bambus**: Wurzelrhizome (Sproßachsen) * **Erdbeere**, Ehrenpreis: Stolone (Seitensprosse)

Answer 8

**Der modulare Organismus** – Organismentyp, der aus mehreren gleichartigen Einheiten (Modulen) aufgebaut ist, meist verzweigt. *Beispiele*: _Schwamm_, _Koralle_, _Pilze, Bambus_ * **Genet** – die Gruppe genetisch identischer Individuen (Pflanzen, Pilze, Bakterien usw.), die an einem bestimmten Ort gewachsen sind und alle aus der ungeschlechtlichen Fortpflanzung eines einzelnen Vorfahren stammen * **Ramet** (Klongeschwister) ist eine von mehreren homologen Einheiten, die Gesamtheit bilden (Genet) Bsp. **Erdbeermutterpflanze** mit ihren Ausläufern ein **Genet**, all ihre **Ableger** sind **Rameten** und bilden zusammen einen Klon. **Der unitäre Organismus** – Organismentyp, der aus mehreren unterschiedlichen Strukturen aufgebaut ist. Der Bauplan ist weitgehend festgelegt und vorhersagbar. *Beispiele*: _Mensch_, _Fliege_, _Schlange_.

Answer 9

Individuen in einem abgegrenzten geographischen Gebiet sind räumlich verteilt (*Dispersion*) → **Subpopulationen**. * **aggregative Verteilung** → zufällige / regelmäßige Verteilung in Gruppen, bedingt durch _gute und schlechte Habitate_ (Sträucher unter dem Dach der Akazien in Savanne) * **zufällige Verteilung** → **unabhängig**, Tulpenbäume durch Windverbreitung * **regelmäßig** → in gleichmäßigen Abständen → z.B. in trockenen Gebieten Konkurrenz um H₂O (_Negative Interaktion_)

Answer 10

**Netto-Wachstumsrate** **einer Population** * Populatonswachstum dN/dt → Funktion der Populationsgröße N(t) * ***per capita* Wachstumsrate r** – Steigung der Kurve * **b** –Geburtenrate * **d** – Sterberate ***per capita*** = die momentane Wachstumsrateder Population, unter den gegebenen Umweltbedingungen.

Answer 11

**Überlebenskurve** – die grafische Darstellung der **Sterberate** (*Mortalität*) einer **Population** über die **Zeit**. _Drei Grundtypen_: * *I** — Individuen erreichen physiologisches Alter und sterben dann rasch (Mensch, Säugetiere) * *II** — Überlebensrate variiert nicht mit dem Alter (Vögel, Nager, Reptilien, mehrjährige Pflanzen) * *III** — Viele Nachkommen mit hoher Sterblichkeit in jungen Jahren (Fische, Wirbellose, viele Pflanzen (insb. Bäume))

Answer 12

**x** = Altersklasse **n_x** = Zahl der noch lebenden Individuen der Kohorte * *I_x** = die Überlebenden in % * *d_x** = alterspezifische Mortalität (Anzahl gestorbene) **q_x** = d_x / n_x = altersspezifische Sterberate Lebenstafel: stellt eine Übersicht über die altersspezifischen Sterberate dar bzw. Lebenserwartung

Answer 13

**mediteranoide Ökosysteme** haben physiognomisch ähnliche Pflanzenarten → _Hartlaubgewächse_. * **immergrün**, auch im Winter photosynthetisch aktiv * **Sommerzeit ist Ruhezeit →** trocken (im Winter feucht und kalt) * hohe **Artenvielfalt** * hohe Zahl an **Endemiten**

Answer 14

**Reproduktionsstrategien** Strategien unterscheiden sich in Körpergröße, Fekundität (Fruchtbarkeit) und Lebensdauer. **r-Strategie** (r = Wachstumsrate) * kurzlebig * geringe Körpergröße * hohe Reproduktionsrate * schnelle Indivudualentwicklung * _Umweltressourcen selten begrenzender Faktor + Kolonisierung_ **K-Strategie** (K = Kapazitätsgrenze) * langlebig und stabil * hohe Körpermassen * niedrige Reproduktionsrate * langsame Individualentwicklung * _nah an der Kapazitätsgrenze → hohe innerartliche Konkurrenz_

Answer 15

**Intraspezifische Regulation von Populationen**: durch _Konkurrenz_ * Hohe Populationsdichte → _Ressourcenlimitation_, hier wirkt Kapazitätsgrenze K * Niedrige Populationsdichte → **Allee-Effekt** = _negativer Effekt geringer Individuenzahl auf die Reproduktion_ * Ist die **Individuendichte einer Population zu gering**, **sinkt die Überlebens- oder Reproduktionsrate**\>\>\> Kleine Populationen sind vom Aussterben bedroht! * Probleme bei der Partnerfindung, Anhäufung schädlicher Allele, reduzierte Effizienz bei der Nahrungssuche, Probleme bei der Abwehr von Räubern Kleine Populationen des amerikanischen Ginsengs (*Panax quinquefolius*) werden seltener von Bestäubern aufgesucht als große Populationen. weniger Blüten = weniger attraktiv → geringere Fruchtzahl pro Pflanze A -Sterberate (d) nimmt zu B -Geburtenrate (b) nimmt ab C -Sterberate steigt, Geburtenrate sinkt

Answer 16

**Geburtenrate** (**b_x**) und **Überlebensrate** (**l_x**) bestimmen die **Nettoreproduktionsrate** R₀ = Σ l_x\*b_x * _Überlebende einer Kohorte_: hier wirkt Sterberate q_x * _Populationsdichte_: hier wirkt Geburtenrate b_x

Answer 17

**Typen der interspezifischen Konkurrenz** * _Exploitation („Ausbeutung“)_ intensive Nutzung einer Ressource → Mangel erhöht die Konkurrenz * _Interferenz („Überlagerung“)_ Der Zugang zur Ressource wird gegenseitig behindert → schlechte Verfügbarkeit führt zu Konkurrenz _Strategien_ 1. **Vermeidung durch Nischendifferenzierung**: Gänse/Ente – unterschiedliche Fangtiefe vom Fisch 2. **Bekämpfung des Konkurrenten** - *Allelopathie*: Bäume scheiden Phytotoxine aus → keiner wächst unter dem Baum

Answer 18

_Experiment_: * 2 Mikroorganismen *(P. aureliam* und *P. caudatum*) * zuerst isoliert angezüchtet → erreichen Kapazitätsgrenze relativ schnell * dann gemeinsam in Konkurrenz → erreichen K nicht, oder nur dominieredne Art nachdem die Unterliegende vollständig verdrängt wurde * **interspezifisch \> intraspezifisch** **Lotka-Volterra-Modellen** * **Populationswachstum** mit Berücksichtung des **Konkurrenzkoeffizienten** α/β * Konkurrenzstärke abhängig von Habitatpräferenz + Stresstoleranz + Aggression * → **Nullwachstum-Isoklinen** (Diagonalen) zeigen 4 Modelle der Konkurrenz – Art 1 gewinnt – Art 2 gewinnt – beidseitige Konkurrenz – Koexistenz (wechselnder Vorteil + Nischentrennung)

Answer 19

Das basiert auf _indirekten Beziehungen im Nahrungsnetz_. * **Tri-Trophische Interaktionen**: Primärproduzent \<\> Phytophage \<\> Prädator (Prädator frisst Phytophagen → mehr Pflanzen) * **Schlüssel-Prädation**: Beeinflussung eines Konkurrenten der Beute (Räuber frisst eine konkurrenzstarke Art → der Konkurrent dieser Art wird stärker) * **Ausbeutungskonkurrenz**: Konkurrenz um Nahrung (eine Art kann die vorhandenen Ressourcen besser nutzen, frisst davon vielleicht einfach mehr. Dadurch schwächt er indirekt eine Konkurrenzart) * **Scheinbare Konkurrenz**: zwischen Beuten (Räuber hat zwei Beutearten. Jetzt konkurrieren die beiden Beutearten sozusagen darum, das die jeweils andere Art von Räuber lieber gefressen wird → schaden jeweils nur einer der konkurrierenden Arten, die andere _dominiert_) * **Wegbereitung**: Wenn zwei Arten sich gegenseitig abschlachten, kommt eine dritte Art endlich zum Zug, die vorher von den beiden unterdrückt wurde * **Indirekte Kommensalismus**: zwischen Prädatoren, Dichte konkurrierende Beute – zwei Räuberarten 1 und 2, zwei Beutearten A und B. A und B stehen in direkter Konkurrenz miteinander, aber B ist etwas stärker. Jetzt frisst Räuber 1 am liebsten Beute A. Davon gibt es aber nicht so viele. Zum Glück hilft ihm aber Räuber 2, der am liebsten Beute B frisst und diese so dezimiert. Dadurch kann Beute A sich mehr vermehren und Räuber 1 freut sich, weil er mehr zu fressen hat. _Beispiele_: 1. **Tri-Tropische Interaktionen**: Akazien – Giraffe – Löwe 2. **Ausbeutungskonkurrenz**:

Answer 20

**Prädationskurven** – basierend auf Pro-Kopf Konsumptionsrate **N_e=(cN_Beute)T_s** – bestimmt von T_h (handling time) und T_s (search time) * **Typ I: Linear**, Prädationsrate ist konstant, T_h und T_s nicht wichtig (_Turmfalken/Feldmäuse_) * **Typ II: Asymptotisch**, Prädation steigt mit abnehmender Rate bis zu einem Maximum (T_h wirkt – je mehr Tiere, desto schweriger zu fangen) (_bei allen Räubertypen außer Parasiten - z.B. Löwe_) * **Typ III: Sigmoid**, maximale Prädationsrate bei mittleren Dichten (hohe Dichten –T_h wirkt, niedrige Dichten – T_s wirkt) (_Larven der Auster/Plankton_)

Answer 21

**Wirt/Parasit**: _parasitenvermittelte Konkurrenz_ * Wirt mit geringerer Wachstumsrate ist stärker betroffen * Hohe Parasitendichte → erhöhte Mortalitätsrate * Hohe Wirtsdichte → erhöhte Übertragungsrate Parasiten beeinflussen das Populationswachtsum; Effekte sind u.a. **zyklische Oszillationen der Dichte** und **parasitenvermittelte Konkurrenz**. **Räuber/Beute**:

Answer 22

Die Entscheidung, die **Suchzeit** (T_s= search time) für eine Beute zu verlängern, hängt vom **Energiegehalt** (E) und von der **Berabeitungszeit** (T_h= handling time), die zum Fang der Beute notwendig ist, ab. T = T_s+ T_h → **Präferenzwechsel** und **Optimierung der Beutegröße** (sehr kleine/große Tiere werden seltener gefangen).

Answer 23

**Strategien der Beutetiere** 1. **Gruppenbildung** 2. **Morphometrische Verteidigung** (_Kairomone_-Ausscheidung, z.B. _Stinkwanzen_) 3. **Passive Verteidigung** * **Krypsis** (Tarnfarbe) – _*Paralichtys* (Flunder)_ * **Mimese** (Tarnung als Umgebung) – _Gespenstschrecken (Phasmatidae)_ * **Aposematismus** (Warnfärbung) – _Blattsteiger-Frosch (*Phyllobates bicolor*)_ * **Bates´sche Mimikry** (Tarnung als Giftige) – *_Pampropeltis triangulum_* (_Dreiecksnatter_) imitiert *Micrurus fulvius* (Korallenotter) * **Müller´sche Mimikry** (ungenießbare mit ähnlicher Tarnung) – konvergente Entstehung ähnlicher Farbe → *_Heliconiinae_*_-Schmetterlinge_

Answer 24

* **Bates´sche Mimikry** (Tarnung als Giftige) – *_Pampropeltis triangulum_* (_Dreiecksnatter_) imitiert Micrurus fulvius (Korallenotter) * **Müller´sche Mimikry** (ungenießbare mit ähnlicher Tarnung) – konvergente Entstehung ähnlicher Farbe → *_Heliconiinae_*-_Schmetterlinge_

Answer 25

**räumliche Heterogenität** * Großräumig (Biotope) / kleinräumig (Teillebensräume – Habitate) * Art der Verteilung einer Population (zufällig/gleichmäßig) * Mosaik-Zyklus Hypothese (Räumlich und Zeitlich Heterogenität, verschiedene Entwicklungseben. Je mehr Arten, desto Stabiler. _Beispiele_: → **Ungleichverteilung von Bodenfeuchte und Nitratgehalt**: Diversität durch variable Nitrat und Feuchtikeitsverteilung → **Vogelarten versus Blattdach-Diversität für Laubwald-Gemeinschaften**: je größer die Anzahl vertikaler Schichten, desto größer ist die Diversität der anwesenden Vogelarten im Wald.

Answer 26

**zeitliche Heterogenität** * Klimatisch (Phänologie) * Diurnale (Tag/Nacht) * Interaktionen (z.B. Räuber-Beute-System) * Suksession (z.B. Abfolge der Arten während der Besiedlung) **Phytotelm** – Bakteriengemeinschaft im „*tree hole*“: unterschiedliche Bakterientaxa nutzen unterschiedliche Abbauprodukte des Falllaubs und stellen somit anderen Bakterien Substrat zur Verfügung → Heterogenität der Ressourcen

Answer 27

**Mosaik-Zyklus-Theorie** * **Mosaik = Artendiversität** (In jedem Mosaikstein ist nur eine bestimmte Altersklasse von Bäumen) * Je mehr Arten, desto stabiler

Answer 28

**Rang-Häufigkeitsdiagramm** * Darstellung der Individuenzahlen * **Häufigkeit gegenüber Artenanzahl** * Diagramm ordnet die Arten dann zu einem bestimmeten _Rang der Häufigkeit_

Answer 29

**Bestimmung von Biodiversität** **Simpson Index**: 0 = niedrigste Diversität, 1 = höchste Diversität **Shannon Index**: **Evenness J = H_s/H_max** (Verteilung der Arten). Je höher H_s, desto gleichmäßiger verteilt. →→ Rang-Häufigkeits-Diagramme

Answer 30

**Stabilität** _Eigenschaften_ eines Ökosystems, die seine Funktion in einem Fließgleichgewicht aufrechterhält: * **Konstanz**: im wesentlichen unverändert bleiben * **Resistenz**: Konstanz trotz potentieller Störungen * **Resilienz**: nach Änderung durch vorübergehende Störung wieder in den Ausgangszustand zurückkehren * **Persistenz**: Zeitliche Existenz von Populationen (Genpools einzelner Arten) bis zu ihrem möglichen Aussterben → das Bestehenbleiben eines Zustands über längere Zeit **Reaktionen auf Graduelländerung** (Klima, Nährstoff, Fragmentierung…) → _Resistenz_ und _Resilienz_ (elastisch) entstehen → In einigen Fällen _Verlust von Resilienz_→ _Sprung_ zum _alternativen_ Zustand

Answer 31

**Ursachen der Biodiversität** *Thienemann + Krogerus* * **Vielseitige Lebensbedingungen** → hohe Artendichte, geringe Individuenzahlen der einzelnen Arten, _euryöke_ Arten * **Einseitige und extreme Lebensbedingungen** → Artenarmut, Individuenreichtum, _stenöke_ Arten. _euryök_ – hohes Toleranzbereich gegen Umweltfaktoren _stenök_ – kleines Toleranzbereich gegen Umweltfaktoren

Answer 32

**Rivet-Popper-Hypothesis** * Solange man die spezifische Funktion einer scheinbar redundanten Art nicht kennt, sollte man davon ausgehen, dass sie wichtig ist. =_‚Bolzen-oder Nietenhypothese‘_ Entfernen von Bolzen aus Flugzeugtragflächen, um Sprit zu sparen. Die Wichtigkeit eines bestimmten Bolzens merkt man erst dann, wenn das Flugzeug abgestürzt ist, also der Bolzen irreversibel entfernt ist. _Keystone-Art (Schlüsselart)_: geringe Anzahl, aber großer Einfluss auf Artenvielfalt.

Answer 33

**Alternativ stabile Gleichgewicht** * Ökosysteme reagieren mit **Resistenz und Resilienz** (elastisch) auf graduelle Veränderung (Klima, Nährstoff, Fragmentierung usw.) * **Verlust von Resilienz**→ **Sprung** zum anderen Zustand _Flachsee_ 1. **Trüber** Zustand – durch **Plankton** und **Nährungszufuhr** stabilisiert 2. **Klarer** Zustand – durch **Makrophyten** stabilisiert Der Übergang vom trüben zum klaren Zustand ist nicht einfach: * nicht nur _Nährstoffzufuhr begrenzen_ * sondern auch die _Anzahl der planktivoren Fischen reduzieren_ (z.B. durch die _Kontrolle von Räubersdichte_ : _Einbringung von Räubern_ → Lebensräume für Räuber schaffen) * und _Makrophyten-Ansiedlung_

Answer 34

**Zwei alternative Gleichgewichte vom Flachsee**: * ein sich selbst stabilierendes alternatives Gleichgewicht zum **Plankton-trüben Zustand** durch _Nährstoffzufuhr_ * _Makrophyten_ stabilisieren den **Klarwasser-Zustand** * trüber Planktonreicher Zustand mit vielen Nährstoffen ebenso stabil wie klarer Zustand stabilisiert durch Makrophyten * Reduktion der Nährstoffzufuhr führt aber nur schwerich zum ursprünglichen Zustand. Zusätzlich Reduktion der Planktivoren Fische und ansiedeln von Makrophyten um einen stabilen Zustand bei der Seerenaturierung zu erreichen können z.B. Makrophyten eingebracht werden und die Fischbestände durch Räuber reguliert werden, hierzu müssen z.B. Lebensräume für diese Räuber geschaffen werden

Answer 35

* **Eusymbiose** – Eine Beziehung zwischen Individuen zweier Arten, von der beide profitieren. Diese Interaktion bedingt **gegenseitige Abhängigkeit** und **Nutzen** sowie eine **räumliche Nähe** der Partner. **Lebensnotwendig**. * Bsp*. _Flechten – Pilz und Cyanbakterien_ / _Grünalgen_. Der Pilz nutzt Kohlenhydrate des Partners, bietet Wohnraum und H₂O/Mineralstoffe. * **Mutualismus (Allianz)** – **Nicht zwingend**. * Bsp*. _Knöllchenbakterien/Leguminosen_ _(_Hülsenfrüchtler) – Bakterien fixieren den Luftstickstoff (NH₄) und bekommen in Gegenzug Kohlenhydrate aus der Photosynthese. Verbesserung Ernährungsbedingungen – trophischer Mutualismus Erhöhung Verteidigungsfähigkeit– Verteidigungs-Mutualismus Abwehr von Parasiten – Putzsymbiosen

Answer 36

**mutualistische Beziehung** für **Nährstoffversorgung von Pflanzen** Die Stickstoffixierung durch Bakterien (***Rhizobium***) in den Wurzelknöllchen von Pflanzen (***Leguminosen*** – Hülsenfrüchtler) * **Vorteil für Bakterien** sind _Schutz_, _Wohnraum_ und _Photosyntheseprodukte_ * **Vorteil für Pflanzen** ist der indirekte Zugang zu _Luftstickstoff_ den sie sonst nicht fixieren könnten

Answer 37

**Symbiose → Antibiose** **Samenfresser** (Granivoren): _je nach Populationsgröße_ – Symbiose/Antibiose * _geringe_ Populationsdichte: **keine Wirkung** auf Fitness der Pflanze * _mittlere_ Populationsdichte: Fitness der Pflanze erhöht durch Samenverbreitung → **Mutualismus** * _hohe_ Populationsdichte: Fitness der Pflanze sinkt durch Samenfressen → **Prädation**

Answer 38

**Globale Erwärmung führt zu:** * Erhöhung der Entwicklungsrate des Parasiten * Übertragungsrate durch Vektoren * Parasiten-Generationen pro Jahr * milde Winter verringern Einschränkungen durch Überwinterungsphase * Lebenszyklus des Wirtes wird verändert _Ausbreitung des Fuchsbandwurmes_ 1. gefördert durch die **hohe Impfungsrate gegen Tollwut in Deutschland** → dichtere Population vom Endwirt (Fuchs) 2. **geänderte Landnutzung** mit grossen Wiesenflächen → Zwischenwirt (Federmaus) 3. **Urbanisierung des Fuchses** → Dorffuchs besonders gefährlich, großes Revier **mit Kontakt zur Wildnis und gleichzeitig mit Haustiere → Menschen** 4. **Wärmeres Klima** → Eier überleben Da geht es um höhere Popdichte des Fuchses. Tollwutbekämpfung lässt mehr überleben, Abholzung lässt über mehr Mäuse mehr Füchse entstehen. Und weil mehr Füchse da sind, breiten sie sich aus (Urbanisierung). Dadurch entsteht mehr Kontakt zum Menschen. Und höhere Temperaturen durch Klimawandel lässt mehr Eier des Parasiten entstehen.

Answer 39

* **Nahrungsnetz** – Abbildung einer Lebensgemeinschaft nach ihrer trophischen Struktur * **Tropische Stufe** – Stellung innerhalb des Nahrungsnetzes * **Nahrungsgilde** – Artengruppe mit ähnlicher Ernährungsweise = tropische Art * **Nahrungskette** – Linearer Fluss von Energie und Nährstoffen

Answer 40

**Konnektanz** – Maß für Komplexität eines Nahrungsnetzes realisierter Verknüpfungen in Relation zur Anzahl max. möglicher Verknüpfungen **Omnivoren** – Organismus, der sich aus mehr als einer trophischen Ebene ernährt _Konnektivitätsgrad_ bestimmt durch das Verhältnis von 1. **Generalisten** zu **Spezialisten** 2. **Omnivoren** zu **Herbivoren + Carnivoren**

Answer 41

**Direkte Verhältnisse im Nahrungsnetz**: klassische binäre Verknüpfungen, d.h. _Räuber-Beute-Beziehungen_ **Indirekte Verhältnisse**: _auf Verhalten basiert_ z.B. *Konkurrenz* / _auf trophischen Interaktionen_ basierend z.B. Kommensalismus, *Mutualismus* **Typen indirekter Beziehungen** * Tri-Trophische Interaktionen: Primärproduzent \<\> Phytophage \<\> Prädator * Schlüssel-Prädation: Beeinflussung eines Konkurrenten der Beute * Ausbeutungskonkurrenz: Konkurrenz um Nahrung, Resourcenverknappung * Scheinbare Konkurrenz: zwischen Beute, Dichte gemeinsamer Prädator * Wegbereitung: wenn sich zwei streiten, dann freut sich der dritte * Indirekte Kommensalismus: Dichte Konkurrierende Beute

Answer 42

**indirekte Beziehungen im Nahrungsnetz** auf Verhalten basiert z.B. *Konkurrenz* oder auf trophischen Interaktionen basierend z.B. *Kommensalismus*, Mutualismus 1. **Tri-Trophische Interaktionen**: Primärproduzent \<\> Phytophage \<\> Prädator (Prädator frisst Phytophagen → mehr Pflanzen) 2. **Schlüssel-Prädation**: Beeinflussung eines Konkurrenten der Beute (Räuber frisst eine konkurrenzstarke Art → der Konkurrent dieser Art wird stärker) 3. **Ausbeutungskonkurrenz**: Konkurrenz um Nahrung, Resourcenverknappung (eine Art kann die vorhandenen Ressourcen besser nutzen, frisst davon vielleicht einfach mehr. Dadurch schwächt er indirekt eine Konkurrenzart) 4. **Scheinbare Konkurrenz**: zwischen Beuten, Dichte gemeinsamer Prädator (Räuber hat zwei Beutearten. Jetzt konkurrieren die beiden Beutearten sozusagen darum, das die jeweils andere Art von Räuber lieber gefressen wird) 5. **Wegbereitung**: wenn sich zwei streiten, dann freut sich der dritte (Wenn zwei Arten sich gegenseitig abschlachten, kommt eine dritte Art endlich zum Zug, die vorher von den beiden unterdrückt wurde) 6. **Indirekte Kommensalismus**: zwischen Prädatoren, Dichte konkurrierende Beute – zwei Räuberarten 1 und 2, zwei Beutearten A und B. A und B stehen in direkter Konkurrenz miteinander, aber B ist etwas stärker. Jetzt frisst Räuber 1 am liebsten Beute A. Davon gibt es aber nicht so viele. Zum Glück hilft ihm aber Räuber 2, der am liebsten Beute B frisst und diese so dezimiert. Dadurch kann Beute A sich mehr vermehren und Räuber 1 freut sich, weil er mehr zu fressen hat.

Answer 43

**Hauptprobleme** bei der **Analyse von Nahrungsnetzen** - **Aggregationsniveau** nicht berücksichtigt: steigende Diversität → steigende Aggregation → Eigenschaften der Nahrungsnetze sind davon abhängig - **Omnivore**: verändert Anzahl der trophischen Ebenen → Nahrungsnetz beeinflusst - **Destruenten**: meist nur Primärproduzenten als Basis, Destruenten unberücksichtigt, obwohl sie Mineralstoffe liefern (C_org→ CO₂+ H₂O + Mineral-/Nährstoffe).

Answer 44

**3 Typen der Nahrungsnetze** - **Binäre Netze**: basieren auf _Räuber-Beute_ Systemen, _qualitativ_ abgebildet - **Energiefluss-Netze**: _Fluss von Energie_ oder Stoffen, _quantitativ_ - **Interaktionsstärke-Netze**: wird durch experimentalle Manipulation bestimmt → (trophisch, nicht trophisch, indirekt)

Answer 45

**Konnektanz im Nahrungsnetz** * Maß für **Komplexität eines Nahrungsnetzes** _realisierter Verknüpfungen_ in Relation zur Anzahl max. _möglicher_ Verknüpfungen beeinflusst durch: 1. **Aggregationsgrad** (steigt Anzahl der Beziehungen, sinkt die Konnektivitätsgrad) 2. **Verhältnis** von **Generalisten/Spezialisten** und **Omnivoren/(Herbivoren+Carnivoren)** → Omnivore gehören in mehrere trophische Stufen, erhöhen stark die Konnektanz und sind somit nur schwer oder gar nicht abzubilden

Answer 46

**2 Hauptnahrungsketten** * _Lebendfresserkette_ und _Zersetzerkette:_ Sie unterscheiden sich in der Ressource der Konsumenten 1. Ordnung. Verbindungen zwischen Ketten: 1. **Phytophagennetz: top down** — Carnivoren durch Verfügbarkeit der Herbivoren begrenzt, Herbivoren durch Carnivoren reguliert → _tritropische Interaktion_ 2. **Zersetzernetz: bottom up** — _Saprophagen durch Verfügbarkeit von Bestandesabfall begrenzt_, Detritivore kontrollieren die Menge des Abfalls nicht → fast kein Einfluss von Carnivoren auf Saprophagen.

Answer 47

**10% der Energie allokiert** = _übergeht in die Biomasse_ beim Übergang auf weitere tropische Ebene **Konsequenzen für terrestische Nahrungsketten**: sehr viele Primärproduzenten, viel weniger Primärkonsumenten → Sekundärkonsumenten → Tertiärkonsumenten **Konsequenzen für planktonische Nahrungsketten**: mehr Konsumenten (Zooplankton) als Primärproduzenten (Phytoplankton) * Die Reproduktionsrate von Phytoplankton ist hoch * _Hohe Reproduktionsrate des Phytoplanktons + hohe Konsumptionsrate_ des Zooplanktons → als wäre Netto-Wert von Phyto- weniger als Zooplankton

Answer 48

→ **Fretwell-Oksanen-Modell** * Herbivoren-Einfluss variiert systematisch mit der Produktivität des Ökosystems * In natürlichen Ökosystemen liegt der **maximale Einfluss** von Herbivoren bei Systemen **mittlerer Produktivität**. * *bottom-up** - unproduktive Systeme - _von Ressource reguliert (geringe Nährwert)_ * *top-down** - hochproduktive Systeme - _durch höhere trophische Ebenen reguliert (Topcarnivoren)_

Answer 49

**Gruppen der herbivoren Nematoden** * **Ektoparasiten (EK)** → Epidermis, Wurzelhaare oder Gewebe der Wurzelspitze * **Wandernde Endoparasiten (WE)** → Parenchym * **Sedentäre Endoparasiten (SE)** → Zentralzylinder

Answer 50

**Herbivoreneffekt** * Im **aquatischen** System _mittel bis hoch_ * Im **terrestrischen** System _nur gering_ (weil ***Kompensationswachstum***), _Aquatische Systeme_ * Phytoplankton - hoch (79%) * Makrophyten - mittel (30%) _Terrestrische Systeme_ * Oberirdisch - gering (17%)

Answer 51

**Typen der Herbivoren** * **Grazer** – (Zebra, Kühe) * **Browser** – Blätter und Zweige (Nashorn, Giraffe) * **Granivore** – Samenfresser (Käfer, Vögel, Nagetiere) * **Frugivore** – fleischige Früchte (Reptilien, Vögel, Säugetiere)

Answer 52

* **Dichte einzelner Pflanzenarten** (moderat: fördernd / hoch: schädigend) * **Konkurrenzverhältnis** zwischen Pflanzenarten * Zusammensetzung der **Pflanzengemeinschaft** * Verlauf der **Sukzession**

Answer 53

– **geringe Nähwert** von Pflanzen und **geringere Verfügbarkeit des Stickstoffs** limitiert die Herbivoren (**bottom-up-Kontrolle**) – **sekundäre Pflanzenstoffe**: Terpenoide, Phenole usw. – **Kompensation und Toleranz zu den Verlusten**: z.B. Austrieb schlafender Meristeme wird durch Fraß stimuliert — **konstitutive und induzierte Abwehr**: Botenstoffe, Bodyguards, Dornen usw. – Herbivoren werden meist **durch die Carnivoren limitiert** und nicht durch die Nahrung (**top-down-Kontrolle**)

Answer 54

**Optimal Defense Theory** * Bei maximaler Verteidigung haben alle Pflanzen, unabhängig vom Wachtumspotential, dieselbe **niedrige realisierte Wachtsumsrate**. * Die **Kosten der Verteidigung** (gesteigerter Energie- und Nährstoffeinsatz) müssen durch den **Nutzen des Schutzes vor Fraßfeinden** ausgeglichen werden

Answer 55

**grazing effect** = Überkompensation * **Steigerung der Produktivität durch Herbivore** → * Moderate Beweidung erhöht Pflanzenwachstum und Fitness

Answer 56

**Ecosystem Service** — Pflanze-Herbivor-Interaktionen mutualistischer Art * **Samenausbreitung** (Zoochorie – durch Tiere, Myrmekochorie – durch Ameisen, Endochorie – durch Frugivoren) * **Bestäubung** _Herbivoren_ sind meist **Schlüsselarten einer Biozonöse** und erhalten ihre Funktionen aufrecht. z.B. *_Elefant_* → bei mittleren Dichten strukturbildend für die Savannen-Lebensgemeinschaft des südlichen Afrika - reduziert Baumvegetation - stärkt Wuchskraft der Gräser - fördert Grasfresser (Antilope, Zebra) z.B. *_Biber_* * staut Wasserläufe → Feuchtgebiete entstehen * Fraß der Rinde von Weichhölzern → verhindert Sukzession der Vegetation

Answer 57

**Herbivoren** sind meist **Schlüsselarten einer Biozonöse** und erhalten ihre Funktionen aufrecht. * **Ecosystem Service**: Samenverbreitung + Bestäubung z. B. *_Elefant_* → bei mittleren Dichten **strukturbildend** für die Savannen-Lebensgemeinschaft des südlichen Afrika - reduziert Baumvegetation - stärkt Wuchskraft der Gräser - fördert Grasfresser (Antilope, Zebra) z.B. *_Biber_* * staut Wasserläufe → **Feuchtgebiete entstehen** * Fraß der Rinde von Weichhölzern → verhindert Sukzession der Vegetation

Answer 58

**Mechanismen von Pflanzen gegen Herbivore** * _strukturelle Verteidigung_ (vorbeugend) Bsp. *Dornen* bei Akazien, Stacheln oder Brennhaare * _chemische (induziert) Verteidigung_: Mechanische Verletzung (Signalkaskaden), Produktion von Botenstoffen (*Jasmonsäure* bei Tomaten) oder Anlockung von „Helfern“/*Bodyguards* (Parasiten, Parasitoiden)

Answer 59

POSITIV **Neophyten** (nach dem Jahr 1500 eingeschleppte Pflanzen-Arten, nicht-einheimisch) wachsen vermehrt dort, wo der Grad der Störung (Nutzung, Pflege, Emission) hoch ist, z.B. _Beifußblättrige Traubenkraut_ (*Ambrosia artemisiifolia*) **Urbanophile Arten** treten bevorzugt in Städten auf (z.B. *Hordeum murinum* (_Mäusegerste_), *Solidago canadensis* (_Goldrute_)), **meist C4** → **Begünstigung wärmeliebender und trockenheits-resistenter** Arten, höhere Überlebenschancen für frostempfindliche Arten → **Begünstigung schadstoff- und salztoleranter Arten** NEGATIV * **feuchtigkeitsliebende** Pflanzen vermeiden die Städte * Fehlen von Arten mit **spezialisierten Bestäubungsmechanismen** (*_Orchideen_*) _Apophyten_: indigene Arten, die an anthropogene Standorte angepasst sind _Archäophyten_: eingeschleppte Arten bis zum Jahr 1500 _Neophyten_: nach dem Jahr 1500 eingeschleppte Arten

Answer 60

**Ökologische Merkmale von Städten** * _ökologischer Fußabdruck_ – Fläche, welche für die Versorgung mit allen notwendigen Ressourcen und die Assimilation der Abfallprodukte notwendig ist. * _besonderes Klima_ – anthropogene Wärmeproduktion, Luftzusammensetzung, geänderte Bodeneigenschaften * Biodiversität

Answer 61

**Konsequenzen von Habitat-Fragmentierung** 1. **Verkleinerung**/**Zerstörung** von Lebensräumen 2. **Räumliche Trennung** von Populationen und Habitaten 3. **Randeffekte**: Verlust von Habitat-Innenfläche 4. **Isolation**: kein Austausch zwischen Populationen 5. **Allee-Effekt**: kleine Populationen sind vom Aussterben bedroht (kleine Individuendichte einer Population sinkt die Überlebens- oder Reproduktionsrate) _Habitat_: Lebensraum, der einer Auswahl von Tier- und Pflanzenarten aus der Lebensgemeinschaft eines Biotops nutzt.

Answer 62

**Wärmeinseleffekt in** **Großstädten** Durch _anthropogene Wärmeproduktion_ (Wärmeinseleffekt), abhängig von Bevölkerungszahl. Es gibt aber andere Faktoren: * **Kanalisation**: Regenwasser schnell und unterirdisch abgeleitet → keine Verdunstung * **Reflektion der Wärme** durch Gebäude * veränderte **Luftzusammensetzung** * Aufwärmen der Gebäude und Straßen → **Wärmespeicher** * **kaum Wind**/stehende Luft

Answer 63

**urbane Klimabedingungen** 1. **Grundwasserabsenkung** (Kanalisation) → Boden viel trockener 2. **Streusalz** → Versalzung vom Boden 3. **Erwärmung** → z.B. anthropogene Wärme 4. **Schwermetalle** (Dunstglocke) → wegen Straßenverkehr 5. **pH-Wert, Humusgehalt, Bodenfeuchte** spunghaft **instabil** 6. **Bodenversieglung** → kaum Verdunstungskälte

Answer 64

POSITIV * reichhaltiges Nahrungsangebot * Schutz vor natürlichen Feinden (keine Spitzenräuber) * Vielfältige Lebensräume (Habitatmosaik) * viele Versteckmöglichkeiten → **Hemerophile** (Kulturfolger): folgen den Menschen und profitieren von ihm (*_Kopflaus_*) **→ Synanthropie**: Tiere nutzen neue ökologische Nische und passen sich an (*Culex pipiens molestus* – _London Underground mosquito_, lebt in U-Bahn-Schachten, genetisch unterschiedlich zu *C.pipiens* → stechen Menschen, Ratten, Mäuse anstatt Vögel) Standortbedingungen **begünstigen tolerante und generalistische Arten**, u. a. **Neophyten** und **Neozoen**. NEGATIV * Habitatzerstörung und Isolation * Lärmbelästigung * Lichtbelästigung * Einsatz von Insektiziden, Schadstoffbelastung → **Hemerophobe** (Kulturflüchter), die offene Flächen brauchen und empfindlich sind gegen z.B. Lärm

Answer 65

**_Stadtfüchse – POSITIV_** **Population Pressure Hypothese** * Hohe Dichten im Umland bedingen **Populationsdruck** * Urbane Lebensräume sind **suboptimal** und fungieren als Senke (_dispersal sink_) * Migration; **Keine** genetischen Differenzen **Urban Island Hypothese** * Stadtspezifische Verhaltensanpassungen * nutzen städtischen Ressourcen * (Gründer)-Population ist **genetisch isoliert** von umliegender Ländlicher: **Genetische Drift & Gründereffekt** **_Einschleppung von Neozoen – NEGATIV_** _Kastanienminiermotte_ *Cameraria ohridella* als Beispiel für eine „invasive, aggressive Art“, aber keine dauerhafte Schaden beobachtet Ambivalente, **anthropozentrische** Argumentation: **Rosskastanie** ist nämlich selbst ein **Neophyt**

Answer 66

**intermediate disturbance hypothesis** **maximale Diversität bei mittlerer Häufigkeit natürlicher Störungen** (z.B. Baumstürze) → entstehen "Lücken", die für Neubesidler günstig sind (**anthropogen bedingtes Nahrungsangebot, Versteck- und Brutmöglichkeiten**) * _Bei größerer Störung_ – größere Lücken, wodurch die Diversität sinkt * _Bei kleinerer Störung_ – Klimaxgesellschaft, wo wenige Arten profitieren

Answer 67

**Allgemeine Stoffkreislauf** **im Waldbiotop** 1. **Eintrag** Gesteinverwitterung (Lithosphäre) + Atmosphäre 2. **Interner Kreislauf** Zersetzung/Mineralisation im Boden → Primärproduzenten nehmen Mineralien auf → Herbivoren → Carnivoren → Bestandesabfall → abgestorbenes organisches Material → Saprophagen → ... 3. **Austrag** * Bodennährstoffe * Abgestorbenes organisches Material

Answer 68

**globale Kreislauf**: _atmosphärische_, _hydrosphärische_ und _lithosphärische_ Teilkreisläufe → **biogeochemische** Kreisläufe *_Speicher_* * *gasförmig* – Atmosphäre/Hydrosphäre * *im Sediment* – Lithosphäre * **Speicher erster Art** = groß, langsam, nicht biologisch (Elemente-Ökosystem) * **Speicher zweiter Art** = klein, aktiv, biologisch (Organism-Umwelt) *_Drei Grundprozesse_*: 1. Eintrag 2. interner Kreislauf 3. Austrag

Answer 69

**Umwandlungsprozesse zur Energiebereitstellung** * Photosynthese * Zellatmung * Gärung

Answer 70

**Kohlenstoffreservoire** 1. CO₂ 2. Carbonat (CO₃^2-) 3. Hydrogencarbonat (HCO₃^-) 4. Kalk 5. Fossile Rohstoffe 6. Humus 1 – Atmosphäre; 2,3 – Hydrosphäre; 4,5,6 – Lithospräre **vier wichtige Prozesse** 1. Photosynthese 2. Atmung 3. physikalische und biologische C-Pumpe 4. Karbonat-Gegenpumpe 5. Gärung 6. C-Reaktionsketten im Wasser

Answer 71

**Löslichkeit** abhängig von: * **Temperatur**: je _höhe_r desto _weniger_ CO₂ löslich * **Partialdruck**: je _höher_, desto _mehr_ CO₂ löslich * **pH-Wert**: je _kleiner_, desto weniger CO₂ umgesetzt (selbst Reaktionen von Kohlensäure säuern das Wasser an) _Globale Klimaveränderung_: viel CO₂ in der Atmosphäre → *Erwärmung* → **wenig im Ozean aufgenommen und umgesetzt,** außerdem pH-Wert niedriger → auch weniger Umsezung

Answer 72

**_physikalische C-Pumpe_** 1. **Wasserabkühlung** → CO₂-Löslichkeit steigt 2. CO₂ löst sich im Wasser → das Gewicht des Wassers wird erhöht 3. **Wasser mit CO₂ sinkt ab** 4. Ozeanische Tiefenzirkulation (+ zusätzliches CaCO₃) 5. **Wassererwärmung** in wärmeren Gebieren → CO₂-Löslichkeit sinkt 6. **CO₂ wird an die Luft abgegeben** Globale Erwärmung und Ansäuerung des Wassers führt zur verringerten Löslichkeit des CO₂ → wenig CO₂ aus der Atmosphäre aufgenommen! **_biologische C-Pumpe_** 1. **Phototrophe nehmen CO₂ aus dem Wasser auf** 2. **0,1% der CO₂** wird **in der Biomasse** gespeichert, andere 99,9% zurück ins Wasser abgegeben 3. **Sedimentbildung** oder **Kalkbildner** im Wasser: binden Carbonat (HCO₃^-) und Ca²⁺ → CaCO₃↓ **_Senkefunktion_** * = Ein kleiner Anteil C wird aus dem Kreislauf entzogen * Erhöhung des CO₂-Gehaltes in der Atmosphäre schneller als der Zyklus (1000 Jahre)

Answer 73

**anthropogene Einflüsse auf C-Kreislauf** * Brandrodung * Energiegewinnung durch Verbrennung * Versauerung der Meere **Funktionen** 1. **pH-Wert-Kontrolle** im Ozean 2. kontrolliert die Bildung von **CaCO₃** im Ozean 3. **Absorption von Wärmestrahlung** vom Boden 4. **Ausgangssubstanz** für Aufbau von organischen Substanzen

Answer 74

Korallenwachstum in der Vergangenheit war stärker, obwohl der [CO₂]-Gehalt viel höher war → **Akklimatisation (Anpassung)**, möglicherweise auch **flache, warme Orte** ausgewählt, wo mehr **basische** Bedingugnen herrschten → CaCO₃-Bildung nicht gehindert (**Übersättigung**). * anthropogen bedingte CO₂-Emission erhöht [CO₂] in der Atmosphäre → wird mehr gelöst im Ozean → durch Reaktion zu Kohlensäure **sinkt pH-Wert**. * **niedrige pH-Werte sinken [CO₃^-]** und dadurch verhindern CaCO₃-Bildung * außerdem werden **Kalkschalen im Sauren** schnell gelöst, besonders im tiefen und kaltem Ort Pufferkapazität der Ozeane wird temporär überschritten (pH um 0,12 schon gesenkt)

Answer 75

* anthropogen bedingte CO₂-Emission erhöht [CO₂] in der Atmosphäre → wird mehr gelöst im Ozean → durch Reaktion zu Kohlensäure **sinkt pH-Wert**. * **niedrige pH-Werte sinken [CO₃^-]** und dadurch **verhindern CaCO₃-Bildung** * außerdem werden **Kalkschalen im Sauren schnell gelöst**, besonders im _tiefen und kalten Ort_ → Kalkbildner sind verdrängt → müssen akklimatisieren **Feldstudien**: * CO₂-Habitätsgrenzung: **CO₂ kann strukturieren** * **Anpassungen**: Adaption ans Ansäuerung * **Nichtkalzifizierende** Arten können **profitieren** **Forschung**: 1. _Kurzzeit-Experimenten_ mit erhöhtem [CO₂]: manche Arten haben ein Vorteil, wenn manche verschwinden oder sie überleben es 2. _Langzeitexperimente_ (fehlen/gibt kaum welche) 3. Analyse von _Fossilen_

Answer 76

**Humifizierung** – Synthese stabiler Humussubstanzen (**Huminstoffen**) im Boden unter Mitwirkung der **Bodenorganismen** im Laufe des **Zersetzungsprozesses** pflanzlicher Reste (Streu). Aufbau erst nach dem mikrobiellen Abbau. * wichtige _Ausgangsprodukte_: **Zellulose** und **Lignin** * _Prozesse_ in _limnischen_ Systemen: **Schutzschild gegen UV-**Strahlung und **Pufferwirkung** in Gewässer

Answer 77

**Huminstoffe** * **UV-Schutz** und **Pufferwirkung**: pH-Wert * Durch die sehr starke Versauerung wird die _Pufferleistung überschritten_, es könnte zu einer Beeinträchtigung der UV-Schutzleistung kommen

Answer 78

**Denitrifikation:** viele _fakultativ anaerobe Bakterien_ **Anaerobe Ammoniakoxidation** (Anammox): _Marine und Süßwasser-Bakterienstämme_, z.B. Brocadiaanammoxidans, Kueneniastuttgartiensis (Planctomycetales)

Answer 79

* **Ammonifikation** * **Heterotrophe Bakterien**/Pilze, **aerob** Stickstoff in Form von z.B. **Aminosäuren** bzw. **Harnstoff** wird von Zersetztern durch **Desaminierung** bzw. **Hydrolyse** in Ammoniumverbindungen umgewandelt, welche dann erneut zur Aufnahme zur Verfügung stehen

Answer 80

**Ammonifikation** wird von **heterotrophen Bakterien** oder **Pilzen** im **aeroben** Milieu durchgefürt. Stickstoff in Form von z.B. Aminosäuren bzw. **Harnstoff** wird von Zersetztern durch **Desaminierung** bzw. **Hydrolyse** in Ammoniumverbindungen umgewandelt, welche dann erneut zur Aufnahme zur Verfügung stehen

Answer 81

* **Nitratassimilation** * **Cyanobacteria**, **Algen**, Gefäßpflanzen

Answer 82

**Nitrifikation** NH₃ → NH₂OH → NO₂^- → NO₃^- Bakterien **oxidieren** in einem zweistufigen **aeroben** Prozess unter Energie-gewinnung **Ammonium** über die Stufe des **Nitrits** zu **Nitrat** * Aerob: **Nitrosomonas**/**Nitrobacter**, **Nitrosococcus** (_chemolithoautotrophe_ Bakterien, Ammoniak-und Nitrit-oxidierende Bakterien)

Answer 83

**Fixierung von molekularem Luftstickstoff** * **Aerob**: **Cyanobacteria** mit Heterocysten, Azotobacter, Azospirillum, Rhizobien (Symbionten der Leguminosen), Actinomyceten (Erle) * **Anaerob**: **Cyanobacteria**, Clostridium mit Nitrogenase

Answer 84

* **Denitrifikation**: Nitrate oxidativ veratmen, um Energie zu gewinnen * **fakultativ anaerobe Bakterien** (Nitratatmung, erst nach weitgehendem Verschwinden des Sauerstoffs möglich)

Answer 85

* **Nitrat-Ammonifikation** * viele **fakultativ anaerobe** **Bakterien**

Answer 86

* **Anaerobe Ammoniakoxidation** (*Anammox*) * **Marine und Süßwasser-Bakterienstämme**, z.B. Brocadiaanammoxidans, Kueneniastuttgartiensis (Planctomycetales)

Answer 87

Ja, **anaerobe Oxidation von Phosphonat** durch marine **sulfatreduzierende Bakterien** (*Desulfotignum phosphitoxidans*)

Answer 88

**N-Kreislauf** * alle **Oxidationsstufen** vom N beteiligt * **terrestisch** und **marin limitierend** **P-Kreislauf** * **kein atmosphärischer Pool** * fast ausschließlich **+5 (PO₄^3-)** * **limnisch** und **marin limitierend**

Answer 89

"**Verockerung**" **der Spree** = **Uferbereiche** und **Pflanzen** sind **mit Ockerschlamm** und rotbraunen Ablagerungen überzogen * verursacht durch _Verwitterund vom Pyrit_ (FeS₂) → **Transport großer Mengen von SO₄^2-** * dadurch werden Gewässer angesäuert * FeS₂+ 3,75 O₂+ 3,5 H₂O → Fe(OH)₃+ 2 SO₄^2-+ **4H⁺** * _Lösung_ wäre: Braunkohlenbergbau/Sanierungsbergbau * versauerte Gewässer sind nicht tot, sondern bieten Lebensraum für einige tolerante Organismen mit interessanter Physiologie und Ökologie

Answer 90

**biologische Funktion** **von Halogenverbindungen** _Chlor_ * **Schutz vor dem Fressen** – Toxine, marine Invertebraten * **Pheromone** – Pflanzen und Schaben * **Chlorierung von Proteinen** – verstärken Festigkeit der Cuticula (Pfeilschwanzkrebse) * **Haloperoxidasen** – Bildung von HOCl als universales Oxidationsmittel zum Abbau von organischem Material

Answer 91

**empirische Belege** für eine **natürliche chlororganische Chemie** Es gibt Prozesse, die Bioproduktion von Chlorhaltigen Verbindungen erlauben. * **Flechten** – produzieren Diploicin * **Riesenkelp**, *Macrocystis pyrifera* – Methylhalogen-Produktion * Alkylhalogenid-Bildung durch die Reaktion von Fe³⁺ und _Huminstoffen_ in der Gegenwart von Halogenionen * **Torfmoore** – Dioxin-Produktion durch _Chloroperoxidase_ von Bodenorganismen

Answer 92

**Allometrie** – Ermittlung der Veränderung der körperlichen oder physiologischen Eigenschaften im Verhältnis zur Größe. _Konsequenzen_ mit **zunehmender Größe** kommt * niedrige Metabolismusrate/Nahrungsbedarf * günstigeres Oberfläche/Volumen * Lange Generationszeit und Lebensdauer * geringere Abundanz (Häufigkeit) * Arbeitsteilung (Komplexität)

Answer 93

**metabolische Theorie** zeigt, _wie viele_ **ökologische Zusammenhänge** sich mit Hilfe des Einflusses von **Körpergröße**, **chemischer Kinetik** und **Resourcenversorgung** auf den _Metabolismus_ erklären lassen. * liefert möglicherweise _ein grundlegendes Konzept der Ökologie_, ähnlich der Rolle der Vererbung in der Evolutionstheorie * kann viele, aber nicht alle **Variationen im Ökosystem erklären** * _Stärke_: kann explizit **quantitative Vorhersagen** treffen * _Anwendungen_: Wildbestand, Fischzucht (Produktkalkulation), Waldmanagement bis hin zu globalen ökologischen Veränderungen, Effekte von räuberischen Neozoen Bsp.: *Metabolismus und Größe*: je höher das Gewicht, desto kleiner die Abundanz.

Answer 94

**Metabolische Theorie** erlaubt eine Vorhersage zu treffen. 1. Ein neu eingewanderter **Räuber** (**Neozoe**) kann das Ökosystem beeinflussen 2. **Biomassenspektren von Beuten über Jahre** messen und Dynamik anschauen →→ wenn bei geringer und großen Abundanz vom Räuber keine signifikanten Änderungen in den Spektren zu sehen sind → OK, keine Gefahr →→ wenn bei **geringer und großer Abundanz vom Räuber signifikante Änderungen** zu sehen sind → _Gefahr besteht_ (Anzahl wird vermindert)

Answer 95

**Hauptfaktoren** für Verbreitung von *Aedes albopictus* (**asiatische Tigermücke**) 1. **Globalisierung** / Internationale **Wahrungshandel** (veränderte Menschaktivität) 2. **Höhere Temperaturen** und **Niederschläge**

Answer 96

Mittels **metabolischen Theorie** und **allopatrischen Messungen**: _size-spectrum-model_ zeigt durchschnittliche Biomassen diverser Körperklassen im aquatischen System (**Biomassenspektren**) 1. **Messung der Größen** von einer tropischen Gruppe (z.B. Zooplankton) an unterschiedlichen geographischen Orten 2. Dadurch wird die **metabolische Rate**, Lebenspanne usw. bestimmt 3. Die Zooplanktonparabel wurde verschoben, um die **Fischproduktion im See vorauszusagen**

Answer 97

* **Globalisierung** / Internationale **Wahrungshandel** (veränderte Menschaktivität) * **Höhere Temperaturen**: milder Winter → **Abnahme hohen Mortalität von Vektoren,** Winter feuchter / Sommer trockner → **Änderung von Lebensräumen** / **Aktivitätsperioden** / **Vektorkompetenz** → Verbreitung von _asiatischen Tigermücken_ und _Zecken_

Answer 98

**Schlafkrankheit** (Afrikanische Trypanosomiasis) * _Vektor_ – **Tsetsefliege** *Glossina* (stehend, blutsaugend) im tropischen Afrika, tagaktiv * _Erreger_ – **Trypanosomen** (Blutgerinnung unterbrochen) * _Erregerreservoir_ – **Meschen**, Rinder, Antilopen →→ Rückgang der Falle! _Reservoir_ – primärer Lebensraum, in dem der Erreger gewöhnlich auftritt und eine Entwicklungs-nischebesetzt

Answer 99

**Malaria** _Vektor_ – ***Anopheles gambiae / Culex* (Stechmücke)**, ***Aedes* (Tigermücke)**: das Parasit wird durch das Blüt übertragen, in der Leber vermehrt → Blutkörperchen platzen → die Mücke stecht und überträgt weiter mit dem Blut _Erreger_ – **Plasmodium** Durch Geruch, [CO₂] und Wärme finden sie ihren Wirt

Answer 100

***Anopheles*** ist ein guter Vektor, weil: 1. Kompatibilität Vektor und Parasit 2. Minimale Infektionsdosis des Erregers 3. Geeignetes Vektorstadium 4. Befallsstärke und Stichhäufigkeit des Vektors 5. Lebensdauer des Vektors 6. Wirtsverhalten des Vektors: nur Mensch günstig 7. Injektion von Speichel – Beeinflussung der Blutgerinnung

Answer 101

_Hauprursachen der Ausbreitung_ * **Globalisierung** / Internationale **Wahrungshandel** (veränderte Menschaktivität) * **Höhere Temperaturen** und **Niederschläge** _Ökologische Bedeutung_: * Eier und Larven in der **aquatischen Nahrungskette** * Anzahl der **Zugvögel**, die Mücken fressen, kann um die Hälfte sinken * **Bestäubung** von vielen Pflanzenarten → *ohne Parasiten würde die Evolution langsamer verlaufen*

Answer 102

**Beulenpest** _Vektoren_ * Epizootie* (häufige Übertragung) * **Rattenfloh** (*Nosopsyllus fasciatus*) / **Kleiderlaus** (*Pediculus humaniscorporis*) ↔ **Hausratte** * Enzoozie* (begrentzte Übertragung) * **Rattenfloh** (*Nosopsyllus fasciatus*) ↔ **Näger** * zufällig* * **andere Tiere** wie Hase, Wolf, Katze... _Erreger_ – ***Yersinia pestis***

Answer 103

**Regenwaldabholzung** * **Offene** und **feuchte Flächen** im Regenwald bieten Mücken ideale Lebensbedingungen * **weniger Feinde**, **weniger Konkurrenzkampf** mit anderen Arten, mehr **Kleingewässer**

Answer 104

**Borreliose** * _Vektor_: *Ixodes ricinus* (**Zecke**) * _Wirte_: **Nagetiere**, Rehe, Rotwild * _Erreger_: Bakterien der Gattung *Borrelia* wichtiger Einfluss auf Überlebens-bedingungen von Zecken sind _milde Winter_

Answer 105

**Holländische Ulmenkrankheit** * _Vektor_: **Ulmensplintkäfer** (*Scolytus*) * _Erreger_: **Pilze** *Ophiostoma ulmi* und *O. novo-ulmi* * Pilze wachsen in den Leitungen → _Wassertransport gestört_ → Tod der Ulme **Kiefernwelke**: _Nematode_ & _Bockkäfer_

Answer 106

**Stressphasenmodel nach Selye** Phasen 1. **Alarm** – Abnahme der Population durch den erhöhten Stress, eventuell sogar Aussterben der Population 2. **Resistance** – "Hardening“ und wieder einpendeln der Population → _Adaptation_ 3. **Exhaustion** – wenn _keine Normalisierung_ stattfindet und die Art bei maximaler Resistenz bliebt kommt es zu „Exhaustion“ (Aussterben der Art) _Eustress_ – positiver Stress (rationales Denken, Fokussierung usw.) _Distress_ – negativer Stress (Panik, Ablenkung usw.) _Graustufen von Pfeilen_ repräsentieren verschiedene Gene, die spezifisch während der einzelnen Stressphasen exprimiert werden **Bsp**. Cyclomorphosis in *Daphnia* spec.: Vergrößerung der Helmlängen durch Aussetzung mit Kairomonen von *Chaoborus* (Prädator) in den weiteren Generationen, Kontrollgruppe – keine Änderung.

Answer 107

Das sind zwei _Antworten auf Stress_ – Toleranz und Vermeidung. * **Akklimatisation** – Anpassung durch Verhalten/Physiologie (Toleranzbereich aufweichen), kurzfristig und reversibel * **Adaption** – Anpassung durch natürliche Selektion, vererbar, genetisch bedingt.

Answer 108

Die Tiere **reagieren auf Stress** zuerst mit **Akklimatisation** – einer kurzfristigen Anpassung an den Umweltbedingungen (Verhalten, Physiologie), die **bei längerer Aussetzung zu Adaptation** übergeht – d.h. die Merkmale werden durch **natürliche Selektion** weiter vererbt (unangepasste sterben). _Durch solche Selektion können neue Arten ausgebildet werden_.

Answer 109

**Zebra-Killifisch** (*Fundulus heteroclitus*) * Fische aus dem kontaminierten Region metabolisieren die aufgenommenen Schadstoffe viel schwächer als aus dem nicht kontaminierten Region. * Sie vermeiden das Risiko von Metaboliten mit höherer Toxizität * Die Kontaminationsresistenz ist an verschiedenen Standorten generationsübergreifend **Epigenetische Änderungen über transgenerationale Übertragungen**

Answer 110

**Disposable Soma Theory** _Kompromiss zwischen Fruchtbarkeit und Langlebigkeit_ * Es versucht den Alterungsprozess von Organismen auf der Basis der Evolutionstheorie zu erklären. Gebraucht wird die Energie für den Stoffwechsel, die Reproduktion und für Reparatur und Instandhaltung des Körpers. * Ein Organismus kann entweder in die **Langlebigkeit des Körpers (Soma)** oder in eine **hohe Reproduktionsrate** investieren. * _Beide Prozesse konkurrieren um die aufgenommenen Nährstoffe_. * Investiert ein Organismus nur so viel und nur so lange Energie in die Aufrechterhaltung des Somas, dass Überleben und Fortpflanzung gesichert sind. * Ist nur eine begrenzte Zeit gebraucht werden, nur wenig beständig sind = *Wegwerfkörper*. * Frauen haben Menopause und deswegen länger Leben!

Answer 111

Netto-Wachstumsrate einer Population (N) über Zeit (t) **dN/dt=rN**

Answer 112

FLORA * **Neophyten** (nach dem Jahr 1500 eingeschleppte Pflanzen-Arten, nicht-einheimisch) wachsen vermehrt dort, wo der Grad der Störung (Nutzung, Pflege, Emission) hoch ist, z.B. Beifußblättrige Traubenkraut (*Ambrosia artemisiifolia*) * → Begünstigung wärmeliebender und trockenheits-resistenter Arten, höhere Überlebenschancen für frostempfindliche Arten (**C4-Pflanzen**) * feuchtigkeitsliebende Pflanzen vermeiden die Städte * **Fehlen von Arten mit spezialisierten Bestäubungsmechanismen** (*Orchideen*) FAUNA * **Synanthropie**: Tiere nutzen neue ökologische Nische und passen sich an * **Stadtfüchse, Stadtvögel**: verändertes Verhalten, Änderung der circadianen Periodik, Umstellung der Nahrungsökologie * **Einschleppung von Neozoen**: _Kastanienminiermotte_ Cameraria ohridella als Beispiel für eine „invasive, aggressive Art“, aber keine dauerhafte Schaden beobachtet. Ambivalente, anthropozentrische Argumentation: Rosskastanie ist nämlich selbst ein Neophyt

Answer 113

**Blattflächenindex** = Dichte einer Vegetationsschicht (Beschattungsgrad eines Blattes in Abhängigkeit von seiner Fläche) _Verhältnis Produktion/Blattflächenindex_ → * **Steigerung der Produktivität durch Herbivore** über Reduktion der Blattfläche * Blattflächenindex im Optimum = optimale Produktivität * → **Kompensation von Herbivorenfraß** **„grazing effect“** (Moderate Beweidung erhöht Pflanzenwachstum und Fitness)

Answer 114

Herbivoren-Einfluss variiert systematisch mit der Produktivität des Ökosystems — **ecosystem exploitation hypothesis** **In natürlichen Ökosystemen liegt der maximale Einfluss von Herbivoren bei Systemen mittlerer Produktivität.** →→ _Kompensationswachstum (moderate Dichten)_: Pflanze reagiert auf Blattverlust mit höherer Photosyntheserate und einem Wachstumsschub →→ _hohe Dichten_: _nur “ungenießbare”_ Pflanzen oder starke r-Strategen überdauern **Herbivore als Selektionsfaktor** führt zu 1. **schnell wachsende** Pflanzenarten **mit geringer Abwehrkraft** 2. **langsam wachsend**e Pflanzenarten **mit hoher Abwehrkraft** _Mutualismus_ (Herbivor+Pflanze): ***Granivore*** – Erhöhung Fitness via Samenverbreitung

Answer 115

**abiotische Stressfaktoren in der Stadt** * **Grundwasserabsenkung** (Kanalisation) → Boden viel trockener * **Streusalz** → Versalzung vom Boden * **Erwärmung** → z.B. anthropogene Wärme * **Schwermetalle** (Dunstglocke) → wegen Straßenverkehr * **pH-Wert**, Humusgehalt, Bodenfeuchte spunghaft instabil * **Bodenversieglung** → kaum Verdunstungskälte

Answer 116

**Interspezifische Konkurrenz** = Wettbewerb um Ressourcen zwischen Individuen verschiedener Arten. _Typen_ * **Exploitation** („Ausbeutung“) intensive Nutzung einer Ressource → Mangel erhöht die Konkurrenz * **Interferenz** („Überlagerung“) Der Zugang zur Ressource wird gegenseitig behindert → schlechte Verfügbarkeit führt zu Konkurrenz _Strategien_ **Vermeidung durch Nischendifferenzierung**: Gänse/Ente – unterschiedliche Fangtiefe vom Fisch **Verdrängung des Konkurrenten** – _Allelopathie_: Bäume scheiden Phytotoxine aus → keiner wächst unter dem Baum **Koexistenz**: Variabilität durch Generationszeiten → zeitliche Trennung von Konkurrenten (Nischendifferenzierung) und wechselnder Vorteil.

Answer 117

Energiefluss treibt die Stoffkreisläufe Alle Lebewesen müssen Stoffe und Energie aufnehmen, um leben zu können. Stoffe und Energie werden in den Zellen umgewandelt. es ist nur eine gedankliche Trennung zwischen Stoffkreisläufen und Energieflussmöglich, da beide untrennbar miteinander verwoben sind Die Primärenergie in Ökosystemen muss nicht notgedrungen aus der Strahlungsenergie des Lichts stammen, sondern kann auch durch biochemische Reaktionen (z. B. Oxidation von Sulfiden) bestritten werden. Dies hat v. a. eine Bedeutung in sauerstofffreien Regionen der Erde (z. B. Hydrothermalquellen im Ozean). Ein funktionierender Energiefluss in Ökosystemen ist die energetische Grundlage dafür, dass sie mit ihrer Organismenwelt langfristig existieren können und dass ein ökologischer Stoffkreislauf möglich ist.

Answer 118

**Carbonat-Gegenpumpe** _Kalkbildner_ im Wasser: Hydrogencarbonat **(HCO₃^-)** und **Ca²⁺** → **CaCO₃↓** Calcium-Carbonat Die Carbonat-Gegenpumpe entsteht nun dadurch, dass einige Lebewesen (wie Krustentiere) Kalkschalen aufbauen. Bei ihrem Tod sinken sie in die Tiefe ab und entfernen so das gebundene Carbonat aus den oberen Schichten, wo demzufolge der CO₂-Anteil steigt. **Gegenpumpe**, weil sie einen **höheren CO₂-Gehalt** in der Atmosphäre bewirkt. CO₂-Emission führt dazu, dass durch Reaktion zu Kohlensäure pH-Wert sinkt → Ansäuerung des Ozeans → CaCO₃ löst sich im Sauren → mehr CO₂ wird dann in die Atmosphäre (CO₂-Senkefunktion betroffen)

Answer 119

**Vermeidung durch Nischendifferenzierung**: _Gänse/Ente_ – unterschiedliche Fangtiefe vom Fisch **Bekämpfung des Konkurrenten** – _Allelopathie_: Bäume scheiden Phytotoxine aus → keiner wächst unter dem Baum (Echter Walnussbaum *Juglans regia +* abgegebene Substanz *Juglon* → wirkt hemmend auf Keimung anderer Pflanzen).

Answer 120

_Wachstum der Beutepopulation_ **dN_Beute / dt= rN_Beute–(c \*N_Beute \* N_Präd)** _Wachstum der Prädatorpopulation_ **dN_Präd / dt = b \* (c \* N_Beute\* N_präd)-m\*N_Präd** **c** – Prädationseffizenz (Konsumptionsrate) **b** – Konvertierungseffizenz **m** – Mortalitätsrate

Answer 121

**Minimallebensraum** (MDA – minimum dynamic area) _Aktionsradius_ (Individuen, Familienverbände, Kolonien) * nimmt mit der Körpergröße zu * abhängig vom Lebensformtyp ⇒ **Flächenbedarf x Individuendichte = Minimallebensraum**