Vorlesung 6 - Biogeographische Ökologie Flashcards
Def: Biogeographie
Die Biogeographie untersucht die Ver-/Ausbreitung von Pflanzen- und
Tierarten und analysiert die Ursachen für Gesetzmäßigkeiten in der
Verbreitung
Def: Konvergente Evolution
Evolutive Anpassung an gleichartige Umweltbedingungen bei Vertretern systematisch verschiedener taxonomischer Gruppen -> Übereinstimmung äußerer Gestalt /Verhalten
Def: Biom
Durch Pflanzenformationen abgegrenzte Lebensgemeinschaften mit den darin
lebenden Tierarten und sonstigen Organismen
mit spezifische Landschaftsräume = Zonobiome
Gliederung der Regionen
• warme, feuchte Klimazonen ohne ausgeprägte Jahreszeiten: immergrüne Laubbäume (Regenwald) • subtropische Wälder mit Trocken und Regenperioden: blattabwerfende Baumarten (Blattwurf bei Trockenheit/Hitze) • geringe Niederschläge / lange Trockenzeiten: Baumsavannen • weiter abnehmende Niederschläge: keine Bäume (Vegetationsperiode zu kurz), Strauchlandschaften, Halbwüsten, Wüsten • Es bestehen breite Übergangszonen zwischen den Biomen => fließende Übergänge • Neben dem Klima bestimmen auch Bodenrelief, Bodenbeschaffenheit und dynamische Prozesse den Biomtyp • Mit abnehmender Temperatur nimmt der Niederschlag ab und damit die Vielfalt der Biome
Tropische Regenwälder
Die Äquatorialzone ist durch tropische Regenwälder charakterisiert. • hohe Temperaturen (mittlere Temperatur in allen Monaten >18 °C) • nahezu täglicher Niederschlag, min. 60 mm monatlich • Luftfeuchte > 95 % • Tageszeitenklima (vs. Jahreszeitenklima) Regenwälder ca. 7 % der Landfläche. Beinhalten mehr als die Hälfte aller Tier- (5 – 30 Mil.) und Pflanzenarten (170.000). Etwa 10.000 – 30.000 Baumarten mit ca. 60 – 100 Baumarten / Hektar. Brasilien mit ca. 1500 Arten in Dt. nur 36 Arten. Man unterscheidet zwei Typen Regenwälder (Biome). • Bergregenwald: ab 800 m, Bäume häufig nur eine Höhe von 10 m • Immergrüne Tieflandregenwald
Savanen
Savannen kommen in halbtrockenen tropischen Regionen mit Regenzeiten vor. • Kurze Regen-, lange Trocken - zeiten (bis zu 9 Monate) • warm (ganzjährig durchschnittlich 24 -29 °C) • Niederschlag 300 -500 mm/Jahr (jährlich starke Varianz) Grasdecke, Sträucher und Bäume in Anhängigkeit von Niederschlag und Bodenart. Bäume und Gräser an Dürreperioden (tief und weit reichendes Wurzel-system, schirmförmige Kronen, kleine Blätter) und regelmäßige Brände angepasst (Pyrophyten)
(Halb-)Wüsten
große Ökosystem - vielfalt . • heiße Wüsten (warme trockene Fallwinde d. inner - tropischen Konvergenzzone) • Wüsten der gemäßigten Breiten (z.B. Regenschatten großer Gebirge, große Entfernung zum Ozean) • winterkalte Wüsten (Strauchsteppen/ Strauchwüsten)
Hartlaubwälder und Gebüschformationen
Mediterranes warmtemperates Klima begünstigt Hartlaubwälder und Gebüschformationen. • Westküsten der Kontinente • immergrün • trockene Sommer (min. 1 völlig trockener Monat), kühlere feuchte Winter
Waldökosysteme der gemäßigten Klimazone
In kühleren Bereichen der gemäßigten Klimazone dominieren Laub abwerfende Waldökosysteme: • Niederschlag zu allen Jahreszeiten • Vegetationsperiode 4-6 Monate
Steppen
Steppen der gemäßigten Breiten unterscheiden sich nach klimatischer und Geomorpho - logischer Ausgangs - situation. • trockene, winter - kalte, kontinentale Bereiche • 250 -800 mm Jahresnieder - schlag • vielfach durch Brände entstanden (Puszta)
Borealer Nadelwald
In den borealen Regionen dominieren Nadelwälder . • kaltes, kontinentales Klima • starke jahreszeitliche Schwankungen (Mittel - sibiren: 100 °C Unterschied zwischen jährlicher Höchst und Tiefsttemperatur ) • Sommer kurz, kühl, feucht • Winter lang, hart, längere Schneefälle • Permafrostboden • größter zusammen - hängender Waldkomplex der Erde (1,4 Milliarden ha)
Tundra
Die arktische Tundra ist durch geringe Nieder - schläge und niedrige Temperaturen gekenn - zeichnet . • mittlerer Jahresnieder - schlag: 200 -600 mm (artkische Tundra), bis 1000 mm (alpine T.) • halbjähriger Wechsel Polartag / -nacht • Durchschnitts - temperaturen: -50 − \+10 ° C, kurze Sommer, lange Winter
Def: Limnologie
Ökologie der Süßgewässer
Def: Meeresökologie
Ökologie mariner Lebensräume
Stillgewässer
Endogen: • tektonische Faltungs- und Hebungs-prozesse → Entstehung von Hohlformen/Gräben, die sich mit Wasser füllen (z. B. Baikal-, Tanganjikasee) • vulkanogene Seenbildungen → Krater-/Calderaseen (z. B. Eifelmaare, Laacher See) Exogen: • Erosions- und Akkumulationsvorgänge • häufig glaziale Erosionsvorgänge (Gletscher: Schmelzwasser, Eis) → Zungenbeckenseen, Karseen • unterirdische Erosionsprozesse → Erdfall- und Dolinenseen
trophische Gruppen des Gewässers
euphotische Zone: trophogene Zone (griech. pho͂s, Licht; trophe, Ernährung;
gennan, erzeugen) → Hier findet die Photosysnthese statt.
• aphotische Zone: tropholytische Zone (griech. lytikos, auflösend) → Hier fehlen
Produzenten (nur noch Konsumenten/Destruenten aktiv)
Gewässertypen
Oligotrophe Seen: • Nährtoffarmut • Wasser klar, im Sonnenlicht blau/blaugrün • geringe Produktivität, eingeschränkte Destreuentenaktivität → O2- Konzentration im Hypolimnion hoch, Bodensedimente größtenteils mineralisiert • nur geringe Individuenzahl von Organismen Mesotrophe Seen: • zunehmende Zahl von Pflanzenarten/-gesellschaften Eutrophe Seen: • Nährstoffreichtum • zunehmendes Algen- /Pflanzenwachstum → erhöhte Produktivität → verstärkte Freisetzung von Nährstoffen / organischen Verbindungen → weitere Wachstumsstimulation • vermehrte Bakterienaktivität am Grund (O2 -Verbrauch) • verminderte Artenzahl im Benthal bei hoher Biomasse / Individuenzahl • oft hoher Schwebstoffgehalt, Phytoplankton, trübgrüne Färbung, Grünalgenwatten an Oberfläche • Zu starke Nährstoffanreicherung kann zum „Umkippen“ führen. Anthropogener Einfluss
Flussquellen
• Sicker- und Sumpfquellen (Helokrenen):
Wasser sickert durch Erdschicht, Quellgebiet
sumpfiger Lebensraum
• Tümpel-/Grundquellen (Limnokrenen):
Grundwasseraustritt in Quellbecken/-topf
• Sturz-/Fließquellen (Rheokrenen): Wasser
strömt schnell und direkt aus, fließt sofort ab
• Einige Fließgewässer treten als
Schmelzwasser im Bereich von Gletschern
(Kryal) aus.
• Im Quellbereich turbulente/lotische Bereiche
• Richtung Mündung Zunahme lenitischer
Bereiche mit laminarer Strömung
Ästuare/Brackwasserzone
Wo Flüsse ins Meer fließen, entstehen Ästuare mit Gezeitenfluss. • besonders nährstoffreiche, produktive Lebensräume • Problem für Organismen: wechselnder Salzgehalt Spezifische Brackwasserfauna • anadrome Arten: verbringen den Großteil ihres Lebens im Meer, kommen zum Laichen ins Süßwasser • katadrome Arten: entsprechend umgekehrt. Mangroven: Viviparie, Atemwurzeln, Stelzwurzeln Austernbänke: meist im rechten Winkel zum Gezeitenstrom, Plankton als Nahrung liefert, Abfallstoffe abtransportiert
Meere
Meere gliedern sich in verschiedene Lebensbereiche.
Pelagial: Zone des freien Wassers
• neritische Region / Flachmeerregion: über dem Kontinentalschelf
• ozeanische Region / Hochsee: über der Tiefsee
Benthal: Zone des Meeresbodens
Je nach Meerestiefe bilden sich unterschiedliche pelagische Lebensgemeinschaften aus. • dominierende autotrophe Organismen: Phytoplankton • wichtigste Herbivore: Zooplankton (z.B. Ruderfußkrebse, Krillkrebse (insbesondere Antarktis) • MikroorganismenNahrungskreislauf: ergänzt Planktonnahrungsnetz an der Basis • frei bewegliche Organismen, die das Zooplankton fressen: Nekton (Fische, Krebse, Schildkröten, Wale, Meeresvögel etc.)
Meere - Tiefsee
Lebensgemeinschaft des Meeresbodens: Benthos Nahrungsquelle: herabsinkendes organisches Material große Artenvielfalt: Polychaeten (Borstenwürmer), Ranzenkrebse (Peracarida), Bakterien Heiße Hydrothermalquellen an unterseeischen Gebirgsketten • Kaltes Meerwasser dringt in die Basaltlavaschicht der Erdkruste ein und kehrt erhitzt und angereichert mit Nährstoffen durch Schlote wieder ins Meer zurück. • vielfältige, einzigartige Tiefseelebens-gemeinschaft • Primärproduzenten: chemosynthetische Bakterien
Meere - Korallenriffe
Korallenriffe sind hochkomplexe Ökosysteme aus Kolonien von Korallentieren.
Riffbildende Korallen nur in warmen, flachen Gewässern tropischer Küsten
• Zooxanthellen: symbiontische, photosynthetisch aktive Algen im Gewebe
des Korallen → Lichtbedarf
• Ausgefälltes Calcium aus dem Wasser zur Skelettbildung (hohe
Temperatur, hoher Salzgehalt, geringe CO2
-Konzentration erforderlich)
Riffe mit besonders große Artenvielfalt und
Produktivität in ansonsten nährstoffarmen
Meeren (Nährstofffalle).
3 Haupttypen:
• Saumriffe: wachsen von Felsküsten ins
Meer
• Barriereriffe: parallel zur Küste
verlaufend
• Atolle: Ringe aus Riffen und Inseln,
entstanden durch abgesunkene Vulkane
Meere - Produktivität
Über die Produktivität der Ozeane bestimmen Licht und Nährstoffe. Primärproduktion (Photosynthese) auf lichtdurchflutete, nährstoffreiche Regionen beschränkt. Produktivität von 2 Prozessen abhängig: 1. jahreszeitlich bedingte Auflösung der Thermokline → Wasserumwälzung 2. Auftrieb nährstoffreichen Tiefenwassers an die Meeresoberfläche → höchste Primärproduktion in Küstennähe (Zirkulation in flachem Wasser über Kontinental-sockel in Regionen mit Jahres-zeitenklima).
Gezeitenzone
Gezeitenzonen bilden den Übergang zwischen marinen und terrestrischen
Ökosystemen.
Felsküsten zeigen eine charakteristische Zonierung
Supralitoral (Spritzwasserzone): stark terrestrisch beeinflusst (z.B.
Cyanobakterien (Calothrix), Krustenflechten (Verrucaria), Grünalgen
(Entophysalis))
Litoral (Gezeitenzone): unterhalb des Supralitorals – wird täglich einmal überflutet
und wieder freigelegt (z. B. Rankenfußkrebse (Cirripedia), Strandschnecken
(Littorina stark verbreitet; namengebend), Austern (Ostrea), Miesmuscheln
(Mytilus), Napfschnecken (Patella), Braunalgen (Phaeophyceae))
Sublitoral: tiefste durch Gezeiten beeinflusste Wasserlinie bis Rand des
Kontinentalsockels
Lithothelmen: bei Ebbe zurück
bleibende Tümpel in Spalten,
Felsbecken, Vertiefungen mit extremen
Umweltbedingungen
Salzmarschen
Über ihre Struktur bestimmen Gezeiten und Salzgehalt. • Vorkommen: Überschwemmungsgebieten an Flussmündungen, im Schutz von Landzungen, Sandbänken oder Inseln entlang der Küste • Mit verschiedene Vegetationszonen von der Wasserlinie bis zu höher gelegenen Bereichen: z.B. Schlickgras (Spartina): Aerenchym in Stängel und Wurzeln → Luftversorgung der Wurzeln im anaeroben Schlick • Salzpfannen: bei Flut überschwemmt, bei Ebbe durch Verdunstung Ablagerung von Salz auf dem Schlick • Priele: natürliche, oftmals mäandrierende Wasserläufe in der Salzmarsch
Mangrovenwälder
In tropischen Gebieten Mangrovenwälder anstelle von Salzmarschen.
• erstrecken sich landeinwärts bis zur obersten Hochwasserlinie (nur
gelegentliche Überflutung)
• üppige Tierwelt (terresrisch und marin), geschützte Gewässer zwischen
Wurzeln Rückzugsgebiet für Larven, Jungtiere, Krebse, Krabben, Fische
• Stelz- und Atemwurzeln, Viviparie
Süßwasserfeuchtgebiete
Sind artenreiche und
vielgestaltige
Ökosysteme.
Zeitweise hohe Bodenfeuchte, Nässe, oberflächliche Wasserbedeckung
Niedermoore: Feuchtgebiete, in denen
Sauergräser dominieren, entstehen bei der
Verlandung nährstoffreicher Gewässer.
• Zersetzung toten organischen Materials
gehemmt oder unterbunden → Sumpfhumusoder Torfbildung, Anschluss an
Mineralbodenwasser
• Der pH-Wert liegt zwischen 3,5 und 7,0
Sumpfige Bereiche an Seen o. Flussufern: Röhrichte,
Großseggensümpfe
• Süßgräser (Poaceae, z.B. Schilfrohr (Phragmites)),
Sauergräser (Cyperaceae), Simsen (Scirpus),
Rohrkolbengewächse (Typhaceae)
Hochmoor: kein Kontakt zum Grundwasser, allein
durch Niederschlag gespeist, pH-Wert im sauren
Bereich.
• Pflanzen: Torfmoose (Sphagnum) vorherrschend
• Tiere: eingeschränkte Artenvielfalt (Säuregrade,
Temperaturschwankungen)
• entstehen z.B. wenn sich ein See mit
organischem Material füllt oder von außen nach
innen zuwächst
Ökologie und Mensch
Der unaufhaltsame Niedergang der Feuchtgebiete
• galten jahrhunderterlang als geheimnisvolle, wenig zugängliche Orte
• Trockenlegung zur landwirtschaftlichen Nutzung
• Hochmoore/Salzmarschen in vielen Gebieten bis auf wenige Reste
verschwunden
• Reste häufig durch Pestizide und Schwermetalle verunreinigt/geschädigt
• Ökologischer und volkswirtschaftlicher Wert - Lebensraum für
Wasservögel, Menge/Qualität des Grundwassers, Überschwemmungs -und
Retentionsflächen, Sedimentfalle.
• gehören zu den am stärksten bedrohten Ökosystemen der Erde → in der EU
häufig als Gebiete der Vogelschutzrichtlinie und Fauna-Flora-HabitatGebiete ausgewiesen und streng geschützt.
Artenvielfalt (Biodiversität)
Bisher ca. 1,5 Mio. Arten beschrieben; Gesamtzahl rezenter Arten wird auf 10 Mio. geschätzt • unterliegt einem ständigen Wandel • verteilt sich nicht gleichmäßig auf der Erdoberfläche → regionale, globale, räumliche, zeitliche Muster
Artenvielfalt im Laufe der Erdgeschichte
Evolution der Artenvielfalt geht mit zunehmender Diversität einher → aber auch Phasen der Abnahme • Asteroideneinschläge, Veränderungen des Makroklimas • in historischer Zeit (insbesondere seit 1600 n. Chr.) verstärktes Artensterben In mehr als 75 % der Fälle Menschen als Ursache (Lebensraumzerstörung, Einschleppung räuberischer Tiere/Parasiten, übermäßige Jagd/Fischerei)
Verteilungsmuster der Arten
Die regionale und globale Artenvielfalt zeigt ein
geographisch variierendes Muster.
• terrestrische und marine Artenvielfalt sinkt
vom Äquator zu den Polen
• mögliche Ursachen: Umweltfaktoren
(Klimawandel, Verfügbarkeit lebenswichtiger
Ressourcen)
Artenvielfalt
Die Artenvielfalt ist eine Folge von Prozessen, die sich in verschiedenen
Dimensionen abspielen.
• α-Diversität: Artendiversität einzelner Lebensgemeinschaften /
intrabiozönotische Diversität („diversity within a community“)
• β-Diversität: charakterisiert den Grad des Artenwechsels entlang von
Gradienten
• γ-Diversität: gesamte Artenvielfalt von größeren Landschaftsausschnitten einer
bestimmten geographischen Region / interbiozönotische Diversität („diversity of
community complexes“)
• δ-Diversität: kennzeichnet den Umfang des Zönosenwechsels entlang von
Gradienten
• Artenvielfalt ändert sich auch in geologischen Zeiträume
