Vorlesung 9 Herbivoren Flashcards
Typen von Herbivoren
Grazer sind typische Weidetiere in Graslandökosystemen, z.B. Zebra in der Savanne, Kühe auf einer Wiese in unseren gemäßigten Breiten oder Rentiere in der Tundra. Browser fressen Blätter und Zweige. Je nach Köpergröße nutzen sie dabei unterschiedliche Stockwerke der Vegetation und besetzen so unterschiedliche Nischen, z.B. Nashorn die unteren Äste und Giraffe die Baumkronen. Granivore (Samenfresser) leben von Pflanzensamen, z.B. Insekten (Käfer, Ameisen), Vögel (Saatkrähe) und Nagetiere (Feldmaus). Frugivore (Früchtefresser) fressen fleischige Früchte, z.B. Reptilien, Vögel, Fledermäuse.
Pflanzensaft als Ressource (oberirdisch)
Phloemsaftsauger entnehmen Zucker und Aminosäuren, während
Xylemsaftsauger Mineralsalze und diverse wasserlösliche Pflanzenstoffe aufnehmen.
Parenchymsaftsauger saugen die Parenchymzellen der Blätter (z.B. Pallisadenparenchym) aus.
Saftlecker sind vor allem die nordamerikanischen Saftleckerspechte. Sie hacken Löcher in die Borke der Baumstämme, um anschließend mithilfe ihrer langen, faserig ausgefransten Zunge den auslaufenden Baumsaft aufzulecken.
Nektarsauger haben sich auf Blüten spezialisiert.
Unterirdische Herbivore – Beispiel Nematoden
- Außen an der Wurzel – Ektoparasiten (EK): Ektoparasiten besitzen unterschiedliche Stylettlängen und nutzen so unterschiedliche Stellen an der Wurzel. Arten mit einem kurzen Stylet befallen Wurzelhaare und Epidermiszellen, während Arten mit einem langem Stylet die Wurzelspitze und tiefere Schichten erreichen. Diese distinkte Funktionsmorphologie führt zu einer trophischen Einnischung.
- Migratorisch in der Wurzel – wandernde Endoparasiten (WE): Wandernde Endoparasiten bewegen sich meist im Parenchym entlang des Wurzelzylinders. Ein sehr breites Wirtsspektrum hat z.B. Pratylenchus. Hierzu gehören Gräser und viele Nutzpflanzen wie Kartoffel, Getreide, Karotten, und Kaffee.
- Sedentäre Endoparasiten in der Wurzel (SE): Sie befinden sich stationär am Zentralzylinder und induzieren dort die Bildung von Gallen und Zysten. Sedentäre Endoparasiten sind vor allem Schädlinge an Ackerfrüchten z.B. Zuckerrübenälchen, Kartoffelälchen.
vier Grundtypen funktioneller Gruppen bei herbivoren Insekten
1) kauende Fresser (chew) mit Mundwerkzeugen zum Zermahlen, 2) Saftsauger (suck) mit einem Stechrüssel, 3) Minierer (mine), die sich im Pflanzengewebe aufhalten, und 4) Gallbildner (gall), die die Bildung einer pflanzlichen Galle als spezifische Ernährungsstelle induzieren
Einfluß von Herbivoren auf Phytomasse (NPP)
Oberirdische Herbivore haben den größten Einfluß auf die NPP in Grassteppen & flechtenbewachsenen Hartböden. Unterirdische Herbivore können Totalausfall bewirken aufgrund der stark negativen Effekte durch die Schädigung der Wurzel.
Primärproduktion begrenzt Sekundärproduktion
Sekundärproduktion (SPP) steigt mit Nettoprimärproduktion (NPP) b) Konsumption der Herbivoren steigt mit der NPP c) Biomasse der Herbivoren erhöht sich mit NPP
Die Sekundärproduktion (SPP) ist die aufgenommenen Energie aus der Nettoprimärproduktion (NPP) abzüglich der Ausscheidungsprodukte: SPP = ENERGIE (aus NPP) – AUSSCHEIDUNG (Atmung, Exkremente)
Herbivoren-Fraßpflanzen-Komplex
Die kompensierte blätter sind aber oft kleiner und nachwachsende Triebe sind oft nicht voll entwickelt
Indirekte Effekte der Herbivoren
: 1) die Dichte der präferierten Futterpflanze geht zurück, 2) die Konkurrenzverhältnisse zwischen Pflanzenarten werden verschoben, und 3) Diversität und Zusammensetzung der Pflanzengemeinschaft ändert sich. Diese Effekte treten auch bei geringer Entnahme von Phytomasse auf, d.h. nicht nur bei „Überbeweidung“ bzw. Massenauftreten von Herbivoren
Dichte bestimmt Effekte auf Pflanzengemeinschaft
Moderate Dichten >>> fördern Produktivität (Wachstum) erhöhen Diversität der Pflanzen
<<< Hohe Dichten kein Kompensationswachstum nur “ungenießbare” Pflanzen oder starke r-Strategen überdauern
Warum ist die Welt grün? Oder: Warum ist die Nutzung von Pflanzen durch Herbivore so gering?
Zu dieser Frage gibt es drei gängige Hypothesen:
- TOP DOWN Kontrolle durch Prädatoren. Räuber halten die Herbivoren in Schach und kontrollieren die unteren trophischen Ebenen, z.B. Löwe und Wolf begrenzen Populationsdichte von großen Herbivoren.
- BOTTOM UP Kontrolle durch Nährstoffe (insbesondere N). Der Energiefluss im Ökosystem wird von unten nach oben kontrolliert. Dadurch ist die Produktivität der Sekundärkonsumenten (Herbivore) abhängig von der Produktivität und Qualität der pflanzlichen Nahrung.
- Synthese aus beidem: Herbivore besitzen viele Feinde (devil) und ihre Nahrung ist nährstoffarm (deep blue sea) => „between the devil and the deep blue sea“
Fretwell – Oksanen – Modell
Der Herbivoren-Einfluss variiert systematisch mit der Produktivität des Ökosystems
Pflanzenmaterial ist „poor food“
- Sekundäre Pflanzenstoffe als Schutz
- Stickstoffhaltige Substanzen: 1) Alkaloide, z.B. Mutterkornalkaloide, Morphin, Atropin, 2) Cyanogene Glycoside, d.h. Glycoside mit Nitrilgruppe, oder 3) Glucosinolate bzw. Senfölglycoside (Ringverbindungen mit S und N). Letztere kommen bei Kruziferen wie Rettich, Senf, Kresse oder Kohl vor.
- Terpenoide: Kurzkettige Terpenoide sind leichtflüchtig und oft als Duft wahrnehmbar (Monoterpene), während längerkettige Terpenoide meist bitter schmecken und oft toxisch sind. Terpenoide sind oft spezifisch für bestimmte Pflanzengruppen, so die Limonoide (Citrusfrüchte) und Cardenolide (Herzglykoside bei Digitalis).
- Phenole: Weit verbreitete Abwehrstoffe, meist einfache cyclische Substanzen, deren Gehalt bei Herbivoren-Befall erhöht ist.
Warum ist die Welt grün?
- Pflanzen haben zu geringen Nährwert
- Sekundäre Pflanzenstoffe als Schutz
- Pflanzen tolerieren und kompensieren Verlust
?4. Pflanzen wehren sich
Chemische Abwehr – Toxine und repellents
Zur chemische Abwehr von Herbivoren können Toxine (Gifte) gebildet werden, z.B. cyanogene Glycoside. Das sind weit verbreitete Pflanzengifte, die bereits in kleinsten Mengen toxisch sind, z.B. Dhurrin
Eine chemische Abwehr kann auch durch Repellents erfolgen. Repellents werden von Herbivoren über den Geruchssinn wahrgenommen und schrecken diese ab ohne sie zu töten, z.B. Urushiole
Repellents – Transgenerationseffekt möglich Repellents können Transgenerationseffekt haben, d.h. die Induktion von Repellents und deren negativen Eigenschaften werden von der Mutter auf die Tochtergeneration (F1) weitergegeben
Pflanzen tolerieren und kompensieren Verlust
Blattflächenindex (LAI – leaf area index)
Chemische (induzierte) Verteidigung
Schlüsselarten einer Biozönose
