Transcript Die ökologische Nische / Temperatur als

Zoologie: Ökologie
Einführung (9 h)
Wolfgang Nentwig
Allgemeine Organisation
• Teil einer siebenteiligen Ringvorlesung
– obligatorisch für HF Biologen
– integriert in Curriculum Veterinärmedizin
– Besuch für andere möglich (NF, PH S1...)
• Prüfung im Rahmen der Gesamtprüfung
Spektrum Verlag
(Heidelberg)
2007
25 € / 38 - 41 CHF
Seitenangaben
217
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Was ist Ökologie?
Ernst Haeckel 1866:
- Beziehung der Organismen
- zur umgebenden Aussenwelt
- teils organischer, teils anorganischer Natur
heute - Interaktionen zwischen Organismen
(Individuen, Populationen,
Lebensgemeinschaften)
- abiotische und biotische Umwelt
- Energie-, Stoff- und Informationsfluss
→ Naturwissenschaft
→ primär nicht auf Mensch bezogen
Gliederung
Einführung
1 Organismen (Autökologie)
2 Populationen (Populationsökologie)
3 Wechselwirkungen zwischen Arten (Synökologie)
4 Lebensgemeinschaft (Synökologie)
Mit jeder höheren Ebene sind neue Eigenschaften
möglich: emergente Eigenschaften
2
1. Organismen
Charakteristika: - Struktur aus Zellen
- Bewegung, Stoffwechsel
- Wachstum, Entwicklung, Tod
- Vermehrung
- Rekombination
Individuen sind in Populationen organisiert
Populationen bilden Arten
Art: - eine Gruppe sich miteinander kreuzender
natürlicher Populationen
- reproduktiv von anderen Gruppen isoliert
2
Individuen sind verschieden
- Phänotyp: individuelles Erscheinungsbild
- Genotyp: Σ Phänotypen
- Ökotyp: lokale, genetisch fixierte Anpassungen an
Standortbedingungen
3
Arten umfassen ein bestimmtes Areal
- verändern sich durch Selektion und Anpassung
- Entwicklung neuer Arten
- Artaufspaltung
- adaptive Radiation
4
6
adaptive Radiation
verfügbare Ressourcen
Spezialisierung
neue Arten
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Konzept der ökologischen Nische
- Einnischung = Spezialisierung
- Prozess in der Zeit (Evolution)
- je mehr Zeit und Parameter
- desto mehr Arten
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ökologische Nische = multidimensionaler Raum
- Planstelle (kann unbesetzt sein)
- Stellenäquivalenz
- Nischenbreite (Generalist – Spezialist)
- Nischenüberlappung - Konkurrenzvermeidung
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Merkmalsverschiebung
character displacement
als Hinweis auf
Nischenaufteilung
fundamentale Nische ≠ realisierte Nische
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Beschreibung einer Nische
Hochsee
grosses Wirbeltier
schnell, räuberisch
Fischfresser
?
Seite
68
Anpassung an
Planstelle
führt zu Ähnlichkeit
(Hydrodynamik)
Konvergenz
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Hausaufgabe:
Gebirge, Aufwinde, segeln
Aasfresser
alte Welt – neue Welt?
2 Gruppen – wie verwandt?
Hausaufgabe:
Gebirge
Aufwinde, segeln
Aasfresser
alte Welt – neue Welt?
2 Gruppen – wie verwandt?
Ordnung Ciconiiformes Storchenartige
Familie Ardeidae Reiher
Familie Ciconiidae Störche
Familie Cathartidae Neuweltgeier
Ordnung Falconiformes Falkenartige / Greifvögel
Familie Accipitridae Habichte
Unterfamilie: Accipitrinae (Habichte)
Unterfamilie: Buteoninae (Bussardartige)
Unterfamilie: Circinae (Weihen)
Unterfamilie: Milvinae (Milane)
Unterfamilie: Aegypiinae (Altweltgeier)
1.2 Umwelt der Organismen
Organismen sind offene Systeme
Energie-, Stoff-, Informationsaustausch mit Umwelt
standortspezifisch
Summe von Umweltfaktoren
Abweichung vom Optimum = Stress
7
Standortansprüche:
Anpassung
Investition
Reproduktion
euryök
gering
gering
gross
Generalist
stenök
hoch
hoch
gering
Spezialist
Temperatur:
eurytherm
stenotherm
eutroph
oligotroph
Nährstoffbedarf:
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Ökologisch wirkenden Faktoren
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•
Einstrahlung und Photosynthese
Temperatur
Feuer
Wasser
biogene Elemente
Boden
usw.
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10 % UV,
45 % PhAR
45 % IR
Einstrahlung
Abstrahlung
Absorption
Photosynthese
Orientierung im Raum
Farbsehen
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Temperatur: Wachstum
Regulation
Mikroklima
ReaktionsgeschwindigkeitsTemperatur-Regel
RGT-Regel
Van‘t Hoff‘sche Regel
Q10 2-3
11 d
x 2.75
4d
Temperatursumme
Temperaturgrenzen
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Q10 nicht extrapolierbar
20 bis 30°C: 2.75
26 bis 36°C: 1.9
30 bis 40°C: 1.4 (aber 40° ist letal)
d.h. Effekte sind situationsabhängig
umweltabhängig
nicht-linear
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Exkurs: Nichtlineare Prozesse
meist exponentiell
klassisches Beispiel:
Bevölkerungswachstum
(partiell überexponentiell)
Papierfalten (0.1 mm dick, 50 x )
1. Faltung
10. Faltung
20. Faltung
0.2 mm
102.4 mm
105 m
30. Faltung
40. Faltung
50. Faltung
107 km
110‘000 km
103 Mio km
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Regulationsbereich
Regulationsfähigkeit
endotherm
exotherm
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kleine Organismen: innen Umgebungstemperatur
poikilotherm
d.h. Umgebung bestimmt Wachstum
Drosophila Labor
25°C 15 d (eine Generation)
Insekt Gebirgsbach 5°C 1 Jahr
Insekt Subantarktis 0°C 2 – 4 Jahre
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Wie können poikilotherme Arten ihre
Körpertemperatur erhöhen?
optimal 28-30°
- warme Stellen aufsuchen (Mikroklima)
- grossflächig exponieren (Schmetterlinge Flügel)
- endogenes Wärmezittern (Hummeln)
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Mikroklima
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Homoiothermes Problem
Rete mirabile
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Wassertemperatur 10°C
Körpertemperatur 20°C
Q10 für Muskeln = 3
Δ 10°C = 3x so schnell
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