Transcript Populationsökologie

2. Populationsökologie
Was ist eine Population?
Schwerpunkte: 1. Populationsgrösse
2. Populationsdynamik
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Was ist eine Population?
Summe der Individuen einer Art in einem
Siedlungsgebiet in Wechselwirkung miteinander
z.B. Karpfen in einem Teich
Löwenzahl in einer Wiesenlandschaft
Eichenblattläuse in einem Eichenwald
Menschen in einer Stadt
intraspezifische Konkurrenz
Genfluss
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Populationen haben neue Eigenschaften:
• Populationsgrösse (Gesamtzahl im
Siedlungsgebiet / Areal)
• Populationsdichte = Abundanz
• räumliche Verteilung
• Altersstruktur
mehr als „Summe der Individuen“
emergente Eigenschaften
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Erster Schwerpunkt: Populationsgrösse
Ziel: von Zeitpunkt t die Populationsgrösse
zum Zeitpunkt t + Δ t berechnen
4 wichtige Parameter jeweils auf Δ t bezogen
- Geburten (Natalität)
- Sterbefälle (Mortalität)
- Zuwanderung (Immigration)
- Abwanderung (Emigration)
N (t + Δ t ) = N (t) + Geburten – Sterbefälle
+ Zuwanderung – Abwanderung
fundamentale Gleichung für die
Populationsgrösse
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In natürlichen Populationen: unwahrscheinlich, dass
N Geburten = N Sterbefälle
oder
N Zuwanderung = N Abwanderung
Populationsgrösse verändert sich
regelmässige Erfassung nötig
Zeitreihe
Zeitschritte
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grosse
Schwankungen
niedrige
Populationsdichte
Zyklen?
sehr konstant
Dynamik
einer
Population
unbegrenztes
Wachstum?
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Wie erfassen wir die Populationsdichte?
1. Auszählen von Probeflächen
- repräsentative Probeflächen im Gebiet
- sinnvolle Wahl der Flächengrösse
- homogene Struktur?
- genügende Anzahl Probeflächen
2. Fang-Wiederfang-Methode
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zufällig
strukturierte
Umwelt
geklumpt
gleichmässig
Territorialverhalten Sozialverhalten
Kolonien
je 5 Stichproben / je 100 Individuen
benötigte Probenzahl: wenige – eine - viele
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Zweite Methode: Fang-Wiederfang-Methode
(mobile oder kryptische Arten)
Zeitpunkt t: M Individuen fangen, markieren, entlassen
Zeitpunkt Δ t : W Individuen fangen, Wmark. bestimmen
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10 % markiert
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alle wieder
gefunden
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nur Hälfte
wieder gefunden
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Population mit 100 Tieren
10 fangen und markieren (M)
ideale Vermischung vorausgesetzt
weder Geburt noch Tod
noch Migration
Markierung behindert nicht
und fällt nicht ab
10 Neufang (W), 1 markiert (Wmark)
10 x 10 / 1 = 100
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weitere Möglichkeiten der Abschätzung der
Populationsgrösse
- Fallen für Kleinsäuger
- Fanggefässe mit Fixierflüssigkeit für Arthropoden
Aktivitätsdichte: nicht quantitativ
nur innerhalb der Methode vergleichbar
tiergruppenspezifisch
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Index zur Berechnung der
Populationsgrösse
Frassschäden nach
Rangskala geschätzt
Einfarbige Ackerschnecke
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Index zur Berechnung
der Populationsgrösse
Auszählen von Larven
pro kg Ast
log Skala!
Lärchentriebwickler
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Index zur Berechnung
der Populationsgrösse
Zählen aller Vögel
auf standardisierten
Exkursionen
Schwarzhalstaucher
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Index zur Berechnung
der Populationsgrösse
Jagdstatistik
Marderhund
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Zweiter Schwerpunkt: Populationsdynamik
Komplexer Zusammenhang:
erste Vereinfachung: ohne Ein- und Auswanderung
N(t + Δt) = N(t) + Geburten - Sterbefälle
zweite Vereinfachung: diskrete Zeitschritte
N(t + 1) = N(t) + Geburten - Sterbefälle
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Populationsdynamik: zwei wichtige Grössen
Wachstumsrate der Population =
N(t + 1) - N(t) = Geburten – Sterbefälle
Individuelle Wachstumsrate =
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g = pro-Kopf-Geburtenrate
s = pro-Kopf-Sterberate
Annahme: g und s = konstant, pro Zeitschritt gleich
nicht umweltabhängig
N(t + 1) = N(t) + g N(t) – s N(t)
N(t + 1) = N(t) + (g – s) N(t)
N(t + 1) = N(t) + R N(t)
= (1 + R) N(t)
(g – s) = R
individuelle
Wachstumsrate
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Dynamik einer Population ergibt sich aus der
Berechnung aufeinanderfolgender Zeitschritte
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negatives
Wachstum
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exponentielles Wachstum
Ist das realistisch?
Viele Annahmen:
- Zeitschritte (z.B. pro Jahr)
- keine Ein- / Auswanderung
- g und s unverändert
- ressourcenunabhängig
- alle Individuen gleich
(Alter, Geschlecht)
- dichteunabhängig
Gibt es das?
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unbegrenztes Wachstum möglich
solange Ressourcen nicht begrenzt
Beispiel: invasive Arten
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Lösung für Problem des unbegrenztes Wachstums
Individuen verbrauchen Ressourcen: N(R)
R(N) ist bei N = 0 max, bei Nmax = 0 → Kapazität K
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•
•
•
•
Rm und K bestimmen dynamisches Verhalten
dichteabhängige individuelle Wachstumsrate
damit Regulation möglich (nicht unbedingt linear)
Veränderung von R: mit zunehmender Dichte
nimmt indiv. Geburtenrate ab, Sterberate zu
• aus ungebremstem Wachstum wird assymptotische
Annährung an K (Kapazität, carrying capacity)
• s-förmiges Populationswachstum
• logistisches Wachstum
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s-förmiges Wachstum
assymptotisch zu K: logistisches Wachstum
Dichteabhängigkeit
Regulation
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bisherige Annahme:
bei sehr kleinen Populationen ist R am grössten
Aber:
l
• Mindestgrösse einer Population
• Partnerfindung bei mehr Individuen leichter
• grosses Rudel jagt erfolgreicher als kleines
• grosse Vogelkolonie verteidigt besser als kleine
Allee-Effekt
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zwei Gleichgewichtssituationen
stabiles und labiles Gleichgewicht
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r (statt R) für Wachstumsrate der Population
r und K sind die zwei zentralen Faktoren
Optimierung des Populationswachstums
bezogen auf r bzw. K
r-Selektion und K-Selektion
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r-Strategen
viele Mikroorganismen (Bakterien)
Kleinkrebse (ephemere Gewässer)
Gewässerinsekten wie Zuckmücken etc.
Blattläuse
Sperlinge, viele Kleinsäuger (Mäuse)
Pionierpflanzen
K-Strategen
viele Säugetiere (Bären, Wale, Primaten, Elefanten)
der Mensch
soziale Insekten (Bienen)
Bäume
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