Post on 05-Jan-2016
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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)200725 € / 38 - 41 CHF
Seitenangaben
217
…diese Vorlesung• wird im 2. Jahr erweitert (20 h)• gleiches Buch• Unterbrechen / Zwischenfragen erlaubt• als PPT auf www.zoology.unibe.ch
→
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
2
1. Organismen
Charakteristika: - Struktur aus Zellen - Bewegung, Stoffwechsel - Wachstum, Entwicklung, Tod - Vermehrung
- Rekombination
Individuen sind in Populationen organisiertPopulationen bilden Arten
Art: - eine Gruppe sich miteinander kreuzender natürlicher Populationen - reproduktiv von anderen Gruppen isoliert
3
Individuen sind verschieden
- Phänotyp: individuelles Erscheinungsbild- Genotyp: Σ Phänotypen- Ökotyp: lokale, genetisch fixierte Anpassungen an Standortbedingungen
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Arten umfassen ein bestimmtes Areal- verändern sich durch Selektion und Anpassung- Entwicklung neuer Arten- Artaufspaltung- adaptive Radiation
6
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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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Merkmalsverschiebungcharacter displacementals Hinweis auf Nischenaufteilung
fundamentale Nische ≠ realisierte Nische
Seite 68
Beschreibung einer Nische
Hochseegrosses Wirbeltierschnell, räuberischFischfresser
?
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Anpassung anPlanstelle führt zu Ähnlichkeit(Hydrodynamik)
Konvergenz
Hausaufgabe:Gebirge, Aufwinde, segeln
Aasfresser
alte Welt – neue Welt?2 Gruppen – wie verwandt?
Hausaufgabe: GebirgeAufwinde, segelnAasfresser alte Welt – neue Welt?2 Gruppen – wie verwandt?
Ordnung Ciconiiformes StorchenartigeFamilie Ardeidae Reiher Familie Ciconiidae Störche Familie Cathartidae Neuweltgeier Ordnung Falconiformes Falkenartige / GreifvögelFamilie Accipitridae Habichte Unterfamilie: Accipitrinae (Habichte) Unterfamilie: Buteoninae (Bussardartige) Unterfamilie: Circinae (Weihen) Unterfamilie: Milvinae (Milane) Unterfamilie: Aegypiinae (Altweltgeier)
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1.2 Umwelt der Organismen
Organismen sind offene SystemeEnergie-, Stoff-, Informationsaustausch mit UmweltstandortspezifischSumme von UmweltfaktorenAbweichung vom Optimum = Stress
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Standortansprüche: euryök stenökAnpassung gering hochInvestition gering hoch Reproduktion gross gering Generalist Spezialist
Temperatur: eurytherm stenotherm
Nährstoffbedarf: eutroph oligotroph
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Ökologisch wirkenden Faktoren
• Einstrahlung und Photosynthese• Temperatur• Feuer• Wasser• biogene Elemente• Boden• usw.
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10 % UV, 45 % PhAR45 % IR
EinstrahlungAbstrahlungAbsorption
PhotosyntheseOrientierung im RaumFarbsehen
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Temperatur: Wachstum Regulation Mikroklima
Reaktionsgeschwindigkeits-Temperatur-Regel RGT-Regel Van‘t Hoff‘sche Regel Q10 2-3
TemperatursummeTemperaturgrenzen
11 d
4 d
x 2.75
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Q10 nicht extrapolierbar20 bis 30°C: 2.7526 bis 36°C: 1.930 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 exponentiellklassisches Beispiel:Bevölkerungswachstum (partiell überexponentiell)
Papierfalten (0.1 mm dick, 50 x )
1. Faltung 0.2 mm10. Faltung 102.4 mm20. Faltung 105 m
30. Faltung 107 km40. Faltung 110‘000 km50. Faltung 103 Mio km
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Regulationsbereich Regulationsfähigkeit
endothermexotherm
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kleine Organismen: innen Umgebungstemperatur poikilothermd.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 ihreKörpertemperatur 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