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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 KonkurrenzGenfluss
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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 Sterbefälleoder
N Zuwanderung = N Abwanderung
Populationsgrösse verändert sich regelmässige Erfassung nötig
ZeitreiheZeitschritte
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grosse Schwankungen niedrige
Populationsdichte
sehr konstant
DynamikeinerPopulation
unbegrenztesWachstum?
Zyklen?
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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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zufälligstrukturierteUmwelt
je 5 Stichproben / je 100 Individuenbenötigte Probenzahl: wenige – eine - viele
gleichmässigTerritorialverhalten
geklumptSozialverhaltenKolonien
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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 alle wieder nur Hälfte gefunden wieder gefunden
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Population mit 100 Tieren10 fangen und markieren (M)ideale Vermischung vorausgesetztweder Geburt noch Tod noch MigrationMarkierung behindert nichtund 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 derPopulationsgrösse
Frassschäden nachRangskala geschätzt
Einfarbige Ackerschnecke
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Index zur Berechnung der Populationsgrösse
Auszählen von Larvenpro kg Astlog Skala!
Lärchentriebwickler
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Index zur Berechnung der Populationsgrösse
Zählen aller Vögelauf standardisiertenExkursionen
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) (g – s) = R individuelleN(t + 1) = N(t) + R N(t) Wachstumsrate = (1 + R) N(t)
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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 möglichsolange 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 Wachstumassymptotisch zu K: logistisches Wachstum
DichteabhängigkeitRegulation
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 Gleichgewichtssituationenstabiles 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.BlattläuseSperlinge, viele Kleinsäuger (Mäuse)Pionierpflanzen
K-Strategen viele Säugetiere (Bären, Wale, Primaten, Elefanten)der Mensch soziale Insekten (Bienen)Bäume
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