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Ökologie
W h lb i h i h O i d U ltWechselbeziehung zwischen Organismus und Umwelt
Das thermische Mosaik der Umwelt eines Landtieres
Die drei Umwelten eines Organismus:
Eigener Körper als Informationsquelle und Ziel des Verhaltens
Biogeozönose g(informationelle Umwelt)
Populationssystem (kommunikative Umwelt)
Wechselbeziehung zwischen Population und Biogeozönose
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Strukturbild der Organismus-Umwelt-Beziehung aus der Sicht der Verhaltensbiologie.
Nichtinformationelle Beziehungen mit starkem schwarzen Pfeil gekennzeichnet, informationelle mit dünnem Pfeil.
GUI
Biotische Faktoren
TierTier
Abiotische
Trophische Faktoren
Wechselbeziehung zwischen dem tierischen
Umwelt
Abiotische Faktoren Organismus, den
trophischen, abiotischen und biotischen Umweltfaktoren
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Lebensraum…Biotop:Areal und für den Organismus relevante Umwelt-faktoren
Habitat = BiotopHabitat Biotopabgrenzbare Beschaffenheit
Biozönose ….Lebensgemeinschaft
Ökosystem= Biozönose + Biotop (= mehr oder weniger abgegrenzte ökologische Funktionseinheit
Mehrere Ökosysteme = Biomen
Summe aller Biomen = Biosphäre
Euryöke Arten
breiter Lebensraum
Stenöke Arten
schmaler Lebensraum
eurytherm stenotherm
Umweltfaktoren
abiotische Faktoren biotische Faktoren
-Licht
-Temperatur
-Wasser
-Salzgehalt
-Nahrung
-Artgenosse
-Tiere anderer Arten
-Mensch
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Physiologische Prozesse bei variierenden Umweltbedingungen können optimal nur in bestimmten Toleranzbereichen ablaufen.
Organismen existieren in Toleranzbereichen.
= fundamentale Nische
Temperaturbereich d. Behaglichkeitszone
z
Zunahme
1 2 3
C
Temperatur
Tem
p.-d
iffer
enz
Reg
enm
enge
Win
dstä
rke A
B
A = Behaglichkeitszone: 4 – 16oC Umgebungstemp. geringe Temp.diff., kein Regen, mittl. Luftfeuchte, geringe Luftbewegung
B = Zunahme d. Wetterfaktoren 1 oder 2 oder 3 veränd. Temp.-bereich der Behaglichkeitszone geringfügig
C = Zunahme d. Wetterfaktoren 1 und 2 und 3 verändern Temp.-bereich der Behaglichkeitszone auffallend
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Regulierung der Körpertemperatur:
Temperaturregulierung umfasst diejenige Veränderung eines Tieres, die in beantwortung einer thermischen Belastung auftreten, und die es dem Tier ermöglichen, in Kälte und Wärme seine arttypische Körpertemperatur aufrechtzuerhalten
(BIANCA)
Behaglichkeitszone:Behaglichkeitszone ist der Bereich, in welchem die Kühe bei entsprechender Fütterung ihr Leistungspotenzial voll ausschöpfen können.
Thermisch neutrale Zone:
Kritische Temperatur:
Temperaturbereich mit niedrigstem Stoffwechsel
Untere Grenze der thermisch neutralen Zone
Behaglichkeitstemperatur:
Optimaltemperatur:
Vorzugsbereich
Für die Produktion effektivster Temperaturbereich
Hohe Temperatur
Anteil der kalorigenen Energie an der Gesamtenergie
p
ØTemperatur „thermisch neutrale Z.
Niedrige Temperatur
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Stalltemperatur Bewegungsrichtung der Luft
Intensität der Luftbewegung
Feuchte
StallklimaKeimgehalt
Schadgase
Staub
Art der Fäkalien-beseitigung
Beleuchtungs-verhältnisse
Oberflächentemperatur der Bauteile (Isolationswirkung)
Sangesbeginn der Vögel (im März) in Abhängigkeit von der Helligkeit
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Biologische Periodik
Tagesperiodische Veränderung dreier messbarer Größen einer Maus.
Biologische Periodik
Tageszeiten, in denen ein unter konstanten Bedingungen in einer Dunkelkammer gehaltenes Flughörnchen lokomotorisch aktiv wird. Es tritt eine leichte Verschiebung ein!
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Ökologische Nischen
Fundamentale Nische: Temperatur
Sauerstoffgehalt
Salzgehalt
Futtergrundlage
A
Temperatur
C
B
Schutz
Beuteangebot
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Bsp. grabende, insektenfressende Säuger
Europa: Maulwürfe
T lTalpa
Australien: Notorycter
Nordamerika: Scalopur
Abstammung von verschiedenen Verwandtschaftsgruppen
Kriterien der Anpassung:Fell ohne Strich, walzenförmiger Körper, spatelförmige Extremitäten, unbehaarte Schnauze, Augen rückgebildet
Fundamentale Nische
Reale Nische
Reale Nische = Beziehungsgefüge eines Ökosystems, an dem der Organismus zwar beteiligt, aber nicht allein maßgebend ist.
Wechselbeziehungen
intraspezifisch interspezifisch
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Jede Form der Wechselbeziehung hat über
physiologischen, psychischen, verhältnismäßigen
Aspekten auch eine ökologische Bedeutung!
Kann zu einem limitierenden Faktore der Umweltbewältigung werden
Wettbewerb (Ausgang beeinflusst Fortpflanzungserfolg)
Erfolg: stimulierende Wirkung
Misserfolg: hemmende Wirkung
Intraspezifische Wechselwirkungen
Dichtesteigerung Dichtesenkung
• Balz
• Brutfürsorge
• Brutpflege
• Dispersal
• Territorialität
•Vergesellschaftung
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Konkurrenz:
Besonders bei spezialisierten Arten Adaptation ist schwer!
Formen:
• Gedrängefaktor u.
• Kollisionseffekte infolge gegenseitiger Begegnung
Adrenalin Erregung Aggression Kreislaufbelastung Senkung Blutzuckerspiegel Lethargie
- Nahrungsverknappung
- Kannibalismus
Territorialbildung in einer Brutkolonie von Komoranen. Die Nester liegen gerade so weit auseinander, dass sich die brütenden Tiere bei ausgestreckten Hälsen mit ihren Schnäbeln nicht erreichen können.
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Ameisenpopulationen: A mit strenger Territorialbildung
B mit stark überlappenden FuttersucharealenB mit stark überlappenden Futtersucharealen
In A markieren ausgefüllte bzw. offene Kreise die Orte intra- bzw. interspezifischen Aggressionsverhaltens
In B sind durch graue Kreisflächen jene Futtersuchareale um die einzelnen Nester (N) angegeben, in denen die Individuen der einzelnen Kolonien 90% ihrer Suchzeit verbringen. (Wegen der Übersichtlichkeit sind nicht alle Nester so eingezeichnet.)
Populationen
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Beschreibung einer Population:
• Populationsdichte Geburtenrate
Sterberate• Populationsdynamik
• Wachstumsrate
Sterberate
Zuwanderung
Abwanderung
% Anteil Individuen in präreproduktive Phase, reproduktive Phase,
in Seneszenz
Bsp.: 1 Bakterium: aller 20 Minuten Teilung
nach 1,5 Tagen 30 cm dicke Schicht über Erdball
in Seneszenz
Pyramidenform
zunehmende Population
Glockenform
stabile Population
Urnenform
abnehmende Population
Grundtypen des Altersaufbaus menschlicher Populationen.
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Regulation des Populationswachstums:
1. Abundanz………………………………….exogene Faktoren wirken begrenzend!
2. Dichteabhängige Selbstbegrenzung……Dichterhöhung erhöht Wirkung
bestimmter Faktoren
A Ausgangspopul wächst arithmetisch 1 Mio/ Jahr Trägheit d BevölkerungswachstumsA….Ausgangspopul. wächst arithmetisch 1 Mio/ Jahr
B…Ausgangpopul. wächst exponentiell 1%/ Jahr
C……………………….......………………2% / Jahr
Trägheit d. Bevölkerungswachstums
1…Ersatzfortpflanzung (2 Kinder /Paar)
0-Wachstum
Grund:
sehr hoher Anteil Menschen im reproduktiven Phase u. davor
Vergleichsweise wenig senile Menschen.
Exponentielles / arithmetisches Wachstum
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Populationswachstum
Ökologische Konkurrenz
Umweltwiderstand
Ziel: Überwindung des Umweltwiderstandes
Methode:
Regulation der Populationsdichte d h genügend viele NachkommenRegulation der Populationsdichte, d.h. genügend viele Nachkommen
ohne Konkurrenz
ohne Ressourcenverknappung
Abundanzstrategie
r-Strategen k-Strategen
Leistungsstrategie
Generalisten Spezialisten
Mimikry: Warntracht
Wehrhafte Hornisse
Harmloser Glasflügler
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B1 B2
allopatrisch sympatrisch
Leben in verschiednen Regionen
Merkmalsverschiebung durch interspezifische Konkurrenz bei Wüstenameisen (Cataglyphis)
Merkmal: Körpergröße (mit der Beutegröße korreliert) A….C. albicansB…..C. bicolor: Populationen, die allopatrisch (B1) oder sympatrisch (B2) mit C. albicans leben. C…..C. fortis, die in dem für sie typischen Salzbodenhabitat stets als einzige Cataglyphis-Art vorkommen
Aktinie u. Clownfisch
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Synökologie (Synökie)
Allianz Symbiose Mutualismus
1 Herde Räumliches Zusammenleben Förderung der Arten1 Herde Räumliches Zusammenleben Förderung der Arten durch best.
Verhaltensweisen≥ 2 Arten Erhalt des Zusammenlebens durch
best. Handlungen
Schutz Leben meist getrennt
Schaf - Ziege Pansenbakterien BlütenpflanzenSchaf Ziege Pansenbakterien Blütenpflanzen
Strauß -Antilope
Insekten Vögel
Übergänge
Faktoren, die die aktuelle Gefährdung einer Art bedingen
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2Wachstumsrate d. Art
Ressourcenmenge
R1Bei R1 bzw. R2 = Gleichgewicht bei Abwesenheit der anderen Art
Konkurrenzsituation:
1. Anwachsen von zwei konkurrierenden Populationen bis der Verbrauch der Art 1 die Ressource auf ein Niveau drückt, bei dem die Art 2 nicht überleben kann
2. Bei Konkurrenz um nur eine (1) Ressource kann nur die Art überleben, die den kleinsten Ressourcenanspruch hat und im Gleichgewicht bei Abwesenheit der anderen Art sich befindet.
erZ
ahl d
er R
äube
Veränderung der Individuenzahl n. LOTKA - VOLTERRA-Modelle
Beute
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Räuber – Beute Beziehung
Koexistenz zwischen Räuber und Beute = evolutionärer Wettlauf
-Beute hat Vorsprung in Evolution
…höherer Selektionsdruck
…kürzeres Generationsintervall bei Beute
…Teile der Population leben oft außerhalb
des Zugriffs
Gegenanpassung des Räubers
Parasitismus
Parasit durchläuft nur kleine Evolutionsschritte
Phylogenetisch befindet sich Parasit hinter dem Wirt
Parasiten besetzen extrem eng begrenzte Nischen (Habitate)
Parasiten müssen auf Wirt abgestimmte Verhaltensrepertoires besitzen.
Räuber-Beute: Trend zum Gigantismus
Parasitismus: Trend zur Miniaturisierung (Leben im Fleischberg)
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Endoparasitismus: Der Ciripedier Sacculina carcini (Wurzelkrebs) lebt als fädiges Geflecht in der Strandkrabbe. Einblasenförmiger Teil des Parasiten tritt nach außen hervor. Ovarien und Hoden
Ektoparasitismus: Verschiedene Arten von Ferderlingen (Mallophaga) sind auf verschiedene Gefiederoartien des Wirts spezialisiert.
A…parasitisch in Ameisennestern lebende Käfer (Atemeles pubicollis). Adoption erfolgt, wenn zunächst Sekrete der „Besänftigungsdrüsen“ (Bd) dann solche der Adoptionsdrüsen (Ad) den Wirtsameisen angebotendann solche der Adoptionsdrüsen (Ad) den Wirtsameisen angeboten werden.
B..Fütterungsszene zwischen einer Formica-Arbieterin und einer Atemeles-Larve
C..Atemeles-Larve mit Anordnung der Hautdrüsen (Dr.) in denen Attraktivstoffe für die Wirtsameisen gebildet werden
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Schweineläuse
Ektoparasiten
Psoroptes Chorioptes
DemodexSarcoptes
Milben beim Rind
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Kreislauf des Schweine-Lungenwurms;
Natürliche Größe
Sphaerularia: weibliches Tier mit ausgestülpten Uterus, dessen Wand aus hexagonalen Epithelzellen b t htbesteht;
Länge des Weibchens 1 mm,
Länge des Uterus bis über 1 cm
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Einfluss von Trächtigkeit und Laktation auf die Anzahl ausgeschiedener Parasiteneier