Wissenschaft von den Beziehungen des Organismus zur umgebenden Außenwelt, wozu im weiteren Sinne alle Existenzbedingungen zählen.

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1 Ökologie Wissenschaft von den Beziehungen des Organismus zur umgebenden Außenwelt, wozu im weiteren Sinne alle Existenzbedingungen zählen. abiotische Faktoren: nicht unmittelbar durch Lebewesen verursacht z.b.: ph-wert und Bewegung des Wassers, Temperatur, Licht biotische Faktoren: unmittelbar durch Lebenwesen verursacht z.b.: Feinde, Beute, inter-/intraspezifische Konkurrenz Toleranz ökologischer Toleranzbereich: Bereich, in dem eine Art lebensfähig ist (von Minimum bis Maximum) stenök: enger/kleiner ökologischer Toleranzbereich (z.b. Schneealge 0 C) euryök: weiter/großer ökologischer Toleranzbereich (z.b. Mais C) ökologische Potenz: Fähigkeit einer Art verschiedene Intensitäten eines Umweltfaktors zu ertragen und zu gedeihen Der Toleranzbereich einer Population ist stets größer als der eines Individuums. Präferendum: Bereich, in der sich eine am besten entwickeln kann (umgibt Optimum) Pessimum: Toleranzbereich ohne ökologische Potenz Pflanzenstrategien zur Temperaturanpassung Blätterabfall im Winter oder Einrollen der Blätter verringert Transpiration und damit den Wasserverlust. Pflanzenstrategien zur Überwinterung Transpirationsschutz analog zu Temperaturanpassung tiefe Wurzeln wasserabweisende Blätter Holz (Transpirations- & Witterungsschutz) Thermoregulatorische Verhaltensweisen Umgebungstemperatur bestimmt Körpertemperatur bei wechselwarmen Tieren (= Poikilotherme = alle Tiere außer Säugetieren und Vögeln). Sonnenbad & Aufenthalt auf warmem Boden Muskelzittern Kriechtiere in kälteren Gebieten setzen voll entwickelte Junge ab, da diese im Gegensatz zu Eiern zu thermoregulatorischen Verhaltensweisen fähig sind.

2 Thermoregulation bei gleichwarmen Tieren (Homoiotherme) Muskelarbeit (analog zu Poikilothermen) Bergmann'sche Regel: Innerhalb von verwandten Arten sind gleichwarme Tiere in kälteren Regionen größer als in wärmeren Regionen. Dies liegt am Verhältnis von Oberfläche (Wärmeabgabe) zu Volumen (Wärmebildung), welches mit steigender Körpergröße insofern günstiger wird, dass der Wärmeverlust geringer ist. Allen'sche Regel: Innerhalb von verwandten Arten sind die Körperanhänge (z.b.: Extremitäten, Ohren) von gleichwarmen Tieren in kälteren Regionen kleiner als in wärmeren Regionen. Dies liegt daran, dass größere Körperanhänge die Oberfläche und somit den Wärmeverlust vergrößern. Gegenstromprinzip: In die Extremitäten strömendes (aterielles) Blut gibt Wärme an aus den Extremitäten in den Körper strömendes (venöses) Blut ab. Dadurch ist die Temperaturdifferenz zwischen Extremität und Außenwelt geringer, was den Wärmeverlust verringert. Voraussetzung: leistungsfähiger Blutkreislauf Isolation: Fettgewebe der Unterhaut, Winterfell, Federn (lockere/s Fell/Federn isolieren besser Aufplustern) Winterruhe: Einschränkung der Bewegung Winterschlaf: Herunterfahren von Körpertemperatur, Herz- und Atemfrequenz Kosten/Nutzen der konstanten Körpertemperatur Kosten Nutzen hoher Energieverbrauch bei niedriger Umgebungstemperatur komplizierte Kühlungsmechanismen (Schwitzen, Hecheln) zur Kühlung Unabhängigkeit von Umgebungstemperatur Erschließen neuer Lebensräume abiotischer Faktor Wasser Diffusion & Osmose Dipol > Lösemittel und Hydrathülle um Ionen kann Membranen passieren > Transportmittel Photosyntheseedukt > Reaktionspartner Nutzung von Osmose: Pflanze Wassertransport Tier Zirkulation von Nährstoffen

3 Wasserhaushalt der Pflanzen regulierende Bauelemente wachshaltige Cuticula: Austrocknungsschutz Spaltöffnungen: Regelung der Transpiration (& Gasaustausch) Haare an (versenkten) Spaltöffnungen: verdunstetes Wasser kondensiert Wasseraufnahme Osmose in die wasserarmen, salzhaltigen Wurzelhaare Wurzelrinde > Endodermis (kontrolliert Stoffdurchtritt) > Zentralzylinder Ionenaufnahme hydratisierte Ionen durch teilweise aktiven Transport gegen ein Konzentrationsgefälle erfordert Stoffwechselenergie in Form von ATP Wassertransport Wasser strömt durch Leitbündel des Zentralzylinders wegen: Osmose Kapillarkräfte Sog durch durch Wasserabgabe der Blätter Wasserhaushalt der Tiere wassersparende Maßnahmen: Verdunstungsschutz: Hornplatten, Fell, Federn Verhindern unnötiger Verdunstung (z.b. lange Nasenschleimhaut, Kühlung der Atemluft) Nutzung des Wassers aus der Nahrung Osmoregulation poikilo-/homoioosmotisch analog zu -therm (bzgl. Salzgehalt) Körperoberfläche (bewirkt Osmose) Salzwasserfisch erzwungene Wasserabgabe ohne Osmoregulation vertrocknet platzt orale Wasseraufnahme viel Salzüberschuss wenig Süßwasserfisch erzwungene Wasseraufnahme Kiemen Salzabgabe Salzaufnahme Niere (Wasserverlust) wenig Harn viel Harn Salzabgabe abiotischer Faktor Licht Bedeutung für Pflanzen: Photosynthese... Tiere: Vitaminproduktion, Orientierung... beide: Biorhythmus Etiolement: Dunkelwachstum einer Pflanze (Energie geht in die Länge und nicht in die Chloroplasten lang und weiß statt klein und grün)

4 Methodenproblem Es ist schwierig, herauszufinden, welche Faktoren sich wie auswirken, da sie unter Umständen gekoppelt sind z.b.: Sauerstoffgehalt/Temperatur des Wassers und Lufttemperatur/-feuchtigkeit. Ansatz: Mehrfaktorendiagramme, Faktorengewichtung Faktorengewichtung Nicht jedem Ökofaktor kommt dasselbe Gewicht zu. Je weiter ein Faktor vom Optimum entfernt ist, desto größer ist sein relatives Gewicht. Gerät ein Faktor in den Bereich von Minimum oder Maximum der ökologischen Potenz und begrenzt damit die Existenz einer Art im Lebensraum, spricht man vom limitierenden Faktor. Konkurrenzausschlussprinzip Zwei Arten mit gleichen ökologischen Ansprüchen, können nicht nebeneinander existieren. Konkurrenzverminderung durch Einnischung ökologische Nische: Menge der Umweltfaktoren, die mit einer Art in Verbindung stehen, d.h. von ihr genutzt oder beeinflusst werden z.b.: Enten in stehenden Gewässern nutzen unterschiedliche Nahrungsquellen (Reiherente taucht, Löffelente nicht). Durch Einnischung wird der gleiche Lebensraum unterschiedlich genutzt, sodass Koexistenz trotz ähnlicher Umweltansprüche möglich ist. Allelopathie Produktion von chemischen Hemmstoffen (behindern Wachstum konkurrierender Arten) Symbiose Beziehung zwischen Individuen verschiedener Arten mit gegenseitigem Nutzen Protokooperation/Allianz: vorteilhaft (z.b. durch Koevolution entwickelt) aber nicht lebensnotwendig (z.b. Krabbe/Seeanemone) Mutualismus: für mind. eine Art lebensnotwendig Ektosymbiose: körperlich getrennte Symbiosepartner Endosymbiose: ein Symbiont in den Körper des anderen integriert Beispiele (Symbionten und Vorteile): Ekt: Wal / Putzerfisch = Befreiung von Parasiten / Nahrung Ekt: Nektersammler / Blüte = Nahrung / Fortpflanzung Ekt: Pilz / Pflanze 1 = Fotosyntheseprodukte / Mineralien und Wasser End: Mikroorganismen / Wiederkäuer = Nahrung / Zersetzung von Zellulose End: Pilz / Alge = Fotosyntheseprodukte / Mineralien und Wasser 1 Pilz-Pflanze-Symbiose = Mykorrhiza

5 Parasitismus Beziehung zwischen Individuen verschiedener Arten mit einseitigem Nutzen > Parasit bezieht Nahrung von Wirt, der dadurch geschädigt wird (Parasitose) Wirtsarten: Haupt-, Neben-, Zwischen-, Transport-, Endwirt Parasiten sind meist wirtsspezifisch und haben demnach - im Gegensatz zu Räubern allgemein - kleine ökologische Nischen besetzt. Parasiteneinteilung mit Beispiel: Zooparasiten - Ektoparasiten: Stechmücke (temporär), Blattläuse - Endoparasiten: Bandwürmer (permanent), Malaria-Erreger Phytoparasiten - Misteln zapfen Baumwurzeln an (Halb-/)Vollparasiten sind (nicht) auf ihren Wirt angewiesen. Anpassungsmerkmale von Parasiten: Zoo, Ekt: Klammerorgane, Stechorgane Zoo, End: keine Bewegungs- oder Fernsinnesorgane Phyto: Saugwurzeln Parasiten beim Menschen: Stechmücke, Kratzmilbe, Fußpilz, Malaria-Erreger (übertr. d. Anophelesmücke) Vorteil des Parasitismus? erzwingt Koevolution; nutzbar zur Schädlingsbekämpfung Nahrungskreislauf Produzent: Aufbau von Biomasse (Pflanzen) Konsument n-ter Ordnung: hinterlässt tote Biomasse Destruenten/Reduzenten: neutralisieren tote Biomasse (Bakterien/Pilze) Dichte begrenzende Faktoren dichteabhängig: Verhaltensänderung durch Stress (Kannibalismus, Aggression) hormonale Veränderung (z.b. für Embryonen tödlich) Feinddruck Parasiten und andere Krankheiten intraspezifische Konkurrenz um Nahrung, Brutplatz und Lebensraum dichteunabhängig: Klima (z.b. winterliche Kälte) Vegetation mögliche Ursachen für Populationswellen (Massenwechsel): Infektionen & Parasitenbefall Dichtestress Räuber-Beute-Beziehung (Schwankungenen in der Nahrungsversorgung) Klimaschwankungen

6 r-strategen K-Strategen Lebensraum instabil, kaum begrenzte Ressourcen stabil, knappe Ressourcen Dichte variabel nahe Umweltkapazität Konkurrenz gering hoch Reproduktion hoch, kaum dichteabhängig gering, dichteabhängig Körpergröße klein groß Pestizide Pro Ertragssteigerung bei richtigem Einsatz Alternative zum Eingriff in Nahrungskette durch Einführung einer Art niedrigere Lebensmittelkosten auch als Mittel gegen Kranksheitsüberträger verwendbar (z.b. Malaria) Contra Ernteausfall bei falschem Einsatz Gesundheitsrisiken durch direkten Kontakt (z.b. absickern in Trinkwasser, Wind) oder Anreicherung in der Nahrungskette mögliche Schädigung von Nützlingen erhöhter Selektionsdruck fördert Mutationen Integrierter Pflanzenschutz so wenig wie möglich Pestizide: selektiv wirkend schnell abbaubar nur bei Überschreiten der Schadensschwelle (mehr Nutzen als Kosten) vor allem pflanzenbauliche, chemische und biologische Maßnahmen: fachgerechter Anbau (Abstand, Saatzeit, Fruchtwechsel) fördert Resistenz Nützlinge begünstigen oder züchten und Aussetzen (z.b. Schlupfwespe) Pheromone vermindern Fortpflanzung der Schädlinge durch Verwirring klassische Mittel: Fallen, Netze transgene Pflanzen Bitter- oder Giftstoffgene eines Bakteriums (z.b. in Mais) Hüllproteine eines Virus (täuscht Befall vor) Resistenzgene gegen Totalherbizid (verdrängt alles andere)