1 / 51

Ökologie Wolfgang Nentwig

Ökologie Wolfgang Nentwig. Spektrum Verlag (Heidelberg) 2007 25 € / 41 CHF Seitenangaben. baut auf Vorlesung 1. Jahr (9 h) auf Vertiefung in allen Gebieten neue Teile kurze Wiederholungen Unterbrechen / Zwischenfragen erlaubt als PPT auf www.zoology.unibe.ch

tremain-punch
Download Presentation

Ökologie Wolfgang Nentwig

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. ÖkologieWolfgang Nentwig

  2. Spektrum Verlag (Heidelberg) 2007 25 € / 41 CHFSeitenangaben

  3. baut auf Vorlesung 1. Jahr (9 h) auf Vertiefung in allen Gebieten neue Teile kurze Wiederholungen Unterbrechen / Zwischenfragen erlaubt als PPT auf www.zoology.unibe.ch (Leistungseinheiten) …diese Vorlesung

  4. Einführung Organismen (Autökologie) Populationen (Populationsökologie) Wechselwirkungen zwischen Arten (Synökologie) Lebensgemeinschaft (Synökologie) Gliederung

  5. Definition Ökologie ökologische Nische als zentraler Begriff effizientes Verhalten von Organismen physiologisches Optimum Überlappung von Nischen / Konkurrenz Nischenbreite / Einnischung Einführung (Wiederholung) 8

  6. fundamentale vs. realisierte Nische 39

  7. Einnischung ist… • Spezialisierung / adaptive Radiation • Prozess in der Zeit (Evolution) • fördert Artbildung • schöne Beispiele: Blütenökologie, Kleidervögel Hawaii, Darwinfinken Galapagos • führt zu Konvergenz 40-43

  8. Einnischung und Artenzahl Einnischung in unterschiedlich alten Lebensräumen Einnischung an Pflanzen potenziert Artenzahl Faustregel “pro Pflanzenart 10 Tierarten” 4-7

  9. 1.2 Umwelt der Organismen Faktor Anpassung Vermeidung Regulation Strategien Organismus passiv euryök – breites Optimum stenök – enges Optimum aktiv 8

  10. Temperatur: wichtigster Faktor (1. Jahr) homoiotherm: Regelung der Temperatur poikilotherm: keine Regelung / Toleranz weitere wichtige Faktoren Licht – Strahlung (phot) Feuer (pyrrho) Wasser (hydr, osmotisch) biogene Elemente / Luft Boden usw. 8

  11. 1.2.2 Einstrahlung und Photosynthese • Spektrale Zusammensetzung • Einstrahlung • Abstrahlung / Reflexion • Transmission • Absorption • Albedo R E A A T 9

  12. Strahlungsqualität • nimmt in Vegetation ab (dunkle Wälder) • Licht- und Schattenarten • Licht- und Schattenblätter • nimmt mit Wassertiefe ab • 10 m absorbieren 90 % 600-700 nm ROT • 60 m absorbieren 90 % 500 nm GRÜN • in 50 – 150 m Wassertiefe weder Farbsehen noch Photosynthese 10

  13. Ökosystemare Konsequenzen • pflanzliche Primärproduktion PPP • global sehr unterschiedlich • Energieeffizienz gering • 1-2 % (10-20 % Photovoltaik) 218

  14. 217

  15. Wasserhaushalt Pflanzengesellschaft Variationsmuster globale Dimension → Biodiversität (Makroökologie, Kap.4) Eingestrahlte Energie bestimmt

  16. heterotroph, aber 3 wichtige Bereiche: Physiologisch 7-D-hydro-cholesterol kurzwelliges Licht / Haut Cholecalciferol (Vitamin D3) Wirbeltiere: Rachitis, Calciumstoffwechsel Tiere und Licht? 10

  17. optisch Schlupf vieler Wasserinsekten weniger optisch jagende Feinde höhere Luftfeuchigkeit (Cuticulaaushärtung) reduzierte Transpiration Schwarmzusammenhalt 2. Orientierung im Raum

  18. Chronobiologie biochemische Prozesse triggern Biorhythmik Gene / Proteinbiosynthese / Kryptochrome Schrittmacherzentren (Insekten optische Loben, Mollusken Retina, Vertebraten Epiphyse) circadiane Rhythmik (24 h) Licht als Zeitgeber (Tageszeit, Jahreszeit) 3. Orientierung in der Zeit 10

  19. Jahresperiodik (2 Generationen, Saisondimorphismus) Sommerform (Puppe kurzlebig,adult bei abnehmender Temperatur und Tageslänge, dunkel gefärbt) Winterform (Puppe langlebig, adult bei zunehmender Temperatur und Tageslänge, hell gefärbt) Wahrnehmung Tageslänge Licht + Temperatur W S 10

  20. typische feuergeprägte Lebensräume: mediterrane Hartlaubvegetation regelmässige Feuer verhindern dichte waldartige Vegetation 1.2.4 Feuer 251

  21. 247

  22. Korkeichenwald Korsika Chaparral Kalifornien Feuer ebenfalls häufig Steppen Savannen Tundra Taiga Kiefernwälder Eukalyptuswälder 249 ff

  23. 15

  24. natürliche Ursachen (Blitze) weltweit verbreitet / in vielen Lebensräumen Gradient der Temperatur - 300 – 700°C im Feuer - Streuauflage 100°C - 5 – 10 cm im Boden: kaum Erhöhung - neben heissen immer kalte Bereiche - d.h. Schutzmöglichkeit / Überleben Mineralisierung toter Biomasse - ersetzt / beschleunigt biotischen Abbau 15

  25. Korkeiche Quercus suber: Kork Eucalyptus: Rinde Pinus banksiana: Zapfen Erneuerungsknospen im Boden (Geophyten) Samen in der Erde (Therophyten) Regenerationsfähigkeit aus Wurzeln → Pyrrhophyten Anpassungsmöglichkeiten Pflanzen 15/101

  26. Vermeiden: Flucht Eingraben Nutzung frisch gebrannter Flächen: Melanophila acuminata (Buprestidae) Schwarze Kiefernprachtkäfer Infrarotsensoren Anpassungsmöglichkeiten Tiere 15

  27. Feuer = Sukzessionsbremse Feuerverhinderung Anhäufung von Biomasse weniger, aber heftigere Feuer Schutzgebiete verwalden Konflikt mit Mensch Waldnutzung Siedlungen Lösung: kontrolliertes Brennen (fire management, fire ecology) Problem

  28. 1.2.5 Wasser als Ressource Organismen 70 % Wasser 226

  29. Verfügbarkeit von Wasser für Organismus Wasseraufnahme, -transport, -speicher, -abgabe Pflanzen: Evapotranspiration Boden speichert elektrostatisch und kapillar Feldkapazität = max. Füllungsgrad mittlerer Bodenporen Wasserhaushalt von Organismen 17, 31

  30. osmotisch wirksame Stoffe in Zellen → osmotischer Druck → Osmoregulation Kontrolle innen / aussen Ionenkanäle / -pumpen ATP-Verbrauch, ionenselektiv z.T. Art der Ionen unwichtig, Ladungen! Gesamtkonzentration wichtig Regulation 17

  31. mit Regulation innen konstant homoiosmotisch keine Regulation tolerant innen = aussenpoikilosmotisch 19

  32. mg kg-1 Meerwasser Süsswasser • poikilohydre Organismen • Blaualgen / Algen • Pilze, Flechten, zT Moose • Dauereier von Kleinkrebsen • aride Lebensräume • homoiohydre Organismen • Zentralvakuole der Pflanzen • Cuticula, Spaltöffnungen • Wurzeln • kontrollierte Aufnahme, -abgabe • von Wasser 35 ‰ 3 ‰ Blut 9 ‰ 18

  33. poikilohydre Flechte Ramalina maciformis 35

  34. Höhere Pflanzen • - cuticuläre Transpiration • - stömatäre Transpiration • enge Kopplung mit PS • Dilemma Verhungern / • Verdursten • - diverse PS-Strategien 21

  35. Unterschiede bezüglich • Lebensraum • taxonomische Gruppen • Physiologie / Morphologie 26

  36. Ökologische Anpassungen Epiphyten (Bromelien, Orchideen) Xerophyten (aride Lebensräume) Sukkulenz (Konvergenz!) Hydrophyten (Staunässe) Halophyten (Mangroven) 21/22

  37. Tiere- Integument- Atmung Insekten Tracheensystem Landcrustaceen Kiemen in Körperhöhlen Sommerschlaf, Nachtaktivität, Eingraben Wasserrückgewinnungsmechanismen- Exkretion (Aminosäureabbau!) Ammoniak (wasserlöslich) Wassertiere Harnstoff (weniger Wasser) Säugetiere Harnsäure (kristallin) Reptilien, Vögel - Oxidationswasser (100 g Fett = 107 g H2O) 22/23

  38. 1.2.6 Biogene Elemente H2O und Kohlenstoff, N, P, S Makronährstoffe Ca, K, Mg, Na, Cl Mikronährstoffe / Spurenelemente Photosynthese: Mn, Fe, Cu, Zn, Va, Mg N-Stoffwechsel: Mn, Fe, Cu, B, Co, Mo Hämoglobin Fe Hämocyanin Cu Thyroxin J Zähne, Knochen F spezielle Enzyme mit Ni, Se Chlorophyll a Hämoglobin Thyroxin 23

  39. 24

  40. Photosynthese (s.o.) schwerer als Luft für Pflanzen potentiell limitierend (Gewächshaus!) hohe Konzentrationen am Boden, in Erdlöchern Bodenarthropoden sind oft CO2-tolerant Kohlenstoff / CO2 25

  41. 21 %, meist nicht limitierend in grosser Höhe O2-Partialdruck ↓ (40 % 5000 m) Wasserkörper: Diffusion spezifische Atmungsorgane staunasser Boden: Anpassungen (Rhizophoren) Sauerstoff 27

  42. 2. häufigstes Element der Erdkruste wenig benötigt 4wertig wie C, reaktionsträge wichtig für Kieselalgen Poaceae Herbivorenschutz Silicium 30

  43. 23 Elemente plus Strontium plus …. etwa 30 von 89 stabilen Elementen biogen einige definitiv nicht essentiell ( z.B. Hg, Pb, Cd) 30

  44. 1.2.7 Boden als Ressource Temperatur Niederschlag Klima Vegetation Gestein Bodentyp Verwitterung 30

  45. C Ausgangsgestein Rohboden: A Mineralhorizont (Hochgebirge) Ranker: +h humusangereichert (Steppenböden Osteuropas) Braunerde: + Bv verwitterter Mineralhorizont, häufigster Boden Mitteleuropas Parabraunerde: Tonauswaschung Al → Bt Pseudogley: S Stauwasser w-d Wasserstau Gley: G Grundwasser o-r oxidierend/reduzierend 31

  46. Verwitterung von Tonmineralien- verschiedene Bodenstruktur- Kationenaustauschkapazität- zu Ende verwitterte tropische Böden KAK gering --- mittel -- hoch 32

  47. Bodenfruchtbarkeit • organische Auflage des Bodens: Streu • Humus: organische Anteile des Bodens (Pflanzen- und Tierreste) • C : N Verhältnis wichtig für Abbaubarkeit • Huminstoffe (stabile Komplexe organischer Stoffe) • Wie viele / welche Nährstoffe sind im Boden? • N, P, … entscheidend für Produktivität 32

  48. Verwitterungsintensität

  49. Serpentin [Mg,Fe,Ni,Co,Cr]6Si4O10(OH)8 CH: Davos, Zermatt nur durch Spezialisten besiedelbar Serpentingrasnelke Armeria maritima serpentini Galmai-Veilchen Viola calaminaria Serpentin-Streifenfarne Asplenium Serpentinböden 33

More Related