Ökologie Das thermische Mosaik der Umwelt eines Landtieres

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1 Ökologie Wechselbeziehung h 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 (informationelle Umwelt) Populationssystem (kommunikative Umwelt) Wechselbeziehung zwischen Population und Biogeozönose 1

2 Strukturbild der Organismus- Umwelt-Beziehung aus der Sicht der Verhaltensbiologie. Nichtinformationelle Beziehungen mit starkem schwarzen Pfeil gekennzeichnet, informationelle mit dünnem Pfeil. GUI Tier Tier Biotische Faktoren Trophische Faktoren Abiotische Faktoren Umwelt Wechselbeziehung zwischen dem tierischen Organismus, den trophischen, abiotischen und biotischen Umweltfaktoren 2

3 Lebensraum Biotop: Areal und für den Organismus relevante Umweltfaktoren Habitat = Biotop abgrenzbare 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 -Licht -Temperatur -Wasser -Salzgehalt biotische Faktoren -Nahrung -Artgenosse -Tiere anderer Arten -Mensch 3

4 Physiologische Prozesse bei variierenden Umweltbedingungen können optimal nur in bestimmten Toleranzbereichen ablaufen. Organismen existieren in Toleranzbereichen. = fundamentale Nische Zunahme Temperaturbereich d. Behaglichkeitszone Temp.-differenz Regenmenge Windstärke A B Temperatur C A = Behaglichkeitszone: 4 16 o C 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 4

5 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: Behaglichkeitstemperatur: Temperaturbereich mit niedrigstem Stoffwechsel Untere Grenze der thermisch neutralen Zone Vorzugsbereich Optimaltemperatur: Für die Produktion effektivster Temperaturbereich Hohe Temperatur ØTemperatur thermisch neutrale Z. Anteil der kalorigenen Energie an der Gesamtenergie Niedrige Temperatur 5

6 Stalltemperatur Feuchte Intensität der Luftbewegung Bewegungsrich tung der Luft Keimgehalt Stallklima Staub Schadgase Art der Fäkalienbeseitigung Beleuchtungsverhältnisse Oberflächentemperatur der Bauteile (Isolationswirkung) Sangesbeginn der Vögel (im März) in Abhängigkeit von der Helligkeit 6

7 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! 7

8 Ökologische Nischen Fundamentale Nische: Temperatur Sauerstoffgehalt Salzgehalt Futtergrundlage Temperatur A B Schutz C Beuteangebot 8

9 Bsp. grabende, insektenfressende Säuger Europa: Australien: Maulwürfe Tl Talpa Notorycter Abstammung von verschiedenen Verwandtschaftsgruppen Nordamerika: Scalopur 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 9

10 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 Vergesellschaftung Dispersal Territorialität 10

11 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. 11

12 Ameisenpopulationen: A mit strenger Territorialbildung B 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 12

13 Beschreibung einer Population: Populationsdichte Populationsdynamik Wachstumsrate Geburtenrate 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 Pyramidenform zunehmende Population Glockenform stabile Population Urnenform abnehmende Population Grundtypen des Altersaufbaus menschlicher Populationen. 13

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15 Regulation des Populationswachstums: 1. Abundanz.exogene Faktoren wirken begrenzend! 2. Dichteabhängige Selbstbegrenzung Dichterhöhung erhöht Wirkung bestimmter Faktoren A.Ausgangspopul. Ausgangspopul wächst arithmetisch 1 Mio/ Jahr Trägheit d. Bevölkerungswachstums B Ausgangpopul. wächst exponentiell 1%/ Jahr 1 Ersatzfortpflanzung (2 Kinder /Paar) C... 2% / Jahr 0-Wachstum Grund: sehr hoher Anteil Menschen im Exponentielles / arithmetisches Wachstum reproduktiven Phase u. davor Vergleichsweise wenig senile Menschen. 15

16 Populationswachstum Ökologische Konkurrenz Umweltwiderstand Ziel: Überwindung des Umweltwiderstandes Methode: Regulation 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 16

17 B 1 B 2 allopatrisch sympatrisch Leben in verschiednen Regionen Merkmalsverschiebung durch interspezifische Konkurrenz bei Wüstenameisen (Cataglyphis) Merkmal: Körpergröße (mit der Beutegröße korreliert) A.C. albicans B..C. bicolor: Populationen, die allopatrisch (B1) oder sympatrisch (B 2 ) mit C. albicans leben. C..C. fortis, die in dem für sie typischen Salzbodenhabitat stets als einzige Cataglyphis-Art vorkommen Aktinie u. Clownfisch 17

18 Synökologie (Synökie) Allianz Symbiose Mutualismus 1 Herde Räumliches Zusammenleben Förderung der Arten durch best. Verhaltensweisen 2 Arten Erhalt des Zusammenlebens durch best. Handlungen Schutz Leben meist getrennt Schaf - Ziege Pansenbakterien Blütenpflanzen Strauß - Antilope Insekten Vögel Übergänge Faktoren, die die aktuelle Gefährdung einer Art bedingen 18

19 Wachstumsrate d. Art 2 1 Ressourcenmenge R 1 Bei R 1 bzw. R 2 = 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. er Zahl der Räube Beute Veränderung der Individuenzahl n. LOTKA - VOLTERRA-Modelle 19

20 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) 20

21 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 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 21

22 Schweineläuse Ektoparasiten Psoroptes Chorioptes Sarcoptes Demodex Milben beim Rind 22

23 Kreislauf des Schweine- Lungenwurms; Natürliche Größe Sphaerularia: weibliches Tier mit ausgestülpten Uterus, dessen Wand aus hexagonalen Epithelzellen besteht; Länge des Weibchens 1 mm, Länge des Uterus bis über 1 cm 23

24 Einfluss von Trächtigkeit und Laktation auf die Anzahl ausgeschiedener Parasiteneier 24