Taschenlehrbuch Biologie. Ökologie Evolution. Herausgegeben von Katharina Munk

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1 Taschenlehrbuch Biologie Ökologie Evolution Herausgegeben von Katharina Munk Unter Mitarbeit von Ulrich Brose Inge Kronberg Bernhard Misof Gunvor Pohl-Apel Stefan Scheu Martin Schlegel Stephanie Schmidt Michael Schmitt Harald Schneider Johannes Steidle 329 Abbildungen 35 Tabellen Georg Thieme Verlag Stuttgart New York

2 Inhaltsverzeichnis XI Inhaltsverzeichnis Ökologie und Evolutionsforschung - Wissenschaft zum Überleben l / Ökologie der Individuen: Umweltbedingungen, Ressourcen, Nischen und Verbreitungsgebiet Umweltbedingungen Temperatur Umweltfaktor Salzgehalt Umweltfaktor Säuregrad Umweltfaktor Druck Ressourcen Raum Sonnenlicht Wasser Sauerstoff Kohlendioxid Mineralstoffe und Boden Biotische Ressourcen Nischen Toleranzbereiche Ökologische Fundamental- und Realnische Verbreitungsgebiet Verbreitungstypen Umweltbedingungen als Steuergrößen Ausbreitungslimitierung MakroÖkologie 75.-:' Ökologie von Populationen: Wachstum, Interaktionen und Dynamik Populationen und ihre Struktur Populationsdichte Verteilung (Dispersion) Lebenszyklen und Altersstruktur Populationsgenetik Polymorphismus und genetische Variabilität Das Hardy-Weinberg-Gleichgewicht Veränderung durch Selektion Veränderungen durch Mutationen 92

3 XII Inhaltsverzeichnis 3.3 Populationsdynamik Exponentielles und logistisches Wachstum Ökologische Strategien Metapopulation Intra- und interspezifische Konkurrenz Konkurrenz-Ausschlussprinzip Optimales Verhalten Chemische Signale in Interaktionen zwischen Organismen Trophische Beziehungen Trophische Strategien Generalisten und Spezialisten Bottom-up und Top-down Koevolution in trophischen Beziehungen Infochemikalien in trophischen Beziehungen Destruenten und ihre Nahrung Pflanzen-Herbivoren-Beziehungen Räuber-Beute-Beziehungen Parasit-Wirts-Beziehungen Parasitoid-Wirts-Beziehungen Modelle trophischer Beziehungen Symbiosen und Parabiosen Symbiose Parabiosen 153 Ökologie der Gemeinschaften Räumliche und zeitliche Struktur von Gemeinschaften Grenzen von Biotopen Räumliche Struktur von Gemeinschaften Zeitliche Struktur von Gemeinschaften Biodiversität Beschreibung und Quantifizierung von Diversität Diversitäts-lndizes Abundanzverteilungen 16E Artenzahlen 17C Biodiversität und Ökosystemfunktion \7~, 4.3 Biokomplexität 18( Trophische Ebenen und Nahrungsketten 18: Wer kontrolliert wen: Bottom-up- oder Top-down-Kontrolle 18: Nahrungsnetze 18' Stabilität 18

4 Inhaltsverzeichnis XIII 4.4 Ökosysteme Stoffkreisläufe Energiefluss und Produktion 192 Ökologie der Naturräume Biomtypen Marine Ökologie Hochsee und Flachmeer Tiefsee Brackwasserregionen Litoral 207" 5.3 Limnologie Stehende Gewässer Fließgewässer Moore Grundwasser Terrestrische Ökologie Immergrüne tropische Regenwälder (Hylaea) Subtropische und gemäßigte Trockenwälder (Skleraea) Sommergrüne Laubwälder (Silvaea) Boreale Nadelwälder (Taiga) Tropische und subtropische Grasfluren (Savannen) Gemäßigte Grasfluren (Steppe) Arktische Buschlandschaften (Tundra) Hitze- und Trockenwüsten Kältewüsten Kulturlandschaften 235 Humanökologie Mensch und Umwelt Bevölkerungswachstum Anthropogene Auswirkungen auf Atmosphäre und Klima Der anthropogene Treibhauseffekt Ozongehalt der Tropo- und Stratosphäre Saurer Regen Anthropogene Auswirkungen auf das Trinkwasser Anthropogene Belastungen des Bodens Auswirkungen auf die Biodiversität Konventionen und Gesetze Naturschutz in Deutschland 269

5 XIV Inhaltsverzeichnis Evolution der Lebewesen Evolutionstheorie Arten, Artwandel und Entstehung von Arten Hierarchien der Evolution: Von Mikround Makroevolution Entfaltung und Veränderung des Phänotyps Entfaltung und Veränderung des Genotyps Integration von Evolution und Entwicklungsbiologie Integration von Evolution und Ökologie, einschließlich Koevolution Entfaltung der Vielfalt des Lebens Retikulate Evolution und Entfaltung von geschlechtslosen Linien Interdisziplinärer Ansatz der Evolutionsbiologie Paläontologie Biogeographie Taxonomie und Systematik Evolutionstheorie und Welterklärungen Eine kurze Geschichte des Lebens 310 Phylogenetik Ordnung in der Vielfalt Die binominale Nomenklatur Die Methode der Phylogenetischen Systematik Die Homologie-Vermutung Unsicherheiten in der Homologie-Bewertung Feststellung der Lesrichtung Das Parsimonie-Prinzip Computergestützte Phylogenetik Spezielle Aspekte von molekularen Merkmalen Datierung von Artspaltungen Verschiedene Schulen" der Systematik Phylogenetische Systematik Evolutionäre Klassifikation Numerische Taxonomie 350 Evolution des Homo sapiens Voraussetzungen für die Evolution der Hominini Der Stammbaum der Hominini Unklarheiten in der Hominini-Evolution 362

6 Inhaltsverzeichnis XV Der Neandertaler Der Homo sapiens Die Entwicklung der Sprache Die Entstehung des Lebens Entstehung des Kosmos und unseres Sonnensystems Chemische und präbiologische Evolution Abiotische Bildung organischer Moleküle Abiotische Bildung von Makromolekülen Informationsträger als Voraussetzung des Lebens Evolution des Stoffwechsels Was ist Leben? Die Merkmale des Lebendigen 382 Einzellige Eukaryoten (Protisten) Evolution und Phylogenie der Eukaryota Hypothesen zur Evolution der Eukaryotenzelle Intertaxonische Rekombinationen (Zellfusionen) komplizieren die Stammesgeschichte der Eukaryota Hypothesen zur Phylogenie der Großgruppen Biogeographische Muster einzelliger Eukaryota Vorstellung der Großgruppen Excavata Chromalveolata Archaeplastida Rhizaria Amoebozoa Opisthokonta 448 Bildquellen 453 Sachverzeichnis 459