4 Dynamik ökologischer Systeme

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Karin Meinhardt
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1 4 Dynamik ökologischer Systeme 4.1 Populationen 4.2 Interaktion von Populationen 4.3 Entwicklungsmuster der adaptiven Zyklen

2 4.1 Populationen Allgemeine Merkmale (i)definition (ii)umweltbezug (iii)verhalten (iv)interne Differenzierung

3 4.1 Populationen Allgemeine Merkmale (i)definition Eine Population umfasst die Gesamtheit der Mitglieder einer durch besondere Merkmale auf eine Lebensumgebung abgestimmten Spezies

4 4.1 Populationen Allgemeine Merkmale (ii)umweltbezug Spezies sind das Resultat eines sehr langen Evolutionsprozesses Im Rahmen dieses Evolutionsprozesses erfolgt eine genotypische und phänotypische Anpassung an die Bedingungen einer gegebenen natürlichen Umgebung Die genotypische Anpassung wird durch das Zusammenwirken von Replikation und Mutation bewirkt Die phänotypische Anpassung verweist auf begrenzte Möglichkeiten zur Verarbeitung von Erfahrungen

5 4.1 Populationen Allgemeine Merkmale (iii)verhalten (An-)Triebe für das Verhalten Unterschied zwischen Antrieb und Ziel Nahrungssuche Vermehrung Überwiegend reaktives Verhalten Dominanz von genetisch determinierten Automatismen (Begrenzte) Fähigkeit zur Anpassung an veränderte Umweltbedingungen (Begrenzte) Lernfähigkeit

6 4.1 Populationen Allgemeine Merkmale (iv)interne Differenzierung Gleichartigkeit der Verhaltensmuster als Überlebensproblem Unterschiede in Bezug auf Alter und Ausstattung Lokale Verteilung/Wanderung

7 4.1 Populationen Modell des Regenerationsverhaltens (i)elemente (ii)regenerationsfunktion

8 4.1 Populationen Modell des Regenerationsverhaltens (i)elemente Fokus auf Reproduktionsziel Einfluss der Umwelt: Kapazitätsgrenze Unterschied zwischen Bestandsgrößen und Flussgrößen

9 4.1 Populationen Modell des Regenerationsverhaltens (ii)regenerationsfunktion Annahme einer bestandsabhängigen Vermehrung Einfluss der Distanz zur Kapazitätsgrenze auf den Zusammenhang zwischen Bestand und Vermehrung Verwendung der Methode Differentialgleichung Ansatz: mit: R Ressource g Wachstumsrate KAP Kapazitätsgrenze dr dt = gr(1 R KAP )

10 4.1 Populationen Modell des Regenerationsverhaltens (ii)regenerationsfunktion Zuwachs 5 dr KAP Bestand R

11 4.1 Populationen Modell des Regenerationsverhaltens (iii)regenerationspfade R(0)= R(0)= R 7.5 R t t g 15 KAP R 7.5 R t t

12 4.2.1 Populationen in Ökosystemen (i)unterscheidung in die Funktionsgruppen: Produzenten, Konsumenten und Destruenten (ii)interaktion der Spezies innerhalb und zwischen den Funktionsgruppen (iii)art der Interaktion

13 4.2.1 Populationen in Ökosystemen (i)unterscheidung in die Funktionsgruppen: Produzenten, Konsumenten und Destruenten (Quelle: Nebel/Wright 1998, p. 34)

14 4.2.1 Populationen in Ökosystemen (i)unterscheidung in die Funktionsgruppen: Produzenten, Konsumenten und Destruenten /Forts. A-H-L-Sphäre Produzenten Konsumenten anorganische Stoffe Destruenten Humus

15 4.2.1 Populationen in Ökosystemen (ii)interaktion der Spezies innerhalb und zwischen den Funktionsgruppen Beispiel Interaktion innerhalb einer Funktionsgruppe: Löwe und Zebra Beispiel Interaktion zwischen den Funktionsgruppen: Vieh und Weide

16 4.2.1 Populationen in Ökosystemen (iii)art der Interaktion Symbiose Wettbewerb Räuber/Beute-Verhältnis

17 4.2.2 Räuber/Beute Systeme (i)allgemeine Merkmale (ii)konservative vs. kontrahierende ( dissipative ) Systeme (iii)folgerungen

18 4.2.2 Räuber/Beute Systeme (i)allgemeine Merkmale Vereinfachungen gegebene genetische Ausstattung keine phänotypische Differenzierung (Alter, Ortsbezug usw.) Ausschließen zufälliger Einflüsse (deterministischer Ansatz)

19 4.2.2 Räuber/Beute Systeme (i)allgemeine Merkmale/Forts. Einflussfaktoren für die Dynamik populationsinterne Faktoren (Geburt/Tod) Interaktionsfaktoren Asymmetrisches Ernteverhältnis R 1 R 2

20 4.2.2 Räuber/Beute Systeme (i)allgemeine Merkmale/Forts. Darstellung der Interaktionspfade Zeitraumdarstellung Phasenraumdarstellung 3D Darstellung

21 4.2.2 Räuber/Beute Systeme (i)allgemeine Merkmale/Forts. Darstellung der Interaktionspfade/Forts. R t R

22 4.2.2 Räuber/Beute Systeme (ii)konservative vs. elastische ( dissipative ) Systeme Allgemeiner Ansatz dr dt dr dt 1 2 f 1 2 (R (R ) h ) h Konservatives System f 1 r 1 R 1 Elastisches System R1 f 1 r1r 1(1 ) KAP f (R (R 1 1,R,R 2 2 ) )

23 4.2.2 Räuber/Beute Systeme (ii)konservative vs. elastische ( dissipative ) Systeme Beispiel konservatives System R 1, 2 R 8 R t R1

24 4.2.2 Räuber/Beute Systeme (ii)konservative vs. veränderliche ( dissipative ) Systeme Beispiel dissipatives System R 1, R R t R1

25 4.2.2 Räuber/Beute Systeme (iii)folgerungen unterschiedliche Ordnung R 2 Stabilität/Instabilität Ordnungsgebiete (Attraktorbassins) R 1

26 4.2.2 Räuber/Beute Systeme (iii)folgerungen Stabilitätsorientierte Sichtweise ausschließliche Betrachtung der speziellen Gleichgewichtsordnung Stabilität als Zeitbedarf für die Rückkehr zum Gleichgewicht bei externer Störung Normalfall der globalen Stabilität strikte Trennung zwischen System und Umwelt: exogene gegebene Parameter

27 4.2.2 Räuber/Beute Systeme (iii)folgerungen Stabilitätsorientierte Sichtweise/ Beispiel R R1

28 4.2.2 Räuber/Beute Systeme (iii)folgerungen Resilienzorientierte Sichtweise Betrachtung unterschiedlicher Ordnungen (GG, Zyklus, Chaos ) Resilienz als Störungsrobustheit in Bezug auf einen gegebenen Ordnungszustand Normalfall der lokalen Stabilität fließender Übergang zwischen System und Umwelt: quasi-endogene Dynamik der Parameter

29 4.2.2 Räuber/Beute Systeme (iii)folgerungen Resilienzorientierte Sichtweise/ Beispiel

30 4.3 Entwicklungsmuster der adaptiven Zyklen (i)komplexitätsmerkmal Hierarchie/Skalenvielfalt Beispiel borealer Wald Fleck Bereich Gebiet Filtereffekt und Beschränkungseffekt zwischen den Hierarchieebenen

31 4.3 Entwicklungsmuster der adaptiven Zyklen (ii)von der Sukzession zur Adaption traditionelle Sukzessionsvorstellung über die Entwicklung der Arten Verknüpfung der Entwicklung der Arten mit der kreativen (Zer)Störung Negativer Zusammenhang zwischen der Vernetzungsdichte und der Stabilität der Arten Folgerungen Biomasse/Bioenergie REORGANISATION IV < KONSERVIERUNG II > > I EXPLOITATION < III FREISETZUNG Verflochtenheit

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