Ökologie. Springer. C. R. Townsend J. L. Harper M. E. Begon

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1 C. R. Townsend J. L. Harper M. E. Begon Ökologie Aus dem Englischen übersetzt von J. Steidle, F. Thomas, B. Stadler, U. Hoffmeister, T. Hoffmeister Mit 3 18 überwiegend vierfarbigen Abbildungen und 25 Tabellen Springer

2 Vorwort der Übersetzer zur deutschen Ausgabe... Vorwort zur 2. englischen Auflage... Danksagung... V VII IX Teil I Einführung Ökologie - wie macht man das?... Einleitung Ebenen, Vielfalt und Exaktheit... Die Frage der Ebene Die Vielfalt ökologischer Beweisführung... Statistik und wissenschaftliche Exaktheit Ökologie in der Praxis... Die Europäische Forelle in Neuseeland - Einflüsse auf Individuen, Populationen, Lebensgemeinschaften und Ökosysteme... Sukzessionen auf aufgelassenen Äckern in Minnesota - eine Studie über Zeit und Raum Hubbard Brook - ein langfristiges Engagement von hochgradiger Bedeutung... Schaden genetisch veränderte Kulturpflanzen der Biodiversität? Eine Modelluntersuchung... Zusammenfassung Quiz Die Ökologie der Evolution... Einleitung... Evolution durch natürliche Selektion... Evolution innerhalb von Arten... Geographische Variationen innerhalb einer Art... Variation innerhalb einer Art durch vom Menschen erzeugten Selektionsdruck Adaptive Höhen und spezialisierte Abgründe... Die Ökologie der Artbildung... Was verstehen wir unter einer Art"?... Inseln und Artbildung... Die Auswirkungen von Klimaänderungen auf die Evolution und Verbreitung von Arten... Die Auswirkungen der Kontinentaldrift auf die Ökologie der Evolution

3 2.7 Die Interpretation der Ergebnisse von Evolution: konvergente und parallele Evolution Zusammenfassung Quiz www-fragen Teil II Umweltfaktoren und Ressourcen Physikalische Umweltfaktoren und die Verfügbarkeit von Ressourcen... Einleitung... Umweltfaktoren... Was meinen wir mit rauh, günstig" und extrem"? Auswirkungen von Umweltfaktoren Umweltfaktoren als Stimuli Auswirkungen von Umwel Reaktionen seßhafter Organismen Reaktionen von Tieren auf die Um Mikroorganismen in extremen Lebensräumen 112 Ressourcen der Pflanzen Wasser Mineralische Nährstoffe Tiere und ihre Ressourcen Bedarf und Bereitstellung von Nahrung Verteidigung Auswirkungen intraspezifischer Konkurrenz um Ressourcen Umweltfaktoren, Ressourcen und ökologische Nische Zusammenfassung Quiz Umweltfaktoren. Ressourcen und die Lebensgemeinschaften der Erde Einleitung Großräumige und kleinräumige geographische Muster Großräumige Klimamuster Kleinräumige Muster von Umweltbedingungen und Ressourcenverfügbarkeit Muster von Umweltbedingungen und Ressourcen in aquatischen Lebensräumen Wälder der gemäßigten Breiten Borealer Nadelwald (Taiga) und sein Übergang zur Tundra Aquatische Lebensräume Ökologie von Wasserläufen Zeitliche Muster in Umweltbedingungen und Ressourcenverfügbarkeit - Sukzession... Terrestrische Biome... Beschreibung und Einteilung der Biome Tropischer Regenwald......

4 4.5.2 Ökologie der Seen Ozeane Küsten Mündungsbereich... Zusammenfassung... Quiz www- Fragen Teil 111 Individuen. Populationen. Gemeinschaften und Ökosysteme Geburt. Tod und Wanderbewegungen... Einleitung..... Was ist ein Individuum?... Das Zählen von Individuen. Geburten und Todesfällen zung... Eine Klassifikation von Überlebenskurven... Dispersion und Wanderbewegungen... Die Dispersion bestimmt die Abundanz... Die Rolle von Wanderbewegungen... Zusammenfassung Interspezifische Konkurrenz... Einleitung..... Ökologische Auswirkungen interspezifischer Konkurrenz.. Konkurrenz zwischen Diatomeen um Silikat... Koexistenz und Ausschluß bei konkurrierenden Lachsfischen Einige grundsätzliche Beobachtungen... Koexistenz und Ausschluß konkurrierender Hummeln... Koexistenz konkurrierender Diatomeen... Koexistenz konkurrierender Nager und Ameisen. Das Konkurrenzausschlußprinzip... Heterogenität der Umwelt... Evolutionäre Auswirkungen interspezifischer Konkurrenz... Merkmalsverschiebung und Merkmalsfreisetzung bei dem Indischen Mungo... Kanadische Stichlinge... Interspezifische Konkurrenz und Struktur der Lebensgemeinschaft

5 Limitierende Ressourcen und die Regulation der Diversität in Phytoplankton-Lebensgemeinschaften... Hummeln in Colorado ,..., Aggregation verändert die Konkurrenzbeziehungen in Pflanzengesellschaften Nischendifferenzierung bei Tieren und Pflanzen.., Wie bedeutsam ist interspezifische Konkurrenz tatsächlich?... Die Häufigkeit gegenwärtiger Konkurrenz...., ,..., Konkurrenz oder reiner Zufall?... Zusammenfassung... Quiz Organismen als Lebensraum Einleitung Wirte als Habitate Das Leben auf der Oberfläche eines anderen Organismus Bewohner von Körperhöhlen Bewohner von Wirtsgeweben und Zellen., Wirte als reaktive Habitate Durch die Bewohner verursachte Änderungen des Wirtswachstums und der Wirtsgestalt..... Induzierte Veränderungen im Wirtsverhalten Immunreaktion und andere Abwehrreaktionen des Wirtes Die Verteilung und Regulation von Parasiten und Mutualisten innerhalb von Wirten und in Wirtspopulationen Lebenszyklen und Dispersion Koevolution Zusammenfassung Quiz Prädation, Beweidung und Krankheiten Einleitung Fitneß und Interaktionen mit anderen Faktoren Verhalten der Prädatoren - Suchverhalten und Übertragung Suchverhalten Die Populationsdynamik der Prädation Die grundlegende Populationsdynamik im Räuber-Beute-Verhältnis: eine Tendenz zum Kreisla Räuber-Beute-Kreisläufe in der Praxis Zyklen und Dynamik von Übervölkerung Räuber und Beute in Patches... Prädation und Struktur von Lebensgemeinschaften Zusammenfassung Quiz I

6 . Inhaltsverzeichnis Popuiationsprozesse - das große Bild Einleitung ,.. Vielfältige Einflußfaktoren auf die Dynamik von Popula Fluktuation oder Stabilität , Theorien zur Abundanz von Arten..... Schlüsselfaktorenanaiyse...., ,...,...,..., Ausbreitung, Patches und Dynamik von Metapopulationsdynamik Zeitliche Muster in der Zusammensetzung von Lebensgemeinschaften Gründer-kontrollierte und Dominanz-kontrollierte Lebensgemeinschaften I Sukzession von Lebensgemeinschaften ,,... Nahrungsnetze Indirekte und direkte Effekte , Top-down- oder Bottom-up-Kontrolle von Nahrungsnetzen Stabilität von Lebensgemeinschaften und die Struktur von Nahrungsnetzen Zusammenfassung Quiz... Muster des Artenreichtums , Räumlich variierende Faktoren, die den Artenreichtum beeinflussen...., Produktivität und Ressourcenreichtum Prädationsintensität Räumliche Heterogenität....., Extreme Lebensbedingungen Zeitlich variierende Faktoren, die den Artenreichtum beeinflussen Klimavariationen Störung... Alter des Lebensraums: evolutionsgeschichtliche Zeiträume., Gradienten des Artenreichtums Areal und Abgelegenheit des Habitats - Biogeographie von In Gradienten über die Breitengrade Gradienten über Höhe und Tiefe Gradienten im Verlauf der Sukzess on Lebensgemeinschaften Muster des Reichtums an Taxa in Fossilfunden , Bewertung der Muster im Artenreichtum Zusammenfassung Quiz Energie- und Stoffflüsse durch Ökosysteme Geographische Muster der Primärproduktion Limitierende Faktoren für die Prirnärproduktion...~ Die grundlegende Bedeutung der Effizienz des Energietransfers

7 In haltsverzeic hn is h Die relative Bedeutung des,,konsumenten"- und,,zersetzersystems"....., Zersetzungsprozesse Die Zersetzer: Bakteri Detritivoren und spezialisierte Mikrobivoren Konsumption von pflanzlichem Detritus Konsumption von Fäzes und Aas.., Stoffflüsse durch Ökosysteme Nährstoffhaushalt terrestrischer Ökosysteme Nährstoffhaushalt in aquatischen Lebensgemeinschaften Globale biogeochemische Kreisläufe Der hydrologische Kreislauf Der Phosphorkreislauf _ Der Stickstofkeislauf Der Schwefelkreislauf Der Kohlenstoffkreislauf Menschliche Einflußnahme auf biogeochemische Kreisläufe... _ Zusammenfassung Quiz www-fragen Teil IV Angewandte Aspekte in der Ökologie Nachhaltigkeit Einleitung Das Bevölkerungsproblem".... Einleitung Das Bevölkerungswachstum bis heute... Vorhersagen Zwei unvermei ntwicklungen... Wie groß ist die globale Umweltkapazität? Die Nutzung natürlich vorkommender, lebender Ressourcen Fischerei - maximaler Dauerertrag Maximaler Dauerertrag durch feste Quoten Maximaler Dauerertrag durch gleichbleibenden Aufwand Jenseits des maximalen Dauerertrages: Umweltfluk Der Anbau von Monokulturen Degradation und Erosion des Bodens Die Nachhaltigkeit von Wasser als Ressource Schädlingsbekämpfung.... Ziele der Schädlingsbekämp mische Schadensschwelle und Bekämpfungsschwelle..... Die Probleme mit chemischen Pestiziden - und ihre Vorzüge Biologische Schädlingsbekämpfung Integrierte Anbausysteme Die Vorhersage landwirtschaftlich verursachter globaler Umweltveränderungen Zusammenfassung Quiz

8 Umweltverschmutzung Einleitung... Urbane Umweltverschmutzung Erd- und Feuerbestattung... Fäzes, Urin und andere urbane Abfallstoffe... Umweltverschmutzung durch Landwirtschaft... Intensive Nutztierhaltun Nitrat Pestizide Luftversc Kohlenstoffdioxid - ein Hauptfaktor de Der Treibhauseffekt Saurer Regen Abnahme der Ozonschicht Radioaktive Strahlung Bergbau und Gesteinsabbau Restaurationsökologie Zusammenfassung Quiz Naturschutz... Einleitung Bedrohungen für das Überleben von Arten... Übernutzung Habitatzerstörung Eingeführte Arten Mögliche genetische Probleme in kleinen Populationen... Welche Risiken gibt es? Populationsdynamik in kleinen Populationen... Gefahren für Lebensgemeinschaften Angewandter Naturschutz... Ar tenschutzprogramme Ex-situ-Artenschutz Renaturierungsökologie... Zum Schluß: ein therapeutischer Ansatz für den Naturschutz... Zusammenfassung... Quiz www- Fragen Literatur Sachwortverzeichnis XVll