Ökologie. Grundlagen Standorte Anwendung. Eugene P.Odum. übersetzt und bearbeitet von Jürgen Overbeck. 3., völlig neubearbeitete Auflage

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1 Ökologie Grundlagen Standorte Anwendung Eugene P.Odum übersetzt und bearbeitet von Jürgen Overbeck 3., völlig neubearbeitete Auflage 222 Abbildungen 62 Tabellen 1999 Georg Thieme Verlag Stuttgart- New York

2 VIII Inhalt 1 Einführung Ökologie - ihr Verhältnis zu anderen Wissenschaften und ihre Bedeutung für die menschliche Zivilisation Ebenen der Organisation, Hierarchie 2 2AA 1.3 Organisationsstufen und öko- 345 logische Eigenschaften Reduktionismus und Holismus Verschiedene Modelle 5 2 Ökosystem Konzepte des Ökosystems Struktur des Ökosystems Untersuchung von Ökosystemen Der Teich Das Einzugsgebiet Die Wiese Das MikroÖkosystem Raumfahrt als Ökosystem Die biologische Kontrolle der geochemischen Umwelt: Die Gaia-Hypothese Globale Produktion und Abbau Arten des Abbaus und abbauende Organismen Abbau: Ein Überblick Kybernetik und Stabilität (Homöostase) von Ökosystemen Klassifizierung von Ökosystemen Energie in ökologischen Systemen 42 y Übersicht über fundamentale Konzepte zur Energetik: 4.5 Das Entropie-Gesetz Die Energie als Umwelt Konzept der Produktivität Messungen der Primär- 4.8 Produktion Nahrungsketten, Nahrungsnetze und Trophiestufen 69 Größe der Organismen in der Nahrungskette 82 Die Detritusnahrungskette 83 Anreicherung toxischer Stoffe in den Nahrungsketten 84 Ökologischer Wirkungsgrad 85 Die Rolle der Konsumenten in der Dynamik der Nahrungsnetze 87 Isotopen als Hilfsmittel bei der Untersuchung von Nahrungsketten 88 Qualität der Energie 89 Stoffwechsel und Größe der Individuen 90 Trophiestruktur und ökologische Pyramiden 91 Energetik der Ökosysteme 96 Prinzipien und Konzepte der biogeochemischen Kreisläufe 103 Muster und grundlegende Typen der biogeochemischen Kreisläufe 103 Stickstoffkreislauf 104 Übersicht über den globalen Stickstoffkreislauf 108 Der Phosphorkreislauf 109 Der Schwefelkreislauf 110 Quantitative Untersuchung der biogeochemischen Kreisläufe Biogeochemie des Wassereinzugsgebietes 114 Der globale Kreislauf von CO 2 undh 2 O 116 Der Sedimentkreislauf 121 Kreislauf der nicht lebenswichtigen Elemente 122 Kreislauf organischer Wirkstoffe Der Nährstoffkreislauf in den Tropen 124

3 IX 4.9 Wege der Nährstoffwiederverwertung Der Rückführungs-Index Konzept der limitierenden Faktoren Liebigs Gesetz des Minimums Shelfords Gesetz der Toleranz Faktorenkompensation und Ökotypen Kombiniertes Konzept der limitierenden Faktoren Existenzbedingungen als regulierende Faktoren Kurze Übersicht über physikalische Faktoren als wichtige limitierende Faktoren Temperatur Strahlung: Licht Wasser Atmosphärische Gase Biogene Salze: Grundnährstoffe und Spurenelemente Strömungen und Drücke Boden Feuer als ökologischer Faktor Mikrostandorte Ökologische Indikatoren Prinzipien und Konzepte zur Organisation der Gemeinschaft Das Konzept der biotischen Gemeinschaft Klassifizierung innerhalb der Gemeinschaft und Konzept der ökologischen Dominanz Analyse der Gemeinschaft Artendiversität, Stabilität und genetische Diversität in Gemeinschaften Muster der Gemeinschaften Ökotone und das Konzept des Randeffekts Paläoökologie: Die Gemeinschaftsstrukturen in vergangenen Zeitaltern Populationsökologie Eigenschaften der Population Populationsdichte und Indices der relativen Abundanz Grundkonzepte zur Wachstumsrate Natalität (Geburtenrate) Sterblichkeitsrate (Mortalität) Altersverteilung in der Population Die natürliche innere Vermehrungsrate Wuchsform der Population und Konzept der Kapazität Populationsfluktuationen und zyklische" Oszillationen Beispiele für verschiedene Typen der Veränderungen der Populationsdichte Theorien zur Entstehung starker Fluktuationen Konzepte des dichte-unabhängigen und dichte-abhängigen Mechanismus in der Populationskontrolle Ausbreitung der Population (Dispersal) Der Energiefluß in der Population oder Biogenergetik Populationsstruktur: innere Verteilungsmuster oder Dispersion Populationsstruktur: Gruppenbildung und Allee's Prinzip Die Struktur der Population: Isolation und Territorialität Energieverteilung und Optimierung: r- und K-Selektion 240 IM Zusammenfassung: Lebensgeschichte, Ablauf und Strategie Typen der Wechselwirkung zwischen zwei Arten Negative Wechselwirkungen: zwischenartliche Konkurrenz Negative Wechselwirkungen: Raub, Herbivorie, Parasitismus und Allelopathie (Antibiose) Positive Wechselwirkungen: Kommensalismus, Kooperation und Mutualismus 261

4 8 Die Art und das Individuum im Ökosystem Das Konzept des Standorts, der ökologischen Nische und Gilde Ökologische Äquivalente Merkmalsverschiebungen: Sympatrie und Allopatrie Natürliche Selektion: Allopatrische und sympatrische Artbildung Künstliche Selektion: Domestikation Biologische Uhren Grundmuster des Verhaltens Regulierendes und kompensierendes Verhalten Soziales Verhalten Entwicklung und Evolution des Ökosystems Die Strategie der Ökosystementwicklung Bioenergetik der Ökosystementwicklung Vergleich der Sukzession im Labor-Mikrokosmos und im Wald Allogene versus autogene Einwirkungen Nahrungsketten und Nahrungsnetze Diversität und Sukzession Der Kreislauf der Nährstoffe Verdrängung von Arten Einige theoretische Betrachtungen Das Konzept der Klimax Bedeutung der Theorie der Ökosystementwicklung für die Ökologie des Menschen Pulsstabilität Das Kompartimentmodell Evolution der Biosphäre Koevolution Gruppenselektion Systemökologie, Erfassung der Systeme und mathematische Modelle in der Ökologie Die Natur mathematischer Modelle Die Ziele der Modellbildung Die Struktur mathematischer Modelle Das grundlegende mathematische Rüstzeug beim Bau von Modellen Analyse der Eigenschaften von Modellen Über die Entwicklung von Modellen Süßwasserökologie - Limnologie Süßwasser als Standort: Typen und begrenzende Faktoren Temperatur Sichttiefe Im Wasser gelöste Gase Ionengehalt des Süßwassers Ökologische Klassifizierung der Süßwasserorganismen Gemeinschaften stehender Gewässer Gemeinschaften des Litorals Produzenten Konsumenten Gemeinschaften des freien Wassers (Pelagial) Produzenten Konsumenten Gemeinschaften der Tiefenzonen der Gewässer (Hypolimnion und Profundal) Seen Schichtungen in Seen - das klassische Muster der Temperaturverteilung Einteilung der Seen nach Zirkulationstypen Geographische Verteilung der Seen Klassifizierung der Seen Oligotrophe bis eutrophe Seen Spezielle Seetypen Wasserspeicher Fließgewässer 360

5 XI Allgemeiner Vergleich von Fließwasser und stehenden Gewässern Fließwassergemeinschaften Längsgliederung in Flüssen Drift im Fließgewässer Emergenz Besiedlungsdynamik Das Saprobiensystem Quellen Ein Kapitel aus der angewandten Limnologie Marine Ökologie Die marine Umwelt Die marinen Biota Zonierung des Meeres Quantitative Untersuchung des Planktons Gemeinschaften der marinen Umwelt Produzenten: Phytoplankton Produzenten: Phytobenthos Konsumenten: Zooplankton Antarktischer Krill Konsumenten: Benthos Konsumenten: Nekton Ein marines Sedimentprofil Mangroven und Korallenriffe Tiefseefauna Verbreitung der hauptsächlichen terrestrischen Gemeinschaften, der Biome Die Tundra Nordische Koniferenwaldbiome Feuchte temperierte (mesothermale) Koniferenwaldbiome Temperierte Laubwaldbiome Immergrüne subtropische Laubwaldbiome Temperierte Graslandbiome Tropische Savannenbiome Wüstenbiome Hartlaubgehölz-Biome Pinon-Wacholder-Biome Tropische Regenwaldbiome Tropische Strauch- und Laubwaldbiome Zonierung in Gebirgen Bedeutung der historischen Auffassung 444 Englisch-deutsches Verzeichnis von Fachbegriffen. Deutsch-Englisches Verzeichnis von Fachbegriffen Ökologie der Ästuare Definition und Einteilung Biota und Produktivität 410 Sachverzeichnis Die terrestrische Umwelt Die terrestrischen Biota und biogeographischen Regionen Die allgemeine Struktur terrestrischer Gemeinschaften Autotrophe Phagotrophe - Makrokonsumenten Saprophyten - Mikrokonsumenten Das Subsystem Boden Das Subsystem Vegetation Naturschutz 423