Populationswachstum 11/2

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3 Dieses exponentielle Wachstum setzt einen konstanten Wert für r voraus Das bedeutet konstante Geburten-und Sterberate Mit steigender Populationsgröße steigt aus unterschiedlichen Gründen die Sterberate aber an Damit verändert sich die Wachstumsrate, die sich dem Wert 0 nähert Dadurch wird das exponentielle Wachstum gebremst, bis es zu Ende ist Die Population hat jetzt ihr Populationsgleichgewicht erreicht, die Populationsgröße bleibt konstant Geburtenrate und Sterberate sind gleich

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5 Populationswachstum Verändern sich diese Bedingungen nicht mehr, dann kann eine Population diesen Zustand lange beibehalten: stationäre Phase Nach der stationären Phase kann es auch zum Schrumpfen und Absterben der gesamten Population kommen: Absterbephase

6 Populationswachstum Bei Populationen mit großen Wachstumsraten schwanken die Individuen sehr stark um den Grenzwert K Populationen mit geringen Wachstumsraten reagieren wesentlich träger, die Individuenzahlen schwanken viel weniger um den Grenzwert

7 Sind Natalität und Mortalität gleich, beträgt das Wachstum 0 Daraus ergeben sich unterschiedliche Überlebensstrategien: Erhöhung der Geburtenrate: Bei sehr hoher Sterblichkeit bzw. hohen Überlebensrisiken kann ein Überleben nur durch hohe Geburtenraten ausgeglichen werden Sie sind bevorzugt in Habitaten mit sehr stark schwankenden Faktoren (Pfützen, Überschwemmungsflächen) Unter kurzzeitig günstigen Bedingungen sind Arten mit hohen Wachstumsraten (r-werte) begünstigt (r-strategen)

8 Beispiele: Flugsamen Larven festsitzender Tiere Hoch spezialisierte Parasiten Tiere mit fehlender Brutfürsorge bzw. zahlreichen Feinden Der Spulwurm im Darm des Menschen legt jährlich 70 Mio. Eier, das 1700-fache seines Körpergewichts

9 Senkung der Sterberate: Bei geringer Geburtenrate kann durch Brutfürsorge, hohe Konkurrenz-bzw. Verteidigungsfähigkeit der Bestand gesichert werden So muss eine Blaumeise im Jahr noch mindest Junge aufziehen, während einem Steinadler die Aufzucht eines Jungtieres reicht Geburtshelferkröten legen wesentlich weniger Eier als andere Amphibien Das Stichlingsweibchen und der Maulbrüter legen ebenfalls weniger Eier als andere Fische Sie besiedeln meist stabile Ökosysteme, in denen eine rasche Vermehrung zu Kalamitäten führen könnte. Sie berücksichtigen die Umweltkapazität (K) K-Strategen

10 Regulierung der Bestandesdichte Populationen unterliegen ständigen Größen-und Dichteschwankungen Ein erreichter Gleichgewichtszustand wird in der Natur nur selten lange erhalten bleiben Als dichteregulierende Faktoren wirken vor allem wachstumshemmende Faktoren Sie erhöhen meist die Sterberate und wirken so wachstumsbegrenzend

11 Regulierung der Bestandesdichte die das Wachstum behindern Je stärker die Populationsdichte den Grenzen des Wachstums nähert, desto intensiver wirken Faktoren, die das Wachstum behindern Die Gesamtheit dieser Faktoren nennt man Umweltwiderstand Wachstumsstillstand unter der Kapazitätsgrenze: logistisches Wachstum Es kann aber auch nach erheblichem Überschießen zu einem fast vollständigen Zusammenbruch kommen Schwankungen in der Individuenzahl: Massenwechsel

12 Dichteunabhängige oder abiotische Faktoren Zu ihnen zählen vor allem klimatische Faktoren: Temperatur (strenge und kalte Winter, Hitzeperioden) Wasser (Überschwemmungen, Dürreperioden) Starke Winde (Stürme etc.) Sie sind unabhängig von der Dichte einer Population

13 Konkurrenz um Nahrung, Lebensraum, Nist-und Brutplätze, Geschlechtspartner Territorialität Aggressivität Fressfeinde Krankheiten und Parasiten Gedrängefaktor Stress Für die Regulierung der Bestandesdichte sind vor allem Faktoren wichtig, die durch das Anwachsen der Dichte in ihrer Wirkung verstärkt werden

14 Intraspezifische Konkurrenz Individuen einer Art konkurrieren immer um die gleichen ökologischen Nischen Je spezieller die ökologische Nische, desto spezieller die Anpassung, desto stärker die Konkurrenz, da praktisch keine Ausweichmöglichkeiten vorhanden sind

15 Territorialität Angeborene Verhaltensmuster führen zu Rangordnungs- und Aggressionsverhalten Dazu gehört auch die Abgrenzung bestimmter Reviere oder Territorien Dadurch wird der zur Verfügung stehende Lebensraum gleichmäßig aufgeteilt Die vitalsten Tiere besetzen die besten Reviere, die Schwächeren besetzen schlechtere oder kleinere Reviere oder werden ganz vertrieben Dadurch werden ihre Fortpflanzungschancen stark eingeschränkt Dichtebegrenzender Faktor

16 Beispiel: Anzahl der Meisen in einem Biotop ist begrenzt durch Anzahl der Nistplätze Durch Anbringen künstlicher Nistkästen lässt sich die Anzahl der Meisen beträchtlich erhöhen Diese kann dann aber zum Nahrungsmangel führen So verhindert eine begrenzte Anzahl von Individuen eine Überweidungeines Lebensraumes und sichert allen eine ausreichende Nahrungsgrundlage

17 Gedrängefaktor Sozialer Stress In artenarmen und daher meist sehr instabilen Ökosystemen kommt es bei einigen Arten zur Massenvermehrung: Feldmäuse können bei guter Nahrungsgrundlage in einem Jahr in 3-5 Würfen Nachkommen hervorbringen Ist ein Biotop übervölkert können keine genügend großen Territorien mehr gehalten werden, der Individualabstand wird ständig unterschritten Es kommt zu sozialem Stress

18 Beschleunigung des Herzschlages Anstieg des Blutdrucks Freisetzung von Blutzucker aus der Leber Verstärkte Ausschüttung von Hormonen der Nebennierenrinde (Adrenalin) Sie bewirken oben beschriebene Symptome und hemmen gleichzeitig die Ausschüttung von Wachstums- und Geschlechtshormonen

19 Länger anhaltender Stress führt zu: Vergrößerung der Nebennierenrinde Gewichtsverlust Magen- und Darmgeschwüre Geringere Widerstandsfähigkeit gegen Infektionen Nierenversagen Verzögerung der Geschlechtsreife Verringerte Fruchtbarkeit der Weibchen Verringerte Zeugungsfähigkeit der Männchen Erhöhte Jungensterblichkeit Ausfall der Brutpflege Kannibalismus Alle diese Faktoren wirken letztendlich dichteregulierend

20 Beispiele: Schweine sterben auf dem Transport an der Verkrampfung der Nierenkapillaren Sikahirsche: 1916 wurden auf der James-Insel vor Maryland 4 Sikahirsche ausgesetzt 1955 waren es 300 gesunde Tiere 1958 starben die Hälfte ohne Nahrungsmangel Todesursache: Nierenversagen

21 Spitzhörnchen (Tupaja belangeri): Sie ähneln im Habitus den Eichhörnchen, bilden aber eine eigene Ordnung Wenn diese in Südostasien lebenden Tiere erregt sind sträuben sie die Schwanzhaare ab Die Zeit (in %) während eines 12 Stunden Tages, in der die Tupajas ihre Schwanzhaare sträuben ist ein Maß für die Stressbelastung Auseinandersetzungen mit Artgenossen (je dichter, desto häufiger) führen zum Schwanzhaaresträuben

22 Stress bei Spitzhörnchen Beobachtungen an Spitzhörnchen in Gehegen ergaben folgende Ergebnisse Schwanzhaaresträubewerte: Über 20% bei Weibchen:Duftdrüsen zum Markieren der Jungen scheiden kein Sekret mehr aus Jungen werden von der eigenen Mutter oder Artgenossen aufgefressen Kronismus Über 50 % bei Weibchen und Männchen:Sterilität und Einschränkung der Spermienproduktion, Funktion der Milchdrüsen gestört- Embryonen werden im Muterleib aufgelöst (Bruce-Effekt) Über 90 %: Schocktod durch akute Drosselung der Nierendurchblutung, Harnstoffgehalt steigt rapide an, tödliche Urämie

23 Bruce-Effekt:Vorzeitiger Abgang oder Auflösung der Embryonen im Mutterleib ist auch vn Feldmäusen, Hasen, Kaninchen und anderen Nagern bekannt Bei Feldmäusen kann es durch Stress auch zur akuten Absenkung des Blutzuckerspiegels und somit zu einem hypoglykämischen Schock,dem Schocktod kommen Alle diese Erscheinungen führen zur Herabsetzung der Geburtenrate bzw, zur Erhöhung der Sterberate und damit zum Absenken der Populationsdichte

24 Interspezifische Faktoren Ausbreitung von Krankheiten und Parasiten Je enger eine Population zusammenlebt desto günstiger die Ausbreitung von Krankheiten und Parasiten Dies führt zu verminderter Vitalität (weniger Nachkommen) und zur Erhöhung der Sterberate Auch diese Faktoren wirken also dichtebegrenzend

25 Nahrungsangebot Es bestehen Wechselbeziehungen zwischen einer Art und seiner Nahrung Pflanzenfresser Nahrungspflanze Räuber Beute Parasit Wirt Bei einer Massenvermehrung durch zunächst reichliches Nahrungsangebot kommt es zur Überweidungmit der Folge der Nahrungsknappheit Sie führt dann wieder zu einer Verringerung der Bestandesdichte

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27 Die Dichte einer Population bleibt somit nicht immer gleich sondern schwankt um einen bestimmten Mittelwert Diese Wechselbeziehungen bezeichnet man auch als Beweidungseffekt