Ökologie (eBook)

Wolfgang Nentwig, Sven Bacher, Carl Beierkuhnlein ua. (Autoren)

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2006 | 1. Auflage
477 Seiten
Spektrum Akademischer Verlag
978-3-8274-0172-4 (ISBN)

Infos

Anspruch dieses Lehrbuchs der Ökologie ist es, die großen Zusammenhänge aufzuzeigen, andererseits aber an möglichst vielen Stellen ins Detail zu gehen. Es wurde von fünf Ökologen geschrieben, die sich in bestimmten Teilgebieten Spezialisten sind, sich aber bewusst bemüht haben, über den eigenen Tellerrand hinauszuschauen. Das Werk ist hierarchisch aufgebaut von Individuen zu Populationen sowie von den Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Arten, Gemeinschaften und Landschaften. Jenseits des Landschaftsaspektes wurden übergeordnete globale Aspekte Art berücksichtigt, sodass der rote Faden vom Individuum bis zum Planeten reicht.



Durch das ganze Buch hindurch sind zwei weitere Vorgehensweisen erkennbar: Ökologische Phänomene werden jeweils von der Theorie bis zur realen Ausprägung beschrieben, d.h. neben den Beispielen werden die ihnen zugrunde liegenden Mechanismen dargestellt. Des Weiteren wird auf allen Ebenen das Ausmaß der menschlichen Aktivitäten aufgezeigt, das überall eingreifend, meistens störend ist und in vielen Fällen bedroht und vernichtet. Hierdurch erhält das Buch ein hohes Maß an Aktualität. Das Lehrbuch ist daher für ein breites Zielpublikum von Studierenden und Lehrenden der Ökologie, Biologie und Geographie, Geoökologie und Landschaftsökologie, Natur- und Landschaftsmanagement, Landschaftsplanung, Agrarwissenschaften und Forstwirtschaft, Raumplanung, Umwelttechnik, Sozialwissenschaften und Politologie geeignet. Zahlreiche zweifarbige Abbildungen illustrieren die dargestellten Sachverhalte, viele Tabellen geben Hintergrundzahlen, Kastentexte zusätzliche Informationen über anthropogene Einwirkungen oder methodische Aspekte. Ein umfassendes Literaturverzeichnis erlaubt weitergehende Studien.



Die Autoren



Die mitwirkenden Autoren sind in folgenden Fachbereichen tätig: Professor Dr. Wolfgang Nentwig und Dr. Sven Bacher am Zoologischen Institut der Universität Bern, Professor Dr. Carl Beierkuhnlein am Lehrstuhl für Biogeografie der Universität Bayreuth , Dr. Roland Brandl am Fachbereich Biologie der Universität Marburg, Professor Dr. Georg Grabherr am Biozentrum/Institut für Pflanzenphysiologie der Universität Wien. 

Inhalt

Inhaltsverzeichnis 8
Vorwort 10
1 Einführung 12
1.1 Was ist Ökologie? 12
1.1.1 Definition 12
1.1.2 Was will Ökologie? 12
1.2 Gesetze, Konzepte, Theorien 14
1.2.1 Fehlende ökologische Gesetze 14
1.2.2 Konzepte 14
1.2.3 Theoriebildung 15
2 Organismen 18
2.1 Organismen, Individuen, Arten und Funktionen 18
2.1.1 Eigenschaften von Organismen 18
2.1.2 Individuum und Art 19
2.1.3 Funktionelle Eigenschaften 25
2.2 Die Umwelt der Organismen 26
2.2.1 Umwelt und Standort 26
2.2.2 Physikalische Faktoren 27
2.2.3 Chemische Faktoren 42
2.3 Räumliche und zeitliche Skalen 58
2.3.1 Räumliche Aspekte der Umwelt 58
2.3.2 Räumliche Ansprüche der Organismen 59
2.3.3 Zeitliche Aspekte der Umwelt 64
2.3.4 Zeitliche Eigenschaften der Organismen 72
2.4 Die ökologische Nische 74
2.4.1 Koexistenz und Evolution 74
2.4.2 Das Konzept der ökologischen Nische 75
2.4.3 Konvergenz 79
3 Populationen 80
3.1 Modelle in der Populationsökologie 80
3.2 Die fundamentale Gleichung für die Populationsgröße 81
3.3 Die Populationsgröße 83
3.3.1 Absolute Schätzung der Populationsgröße 83
3.3.2 Populationsindices 87
3.3.3 Populationsdichte und Körpergewicht 89
3.4 Populationsdynamik 90
3.4.1 Ungebremstes Populationswachstum 91
3.4.2 Logistisches Populationswachstum 95
3.4.3 Kontinuierliches Populationswachstum 99
3.4.4 Populationswachstum und Altersstruktur 100
3.5 Evolution von Lebenszyklen 107
3.6 Dichteregulation und Populationsschwankungen 111
3.6.1 Intraspezifische Konkurrenz 111
3.6.2 Regulation und Limitierung 113
3.6.3 Stochastizität 115
3.6.4 Dichteregulation in nat rlichen Populationen 116
3.6.5 Zyklen und Chaos 117
3.7 Systeme von Populationen 119
3.7.1 Immigration und Emigration 120
3.7.2 Die Metapopulation 121
3.7.3 Von der Metapopulation zur Artengemeinschaft 124
3.7.4 Das Areal 132
4 Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Arten 134
4.1 Nahrungserwerb 134
4.1.1 Spezialisierung 134
4.1.2 Optimaler Nahrungserwerb 137
4.2 Die trophischen Ebenen 149
4.2.1 Zersetzer, Destruenten, Detritivoren 150
4.2.2 Primärproduzenten: Pflanzen 151
4.2.3 Primärkonsumenten: Herbivoren 153
4.2.4 Sekundärkonsumenten: Carnivoren 154
4.2.5 Omnivoren 154
4.2.6 Parasiten, Krankheiten, Vektoren 156
4.3 Prinzipien der Wechselwirkungen 160
4.4 Wechselwirkungen auf derselben trophischen Ebene 162
4.4.1 Interspezifische Konkurrenz 162
4.4.2 Gegenseitige Förderung 168
4.4.3 Mimikry 169
4.5 Wechselwirkungen über zwei trophische Ebenen 170
4.5.1 Räuber und Beute 170
4.5.2 Herbivoren und Pflanzen 191
4.5.3 Parasiten und ihre Wirte 206
4.6 Mutualismus 216
4.6.1 Was verstehen wir unter Mutualismus? 216
4.6.2 Einteilung von Mutualismen 216
4.6.3 Mutualismen sind kontextabh!ngig 218
4.6.4 Ausnutzung von Mutualismen 219
4.6.5 Populationsdynamik von Mutualismen 222
4.7 Wechselwirkungen -ber mehrere trophische Ebenen 225
4.7.1 Kaskadeneffekte einzelner Populationen 226
4.7.2 Nahrungsnetze 229
4.7.3 Kaskadeneffekte trophischer Ebenen 236
5 Lebensgemeinschaften und kosysteme 240
5.1 Grundlagen 240
5.1.1 Lebensgemeinschaft oder Bioz nose 240
5.1.2 Prozesse, Mechanismen und Funktionen 241
5.1.3 Ökosysteme 242
5.1.4 Ökosystemforschung 243
5.2 Energie-, Stoff- und Informationsfluss 244
5.2.1 Energiefluss 244
5.2.2 Stofffluss 257
5.2.3 Informationsfluss 267
5.3 Organismische Struktur und Komplexität von Lebensgemeinschaften 272
5.3.1 Organisation von Lebensgemeinschaften 274
5.3.2 Beschreibung von Lebensgemeinschaften 278
5.3.3. Komplexiät von Lebensgemeinschaften 284
5.3.4 Phylogenetische und historische Aspekte 297
5.3.5 Biogeographische Aspekte 299
5.4 Räumliche und zeitliche Muster von Lebensgemeinschaften 303
5.4.1 Unterschiedlichkeit und Ähnlichkeit 303
5.4.2 Heterogenität 306
5.4.3 Abgrenzung ökologischer Einheiten 307
5.4.4 Zeitliche Organisation räumlicher Muster 309
6 Gemeinschaftskomplexe, Landschaften und Großlebensräume 312
6.1 Gemeinschaftskomplexe 312
6.1.1 Allgemeines 312
6.1.2 Methodik 312
6.1.3 Heterogenität – ein Wesensmerkmal von Gemeinschaftskomplexen 314
6.1.4 Vom Modell zur Fläche: ökologische Raumerkundung 315
6.2 Landschaften 318
6.2.1 Der Landschaftsbegriff 318
6.2.2 Landschaftselemente 318
6.2.3 Ökologische Landschaftstypisierung 322
6.2.4 Gradienten menschlichen Kultureinflusses auf Landschaften 323
6.2.5 Landschaften Mitteleuropas 326
6.2.6 Funktionale Aspekte 326
6.2.7 Landschaftswandel 329
6.3 Großlebensräume der Erde 331
6.3.1 Terrestrische Lebensräume 334
6.3.2 Limnische Lebensräume 355
6.3.3 Großlebensräume des Meeres 358
6.4 Naturlandschaft und Kulturlandschaft 365
6.4.1 Die Veränderung zur Kulturlandschaft 365
6.4.2 Die moderne Kulturlandschaft 368
6.4.3 Optionen einer ökologisch verträglichen Entwicklung 371
6.5 Naturschutz 379
6.5.1 Was wollen wir schützen? 380
6.5.2 Welchen Wert hat Biodiversität? 384
6.5.3 Was bedroht Biodiversität? 387
6.5.4 Naturschutzkonzepte 397
7 Raumschiff Erde 404
7.1 Globale Landnutzungsänderungen 404
7.1.1 Globale Syndrome 404
7.1.2 Veränderung der Landnutzung 405
7.2 Anthropogene Eingriffe in die biogeochemischen Kreisläufe 412
7.2.1 Wasserhaushalt 413
7.2.2 Kohlenstoff 418
7.2.3 Stickstoff 420
7.2.4 Phosphor 423
7.2.5 Schwefel 425
7.3 Klimawandel 425
7.3.1 Historische und aktuelle Klimaentwicklung 425
7.3.2 Methoden der Klimamessung und Klimarekonstruktion 428
7.3.3 Der Treibhauseffekt 429
7.3.4 Auswirkungen des Klimawandels 430
7.4 Die Erde als Superorganismus? 435
7.4.1 Die Gaia-Hypothese 435
7.4.2 Die Veränderung der Erdatmosphäre durch Lebewesen 436
7.4.3 Regulationsprozesse 439
7.4.4 Schlussfolgerungen 441
8 Literatur 444
Index 462
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Textauszug

2.1.2.3 Phänotyp, Genotyp, Ökotyp (S. 12-13)

Der Phänotyp ist das individuelle Erscheinungsbild, die Summe der Merkmale eines Organismus. Die Vielfalt seiner Erscheinungsformen wird durch die individuelle Entwicklung (Ontogenese) und Umweltfaktoren bestimmt. Sie ist durch die Variationsbreite des Genotyps begrenzt (phänotypische Plastizität). Pflanzen zeigen, da sie nicht mobil sind, besonders auffallende phänotypische Anpassungen an ihre Umwelt. Hochgebirgspflanzen beispielsweise zeichnen sich durch gedrungenen Wuchs aus, während Flachlandindividuen im Vergleich hierzu deutlich ausgeprägtes Streckungswachstum aufweisen (Abbildung 2.3).

Zahlreiche Arten zeigen regelmäßig Individuen mit verschiedenen Eigenschaften. Individuen des Holunder-Knabenkrautes (Dactylorhiza sambucina) besitzen entweder schwefelgelb gefärbte oder tiefpurpurne Bl ten. Direkt benachbarte Pflanzen der Verschiedenblättrigen Kratzdistel (Cirsium helenoides) k nnen in Abhängigkeit von der individuellen Nährstoffversorgung ganzrandige oder tiefzerschlitzte Blätter aufweisen. Da in der Regel nur ein Teil des Genoms realisiert wird, k nnen Genotypen eine spezifische phänotypische Reaktion auf bestimmte Umweltbedingungen erm glichen, d. h. Genotypen unterscheiden sich unter verschiedenen Umweltbedingungen in ihrer phänotypischen Antwort.

Ist innerhalb einer Art eine genetisch fixierte Anpassung an klimatische oder edaphische Standortbedingungen zu beobachten, sprechen wir vom Ökotyp (Turesson 1922). Ökotypen müssen nicht an phänologischen Merkmalen zu erkennen sein, allerdings kann sich ein bestimmtes Umweltregime auch morphologisch widerspiegeln. Beim Wiesenlieschgras (Phleum pratense) können wir in Abhängigkeit von der Landnutzung nach dem Verzweigungsmuster eine Weideform und eine Wiesenform unterscheiden. Schwermetallhaltige B den führen zur Selektion entsprechend toleranter ,kotypen, =hnliches gilt bei extremer Verf gbarkeit von Wasser und Nährstoffen. In der Forstwirtschaft hat man diese Zusammenhänge schon lange erkannt und beachtet die Herkunft der angepflanzten Baumarten, da lokale Herkünfte dem jeweiligen Standort meist besser angepasst sind.

2.1.2.4 Individuen bei unitaren und modularen Arten

Unter unitaren Organismen verstehen wir solche, deren Form genetisch fixiert ist und wenig Variation aufweist. Die meisten Tiere sind unitar, und wir benutzen ihre Charakteristika zur Identifikation. Veränderungen innerhalb der Ontogenese unitarer Arten erfolgen nach einem spezifischen Muster.

Bei einem modularen Organismus ist die Grundeinheit ein Bauelement (Modul), das selbst Formkonstanz aufweist, dem gesamten Individuum jedoch durch seine Menge und vielfältige Anordnung eine beachtliche Variabilität erm glicht. Die meisten Pflanzen sind modular aufgebaut, beispielsweise aus Blättern, die mit ihrem Stängel eine Einheit bilden. Diese setzen ihrerseits weitere Einheiten (Zweige, =ste usw.) zusammen. Modulare Organismen sind meist verzweigt und nicht mobil (Ausnahme Jugendstadien). Aus meristematischem Gewebe, das sich an verschiedenen Stellen des Organismus befindet, k nnen diese Arten regenerieren, also auf Verlust, z. B. durch Tierfraß, reagieren. Hierdurch sind modulare Organismen potenziell sehr langlebig. Neben den meisten Pflanzen geh - ren auch viele sessile bzw. koloniebildende Tiere (z. B. Schwämme, Korallen, Hohltiere) sowie viele Pilze zu den modularen Organismen (Abbildung 2.4).

Die Abgrenzung von Individuen ist bei unitaren Organismen meist einfach. Schwierigkeiten ergeben sich dann, wenn sich modulare Pflanzen mit Ausläufern ausbreiten (Rhizome, Stolone) und die Verbindungen zwischen ih nen sp ter unterbrochen werden. Da diese Pflanzen von einem Individuum abstammen, sind sie genetisch identisch. Es handelt sich um einen Klon, und wir sprechen von klonalem Wachstum. Das urspr""ngliche Individuum wird auch als Genet bezeichnet, die sp ter hieraus entstehenden einzelnen Individuen, die noch zusammenh ngen oder auch getrennt sein k nnen, werden Ramets genannt. Außerlich sieht man solchen Pflanzen nicht an, ob es sich um ein Genet oder ein Ramet handelt. Erst eine genetische Analyse zeigt, ob ihnen klonales Wachstum zugrunde liegt, sie also genetisch identisch oder verschieden sind."

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 1.1.2006
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Naturwissenschaften ► Biologie
• Themenwelt: Technik
• ISBN-10: 3-8274-0172-0 / 3827401720
• ISBN-13: 978-3-8274-0172-4 / 9783827401724