Ökologie Zusammenfassung: Themen und Begriffe

Hier findest du die wichtigsten Themen wie beispielsweise die Ökologie Definition für die Ökologie Klausur erklärt. Ein Bereich der Biologie, welcher erfahrungsgemäß gerne in der Schule für Prüfungen verwendet wird. Dieses Thema wird sehr oft mit beispielsweise der Evolutionslehre oder der Genetik im Fach Biologie kombiniert.

Dabei geht es um die Zusammenhänge der Umwelt, zwischen Lebewesen sowie bestimmter spezifischer Ökosysteme, die im weiteren Verlauf dieser Seite ebenfalls erklärt werden.

Gerade bei diesem Bereich solltest du einige Zeit darauf verwenden, Grafiken sowie Diagramme schnell und richtig interpretieren zu können – da dies erfahrungsgemäß nahezu immer bei diesem Thema drankommt.
Inhaltsverzeichnis:

Wichtige Ökologie-Definitionen und Begriffe
Konkurrenz und Parasitismus
Populationen in der Ökologie
Nahrungsbeziehungen und Nahrungsketten
Ökosystem See
Oligotrophe und Eutrophe Gewässer
Der Stickstoffkreislauf

Wichtige Ökologie-Definitionen und Begriffe

Um die komplexen Zusammenhänge in diesem Bereich zu verstehen, müssen zunächst einmal einige Ökologie Definitionen erklärt werden, die dem späteren Verlauf als Grundlage dienen:

Biotop: Als Biotop wird der Lebensraum eines Lebewesens bzw. einer Art bezeichnet. Beispielsweise wäre das Biotop eines Salzwasserfisches das Meer.
Population: als Population bezeichnet man die Anzahl der Tiere einer gesamten Art.
abiotische Umweltfaktoren: bezeichnen alle äußeren Einflüsse auf ein Lebewesen durch die Umwelt, beispielsweise die Temperatur
biotische Umweltfaktoren: bezeichnen alle Einflüsse auf ein Individuum, welche durch ein anderes verursacht werden.
Biozönose: alle Tiere eines Biotops werden so bezeichnet. Beispielsweise alle im Regenwald.
Biosphäre: Quasi die „Steigerung“ von Biotop. Alle Biotope auf der Welt zusammengenommen bezeichnet man so.
Ökologische Potenz: Bezeichnet die Fähigkeit eines bestimmten Exemplars, sich an einen bestimmten Umwelteinfluss anzupassen bzw. zu reagieren.

Grundlegend lassen sich nahezu alle Lebewesen in gleichwarme sowie wechselwarme einteilen. Eine Eigenschaft, die einen großen Einfluss auf deren Verhalten sowie Entwicklung hat:

Wechselwarme Tiere, sind alle denen es nicht möglich ist, die Körperwärme durch ihren eigenen Stoffwechsel zu produzieren. Sie sind auf äußere Wärmequellen, beispielsweise die Sonne angewiesen und somit von diesen abhängig. Beispiele für wechselwarme sind Echsen oder Schlangen.

Gleichwarme Tiere haben dagegen die Möglichkeit, die erforderliche Körpertemperatur durch den eigenen Stoffwechsel zu produzieren und sind somit von äußeren Wärmequellen unabhängig, beispielsweise Säugetiere oder Vögel.

In diesem Zusammenhang gibt es einige Ökologie Definitionen die für die Ökologie Klausur wichtig sind:

Reaktion-Temperatur-Regel: Diese besagt, dass je höher die Temperatur ist, desto aktiver werden diese. Natürlich nur in einem ganz bestimmten Bereich ( Toleranzbereich) zwischen Hitzetod und Erfrierung.
Gleichwarme Tiere, die in kalten Lebensräumen ( Biotopen) leben, sind größer bzw. dicker also welche, die in warmen Gebieten leben.( Ist auch logisch: welche geometrische Figur, die du kennst hat das optimale Verhältnis zwischen Volumen und Oberfläche, also maximales Volumen bei minimaler Oberfläche? Richtig – der Kreis bzw. die Kugel)
Gleichwarme Exemplare, die in kalten Lebensräumen leben, haben weniger bzw. weniger große organe nach außen hin, als Tiere die in warmen Biotopen leben ( Ohren, Nase, etc).

Einen weiteren wichtigen Punkt für die Ökologie Klausur stellt die Regulierung des Konzentrationsgefälles der Körperflüssigkeiten bei Salzwasserfischen dar.

Wenn man bedenkt, das die Konzentration des Salzes im Meer wesentlich höher ist als die Salzkonzentraion im inneren des Fisches, sowie dass durch die Haut des Fisches ein Austausch zwischen Innen und Außen möglich ist, müssten eigentlich alle im Meer sterben. Wie du vielleicht auch aus anderen Bereichen weisst, müsste dann durch die Diffusion solange Salz in diesen eindringen, bis dort die gleiche Konzentration wie im Meer vorherrscht ( was wie gesagt tödlich wäre).

Aufgrund des Konzentrationsgefälles verlieren Salzwasserfische dauerhaft Wasser, diese „trinken“ allerdings das Meerwasser und haben eine Technik entwickelt, die überschüssigen Salze, welche sich dadurch im inneren des Organismuses anlagern, auszuscheiden.

Das „umgekehrte“ Problem haben auch die Süßwasserfische. Dort ist die Salzkonzentration im inneren wesentlich höher als die im Süßwasser, sie müssten also ebenfalls alle aussterben, da aufgrund der Diffusion (s. Neurobiologie) alle lebenswichtigen Salze aus dem Körper herausgeschwemmt werden würden.

Süßwasserfische haben ebenfalls eine Technik dagegen im Laufe der Entwicklung entwickelt, die es ihnen ermöglicht Wasser auszuscheiden und aktiv Salze aufzunehmen.

Konkurrenz und Parasitismus

Konkurrenz findet System nahezu immer um Ressourcen statt. Diese können vieles sein, beispielsweise Nahrung, Reviere, Beute aber auch Paarungspartner. Dabei wird in der Ökologie Klausur zwischen zwei verschiedenen Arten der Konkurrenz unterschieden:

intraspezifische Konkurrenz: zwischen mehreren Tieren innerhalb der gleichen Art.
interspezifische Konkurrenz: zwischen Tieren von unterschiedlicher Art.

Eine der wichtigten Bezeichnungen dabei die der Ökologischen Nische. Als solche bezeichnet man die „Lebensart“ eines Tieres, die das Ziel der Konkurrenzvermeidung verfolgt.

Wenn ein Individuum sein gesamtes Verhalten beispielsweise so ändert bzw. anpasst im Laufe der Zeit, dass es möglichst wenig Konkurrenz-Faktoren in Kauf nehmen muss, bei z.B. der Nahrungssuche oder der Paarung. Mann könnte die Nische in der Ökologie Klausur mit dem Begriff “ Marktlücke“ aus der Wirtschaft vergleichen.

Weiter gibt es ein Konkurrenzausschlussprinzip, welches besagt, dass es keine zwei verschiedene Arten mit exakt gleichen Ansprüchen bzw. „Lebensweisen“ dauerhaft geben kann, da die beiden sich solange „konkurrieren“ würden, bis eine gewinnt und die andere ausstirbt.

In diesem Zusammenhang spielt auch der „Räuber-Beute-Zusammenhang“ eine große Rolle. So kann man diesen mit einem „Wettrüsten“ vergleichen, zwischen Angreifer und Verteidiger. So entwickeln die Räuber immer ausgefeiltere Techniken um ihre Beute zu erlegen, während diese immer neue Abwehrmechanismen dagegen entwickelt, beispielsweise Gifte.
Parasitismus in der Ökologie

Als Parasiten bezeichnet man Lebewesen, die anderen Lebewesen in irgendeiner Form Schaden zufügen, um selbst zu überleben. Dabei wird in dieser Beziehung das Lebewesen, welchem geschadet wird, als Wirt bezeichnet. Paraitismus erfolgt in vielen Fällen auf sehr spezielle Art. So haben sich die Parasiten oftmals auf ein nen ganz speziellen Wirt spezialisiert und nutzen nicht mehrer Arten gleichzeitig aus.

Es gibt verschiedene Arten von Parasiten:

Ektoparasiten: die den Wirt nur über die Oberfläche angreifen
Endoparasiten: die sich im Inneren des Wirts befinden

Äquivalent zum Parasitismus gibt es auch eine Form der Bziehung zweier Exemplare, welche beiden Vorteile beschert bzw. aus welcher beide profitieren. Diese Form nennt man eine Symbiose. Auch bei dieser werden verschiedene Arten unterschieden:

Ektosymbiose: verläuft bei dden beteilligten Tieren außen, an ihrer Oberfläche ( Beispiel: Zahnputz-Vogel und Krokodil)
Endosymbiose:verläuft im Inneren, Beispiel: Mensch und Darmbakterien.

Populationen in der Ökologie

Den starken Anstieg einer Population in einem Ökosystem nennt man Graduation. Zudem gibt es Populationen betreffend einige Grundzusammenhänge:

Die Anzahl der einzelnen Exemplaren in einer Räuber-Beute-Beziehung schwankt verschoben periodisch ( 1. Volterra – Gesetz)
Trotz der gleichmäßigen Ab-und Zunahme bleibt der Durchschnitt einer solchen Population auf lange Zeit gesehen gleich (2. Volterra -Gesetz)

Achtung: diese Feststellungen gelten nur in der Annahme, dass es genau 1 Räuber-Population gibt, die exakt 1 Beute-Pop. hat, welche keine anderen Fressfeinde besitzt, was in der Realität großteils nicht der Fall ist.

Die Aussagen zur Population kann man grafisch so darstellen:

Weiter wird bei Populationen noch zwischen dichteabhängigen sowie dichteunabhängigen Beeinflussungs-Faktoren unterschieden. Zu den dichteunabhängigen Faktoren zählen alle Umstände die das Wachstum beeinflussen, allderings nichts mit der Größe dieser an sich zu tuen haben. Die dichteabhängigen

Faktoren beeinflussen die Population in ihrer Größe und hängen mit dieser eng zusammen, beispielsweise Paarungspartner oder Nahrung.

Nahrungsbeziehungen und Nahrungsketten

Grundsätzlich werden fast alle Individuen zur Analyse der Nahrungsbeziehung zwischen ihnen in bestimmte Kategorien einsortiert:

Produzenten ( von Nahrung, beispielsweise Pflanzen)
Konsumenten I ( konsumieren die Produzenten, pflanzenfressende Tiere)
Konsumenten II und III ( konsumieren Konsumenten I, fleischfressende Tiere)
Destruenten: Bakterien und andere Organismen, die biologische Stoffe zersetzen, beispielsweise abgestorbene Pflanzen.

BeiLebewesen, die die glleiche „Lebensart“ haben bzw. sich in der gleichen ökologischen Nische aufhalten, allerdings in verschiedenen geographischen Gebieten leben ( keine direkte Konkurrenz) spricht man von einer Stellenäquivalenz.

Ökosystem See

Zunächst einmal wird das System See in Bereiche eingeteilt:

Uferzone ( geht vom Wasser aus solange wie das Licht reicht um den See herum)
Bodenzone ( wird gebildet aus der Uferzone sowie der Kompensationsebene = „Seegrund“)
Tiefenbodenzone ( Kompensationsebene sowie das Tiefenwasser, wo kein Licht hinkommt)
Freiwasserzone ( Wasserzone des Sees)

Da in der Ökologie See bei vielen der genannten Bereiche die Lebensbedingungen für Organismen teilweise sehr stark variieren, gibt es ebenfalls für jeden Bereich eine Anzahl von speziellen Entwicklungen. Beispielsweise verändern sich Temperatur und Licht schon sehr stark, wenn man das Oberflächenwasser des Sees mit dem Tiefenwasser vergleicht.

In der Freiwasserzone (4), die meistens etwas unterhalb der Wasseroberfläche beginnt und soweit geht, wie das Licht im ausreichenden Maße in den See eindringen kann, wird die meiste Biomasse produziert und zwar durch das Plankton ( Produzent). In dieser Zone wird wesentlich mehr Masse hergestellt als verbraucht wird, dort kommen somit auch die meisten Nährstoffe vor.

Die Kompensationsebene liegt unter der Freiwasserzone, dort wo das Licht und die Temperatur nicht mehr ausreichen um Photosynthese zu betreiben und dadurch Masse herzustellen.

In der Ökologie See ist im Allgemeinen das Plankton der einige Produzent von Biomasse, alle anderen Lebewesen sind Konsumenten.

Den so enstandenen Kreislauf bzw. die Nahrungskette kann man wie folgt grafisch darstellen:

Beeinflussung durch die Jahreszeiten:

Wie jedes andere System wird auch ein See durch die Jahreszeiten stark beeinflusst. Im Folgenden werden die wichtigsten Veränderungen des Sees durch die Jahreszeiten beschrieben:

Frühling:

Es wird wärmer und windig, das Tauwasser, welches beim Schmelzen des Eises bildet, sinkt in die unteren Schichten (Dichteanomalie von Wasser)
Durch die Kombination mit dem starken Wind in dieser Jahreszeit vermischt sich dieses im See ununterbrochen ( Zirkulation)

Sommer:

Es gibt sehr wenig Wind, nur die Wasseroberfläche zirkuliert, das kalte, was nicht durch die Sonne erwärmt wird, sinkt nach unten
Es bilden sich im Extremfall zwei verschiedene „feste“Schichten im See, oben aus warmen, unten aus kaltem.

Herbst:

Wie im Frühling gibt es im Herbst viel Wind, das Wasser im See wird laufend durchgemischt.
Ebenso sinkt das kalte wie im Frühling nach unten, aber ohne „Schicht-Bildung“

Winter:

Wasser besitzt bei 4 Grad Celsius seine hächste Dichte, d.h. es ist dann am schwersten und sinkt nach unten.
Durch diese Dichteanomalie ist es praktisch unmöglich, dass ein See komplett zufriert, da ganz unten definitiv immer 4 Grad kaltes ist und der Gefrierpunkt bei 0 Grad Celsius liegt. Dadurch ist Fischen und anderen Lebewesen das Überleben auch im Winter gesichtert, solange sie 4 Grad kaltes Wasser vertragen.

Oligotrophe und eutrophe Seen und Gewässer

Dieses wird in verschiedene Klassen unterteilt, in die es aufgrund der Entwicklung eingeordnet werden kann diese Ökologie Definition solltest du ebenfalls können:

Merkmale vom oligotrophe See:

Ein für sein Einzugsgebiet recht kleiner bzw. tiefer See
enthält wenig Mineralien und Nährstoffe
wodurch auch sein Wachstum eingeschränkt ist
enthält viel Sauerstoff
Die Faktoren, wordurch das Wachstum am meisten begrenzt wird, sprich woran dort der größte Mangel herrscht sind Stickstoff sowie Phosphor ( limitierender Faktor)

Merkmale vom eutrophen See:

Im Gegensatz zum oligotrophen See ist dieser eher groß sowie flach
Besitzt viele Mineralien und Nährstoffe
wodurch sein Wachstum hoch ist
Die unterste Schicht, der „Seegrund“ besteht aus Schlamm ( abgestorbene Biomasse), welcher keinen Sauerstoff enthält.

Im Laufe der Jahrzente kann ein ursprünglich sehr „gesundes“ Ökosystem See ( oligotroph) zu einem nährstoffarmen eutrophen werden. Diesen Vorgang nennt man die Eutrophierung und er verläuft folgendermaßen:

Bei der Eutrophierung von der Ökologie See durchwandern zunächst einmal, wie überall sonst auch, die von den Produzenten ( Plankton) aufgebauten Nährstoffe und Substanzen die Nahrungskette ( s. Bild oben). Wenn die Konsumenten sowie die produzierenden Organismen absterben sowie wenn die produzierte Masse von den Beteilligten ausgeschieden wird, sammeln sich diese „Reste“ unten am Seebooden mit der Zeit an.

Dort werden diese durch die Destruenten zersetzt und wieder in die Nahrungskette eingeführt. Während der Jahreszeiten bei denen aufgrund von viel Wind das Wasser des gesamten Sees laufend durchgemischt wird, verteilen sich die von den Destruenten wiedergewonnenen Nährstoffe wieder auf den gesamten See.

Jedoch gibt es eine Vielzahl von Destruenten ( Bakterien, kleinste Organismen), von denen einige aerob( vertragen Sauerstoff) und andere anerob( vertragen keinen Sauerstoff) sind. Bei der Zersetzung der „abgestorbenen“ Biomasse kann unter aneroben Bedingungen ( anerobe Schlammschicht am Seegrund) als Abfallprodukt giftiges Gas wie beispielsweise Methan enstehen, welches nach einem Winter oder Sommer ( Wasser im See steht quasi in ver. Schichten, keine Durchschmischung) dann im Frühling oder Herbst ( viel Wind) aufeinmal im ganzen See freigesetzt wird, was meistens zu einem Massensterben in diesem führt.

Äquivalent dazu entstehen auch bei der aeroben ( mit Sauerstoff) Verarbeitung der toten Masse durch die Destruenten giftige Stoffe, da in den reproduzierten Nährstoffen auch viele Stoffe dabei sind, wie beispielsweise Eisen, die beim Kontakt mit Sauerstoff oxidieren. Diese werden dann ebenfalls im Frühling und Herbst durch den ganzen See vermengt, was zu einem Massensterben führen kann.

Wichtige ist dabei vorallem: Bei der Wiederaufbereitung der toten Masse durch die Destruenten am Grund wird als Nebenprodukt giftiges Gas freigesetzt bzw. wenn Sauerstoff vorhanden ist dieser verbraucht – umso mehr die Destruenten verarbeiten müssen, desto mehr Sauerstoff wird verbraucht bzw. giftige Stoffe enstehen.

Nun stellen wir uns einmal vor, die Destruenten müssten sich nicht nur um die abgestorbene Masse der Ökologie See kümmern, sondern auch noch um die Dinge, die durch den Menschen dem System hinzugefügt werden ( Abwasser, Müll, etc). Dies führt zunächst einmal zu einer rasanten Zunahme an Masse, da die Produzenten diese Stoffe verwenden können.

Diese stirbt ab und führt zu einer erheblich höheren Aktivität der Destruenten, was mit einem erheblich höheren Sauerstoffverbrauch verbunden ist. Durch diesen wird den unteren Schichten langsam der Sauerstoff entzogen, es lagert sich dort in viel größerem Maße anaerober Schlamm an, was dazu führt, dass dort vermehrt anaerobe Bakterien Stoffe zersetzen wodurch eine viel größere Menge an giftigen Gasen produziert wird. Diese gelangen dann in Herbst und Frühjar in den ganzen See durch den Wind und „stirbt ab“.

Merke: Die Eutrophierung bzw. das „Absterben“ ist an sich ein Vorgang, welcher auch ohne die Einwirkung des Menschens im Laufe der Jahrzehnte passiert. Allerdings wird er durch die menschlichen Einflüsse massiv beschleunigt.

Der Stickstoffkreislauf

Stickstoff ist ein sehr „wertvoller“ Stoff für alle , da ohne ihn nahezu kein Organismus überleben könnte. Er wird neben der Luft zum Atmen auch für den Aufbau von Aminosäuren benötigt, welche quasi die Baustoffe von jedem Organismus sind ( s. auch Neurobiologie-DNA). In vielen Fällen ist dieser der am meisten benötigte bzw. am meisten limitierende Faktor, da es ihn nur sehr begrenzt in für die meisten Individuen nutzbarem Maße gibt ( In der Luft ist er dabei nicht verwendbar, dazu muss er organisch gebunden sein).

Der Stickstoffkreislauf in der Ökologie Definition beschreibt den Werdegang von diesem, der für die Organismen nutzbar ist.