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Def: Die Ökologie ist die Wissenschaft von den Wechselwirkungen der Biotische und Abiotische Faktoren.
- Ökologie arbeitet auf drei Untersuchungsebenen:
1. Lebewesen sind von ihrer Umgebung abhängig:
- Einflüsse der unbelebten Umwelt/Natur bezeichnet man als abiotische Faktoren (Licht, Temperatur und Boden)
- Einflüsse der belebten Umwelt/Natur bzw. Einflüsse die von anderen Lebewesen ausgehen nennt man biotische Faktoren (Nahrung, Feinde, Fortpflanzung, Konkurrenz)
2. Durch Feinde und Parasiten wird die Anzahl der Individuen einer Art vermindert, durch reichlich, Nahrung steigt sie an. Kommt es zu Massenvermehrung einer Art so wird diese zum Schädling. Alle Individuen einer Art nennt man Population.
3. In einem Lebensraum (Biotop) stehen alle Organismen in Wechselbeziehungen, die ihr Zusammenleben ermöglichen. Sie bilden Lebensgemeinschaften (Biozöosen). Die Einheit zwischen Biotop und Biozönosen, die sich aus der Summe aller Beziehungen ergibt bezeichnet man als Ökosystem.
Schema: Ökosystem:
Die grünen Pflanzen sind die Produzenten der Biomasse, welche die Tiere verbrauchen, deshalb nennen diese Tiere sich Konsumenten. Die Ausscheidungen der Tiere, deren Leichen und die abgestorbenen Pflanzenteile werden von Bakterien und Pilzen, den Destruenten zu anorganischen Stoffen umgebaut. Diese verwenden die Produzenten um zu wachsen.
Ökologische Potenz:
Def.: Ist die Fähigkeit innerhalb eines bestimmten Bereiches zu gedeihen; der Art gegenüber einen bestimmten Umweltfaktor. Einschließlich Fortpflanzung muss durchführbar sein.
Beispiele für weite und enge Ökologische Potenz:
- Hohe ökologische Potenz, d.h. weitgehend unempfindlich gegenüber mehrerer Umweltfaktoren Können in vielen Ökosystemen existieren.
- Enge ökologische Potenz, d.h. dass die Lebewesen ganz spez. An Lebensräume angepasst sind. Z.B. Koala leben nur in Gebieten, wo Eukalyptusblätter wachsen.
- Tiere mit einem weiten Temperaturtoleranzbereich nennt man eurytherm, mit einem engen stenotherm.
Reaktion der Lebewesen
Stärke des Umweltfaktors
Tiere und Temperatur
1. Bergmannsche Regel : Leben Tiere in verschiedenen Geographischen Bereichen unterschiedlicher Temperatur, gilt die Bergmannsche Regel, d.h.
dass gleichwarme Tiere/ Individuen einer Tierart in kalten Gebieten größer sind als in Wärmeren
Bsp: Die Größe der Füchse nimmt von Skandinavien über Mitteleuropa zum Mittelmeerraum deutlich ab.
"Gleichwarme Tiere können ihre Körpertemperatur unabhängig von der Umgebungstemperatur relativ konstant halten, bei wechselwarmen Tieren hingegen schwankt die Körpertemperatur mit der Außentemperatur. "
2. Allensche Regel : Abstehende Körperteile, die leicht auskühlen ( lange Ohren, lange Schwänze) sind in kalten Zonen meist sehr klein ausgebildet, damit diese nicht erfrieren.
Wechselwarme Tiere Gleichwarme Tiere
- Können nur bei günstiger Außentemperatur ihre volle Lebenstätigkeit entfalten; bei Abkühlung werden sie träge und verfallen in Kältestarre , z.B. Riesenschlangen und Krokodiele. - Besitzen Fettpolster unter der Unterhaut und in Haar und Federn Luftpolster, welche die Wärmeabgabe nach außen vermindern; können zu aller Zeit volle Aktivität ausüben.
Winterschlaf und Winterruhe :
Winterschläfer sind einige Tierarten unter den Säugern, die für einige Zeit die Konstanz ihrer Körpertemperatur aufgeben (z.B. Murmeltiere, Hamster, Siebenschläfer)
Mästen sich im Sommer und beziehen bei Einbruch des Winters ein frostsicheres Versteck.
- Der Stoffwechsel ist stark herabgesetzt
- Die Körpertemperatur fällt bis nahezu 0°
- Blutzuckergehalt vermindert sich
- Atmung, Herztätigkeit und Blutumlauf werden stark verlangsamt
Droht bei zu "hohen" Kältegraden eine zu starke Abkühlung des Körpers, wacht der Winterschläfer auf und erzeugt durch starke Atem und Herzaktivität Eigenwärme.
Die Winterruhe hingen ist ein Schlaf von besonderer Tiefe und Länge aus dem das Tier mehrmals erwacht, um an angelegt Nahrungsvorräte zu essen, z.B. Eichhörnchen, Bären.
Tierische Parasiten :
- Schmarotzer : Schädigen ihren Wirt durch Nahrungsentzug und beeinträchtigen dessen Organfunktion durch giftige Ausscheidungen.
Gut angepasste Schmarotzer entziehen dem Wirt nur so viel Nahrung, dass dieser lebenstüchtig bleibt.
Schlecht angepasste Schmarotzer führen zum Tod des Wirtes.
- Außenschmarotzer : Klammern sich mit Klammerbeinen an den Haaren oder Federn des Wirtes fest; entfernen mit einem mit einem Saugrüssel Blut oder sind Krankheitsüberträger, z.B. Tierläuse und Zecken.
- Innenschmarotzer : Kommen in allen Teilen des Körpers vor, häufig im Darm und im Blut. Ernähren sich von Blutplasma, haben eine stromlinienförmige Körpergestalt, z.B. Bandwürmer, Saugwürmer, Erreger in Form von Geiseltierchen (Schlafkrankheit).
Merke: Unter Parasiten versteht man das Zusammenleben von Angehörigen zweier Arten, wobei der eine Partner als Parasit (Schmarotzer) einseitig auf Kosten des anderen Partners lebt.
Man unterscheidet zusätzlich noch unter wirtspezifischen Parasiten, die nur eigene oder verwandte Arten befallen können, zeitweilige Parasiten wie z.B. Stechmücken, die nur das Individuum zur kurzen Nahrungsaufnahme befallen und ständige Parasiten, die nicht isoliert existieren können.:
Symbiose :
Def : Nennt man das Zusammenleben verschiedener Arten, wobei in der Regel jeder von diesem Zusammenleben Vorteile hat.
Beispiel : Für eine Symbiose ist der Einsiedelerkrebs der zum Schutze seines leicht verwundbaren Hinterleibes in leeren Schneckenhäusern lebt. Zusätzlich sitzt auf dieser Schale eine Seerose, welche dem Krebs mit ihren giftigen Nesseln Schutz vor Feinden bietet Die Seerose zieht ihren Nutzen aus der Symbiose, weil sie durch die Wanderungen des Krebses ständig in neue frische Gewässer gelangt und Essensreste für sie beim Nahrungsverzehr des Krebses für sie abfallen.
Die ökologische Nische :
Im Ökosystem ergeben sich durch die unterschiedlichen Kombinationen von Abiotischen und Biotischen Faktoren verschiedene Angebote des Überlebens. Dadurch dass eine Organistenart mit der Umwelt spezifische Wechselbeziehungen ausgebildet, entzieht sie sich der Zwischenartlichen Konkurrenz.
Z.B: Einnischung der unterschiedlichen Nahrung, Tag -oder Nachtaktivität, verschiedene Aufenthaltsorte oder Fangmethoden.
Def: Als ökologische Nische bezeichnet man die Gesamtheit aller biotische und abiotische Umweltfaktoren, die für die Existenz einer bestimmten Art wichtig sind.
- Konvergenz: Arten, die in geographisch getrennten Gebieten leben, können sehr ähnliche ökologische Nischen ausbilden und viele Ähnlichkeiten in Gestalt und Lebensweise aufweisen, obwohl nicht verwandt.
Beispiel : Hauptaktivität auf verschiedene Tageszeiten: Greifvögel und Eulen
Nahrungssuche an verschiedenen Orten: Kohlmeise am Boden und Baumkronen; Blaumeise an den Astspitzen.
Konkurrenz-Aussschluss-Prinzip Interspezifische Beziehungen
Def.: Stehen zwei Populationen in wesentlichen Faktoren (z.B. Nahrung, Futter- und Nistplätze) miteinander in Konkurrenz, so kann auf Dauer nur eine Art weiter existieren und nicht beide nebeneinander. Eine art setzt sich durch.
Gegensatz: Konkurrenzvermeidung: ( weichen auf andere Nahrungsquellen etc. aus.)
Beispiel: Zwei Pantoffeltierarten können nicht nebeneinander existieren, wenn sich beide von der gleichen Nahrung ernähren. Fressen aber beide Arten verschiedene Nahrung können sie nebeneinander existieren. ( Arten mit gleichen ökologischen Ansprüchen können nicht nebeneinander existieren.)
Intraspezifische Beziehung:
Individuen einer Art können in unterschiedlichen Wechselbeziehungen zueinander stehen.
- Sexualpartner: Unterschiedliche artspezifische Signale dienen dem Auffinden des Sexualpartners. Man unterscheidet zwischen optisch akustischen und chemischen Signalen.
optisch akustisch: Färbung, Muster, Balzgesänge
chemisch: Sexuallockrufe
- Gruppenangehörigkeit sozialer Verbände : Kennen sich die Mitglieder einer größeren Tiergruppe nicht, so liegt ein anonymer Verband vor. Erbietet den Mitgliedern den Vorteil eines besseren Schutzes vor Räubern und Möglichkeit der Arbeitsteilung.
- Konkurrenten : Individuen einer Art können um Geschlechtspartner, Raum und Nahrung miteinander konkurrieren. Aufteilung des Lebensraumes in Territorien.
Räuber-Beute-Beziehungen:
In der Natur bilden sich zwischen Räuber und Beute komplexe, ökologische Zusammenspiele aus, dass die Koexistenz beider ermöglicht.
Beutetiere haben deswegen verschiedene Tarn- und Warnmechanismen entwickelt.
Def. Räuber: Bezeichnet man Organismen, die sich von den organischen Verbindungen ihrer Beute ernähren.
Wie oben schon genannt haben Beutetiere Abwehrmechanismen entwickelt.
1. passive Schutzeinrichtungen, d.h. z.B. Dornen der Kakteen, Stacheln der Rose und Brennstoff der Brennnesseln.
2. Abwehrstoffe (Repellents) Blätter, Früchte und andere Pflanzenteile enthalten giftige bzw. ungenießbare Verbindungen. Fressfeinde überleben diesen Genus nicht oder lernen diese Pflanzen zu meiden. Dieses ist ein guter Schutz gegen Fressfeinde, allerdings nicht gegen Nahrungsspezialisten.
3. Aktive Gegenwehr: beißen, kratzen, schlagen
4. Schutztrachten: Durch optisch wirkende Eigenschaften wird ein Schutz gegenüber eines potenziellen Angreifers erreicht.
- Umgebungstracht: Anpassung des äußeren Erscheinungsbildes an deren Umwelt, Z.B. Chamäleons
- Nachahmungstracht (Mimese): Tiere ahmen leblose Gegenstände oder Pflanzen nach, z.B. Raube ahmt einen Ast nach.
- Warn -und Schrecktrachten: Musteränderung, die für Feinde abschreckend wirken, z.B. Pfauenaugen.
- Mimikry: Machahmung von ungenießbaren Lebewesen. (Auch Räuber beb´nutzen Mimikry, allerdings akressive Mimikry, d.h. sie ahmen Dinge nach, die Tiere anlocken.)
Populationsökologie:
Def.: Gruppe artgleicher Individuen, die zur gleichen Zeit in einem abgegrenzten Raum (Biotop) leben und sich untereinander fortpflanzen.
Populationswachstum :
Populationen sind dynamische Systeme, ihre Individuenzahl ändert sich ständig durch Vermehrung und Tod. Wachstum Geburtenrate Sterberate.
Man unterscheidet zwei Wachstumsformen:
Exponentielles Wachstum:
Gleichbleibende Vermehrungsrate und Fehlen von Faktoren, die das Wachstum einschränken könnten. Also keine Konkurrenz vorhanden ist, z.B. in neuen Lebensräumen. Typisch für exponentielles Wachstum ist der Mensch.
Logistisches Wachstum:
Populationen können nicht dauerhaft unbegrenzt wachsen. Als Folge steigender Individuenzahlen wirken intraspezifische Faktoren.
Geburtenrate Sterberate Wachstum langsam
Nimmt Populationsdichte weiter zu so hört das Wachstum auf, weil Geburtenrate Sterberate
Population hat also die Kapazität K.
Kapazität K: Ist die unter den gegebenen Umweltbedingungen max. Populationsgröße einer Art. Schwankungen der Kapazitätsgrenze: Massenwechsel.
Regulation der Populationsdichte :
Die Populationsdichte wird von unterschiedlichen Faktoren beeinflusst. Je nachdem ob diese von der Individuenanzahl abhängig sind wird nach dichteunabhängigen und dichteabhängigen Faktoren unterschieden.
Dichteabhängige Faktoren:
Populationsschwankungen können durch Klimaeinflüsse und interspezifische Konkurrenz verursacht werden, dieses passiert auf jeden fall egal, ob in der Ausgangspopulation eine hohe oder eine niedrige dichte herrscht.
Dichteabhängige Faktoren sind demnach:
- Klima (Licht, Temperatur, Feuchte, Wind, Boden und Nahrungsqualität)
- Nichtspezifische Feinde (Räuber die andere Beute bevorzugen)
- Nichtansteckende Krankheiten
Dichteunabhängige Faktoren:
Mit der Zunahme der Individuenzahl, wächst auch die Bedeutung dichtebegrenzender Faktoren. Die Nahrung wird knapp, die Anzahl der artspezifischen Feinde wächst an, sozialer Stress. Die Geburtenrate nimmt ab und die Sterberate steigt.
Beispiel: Fledermäuse vermehren sich innerhalb weniger Jahre explosionsartig. Bei anhaltendem Populationswachstum führt der Gedrängefaktor zu Störung des Hormonsystems mit sinkender Fortpflanzungsfähigkeit der Weibchen. Kannibalismus kommt hinzu. In der Folge bricht die Population zusammen. Einige Tiere überleben und bauen die Population neu auf. Dieses bezeichnet man auch als Massenwechsel.
Dichteabhängige Faktoren sind demnach:
- Interspezifische Konkurrenz ( Nahrungsmenge, Gedrängefaktor, Revierbildung, Tierwanderung, Kannibalismus )
- Artspezifische Feinde ( Räuber, Parasiten)
- Ansteckende Krankheiten
Volterra Regeln:
1. Die Individuenzahlen von Räuber und Beute schwanken periodisch. Die Maxima für die Räuber folgen phasenverschoben denen für die Beute.
2. Trotz der periodischen Schwankungen von Räuber und Beutepopulation bleiben die Durchschnittsgrößen dieser beiden Populationen konstant, weil die Nahrung immer ausreichend.
3. Durch den Eingriff von Menschen werden die Durchschnittsgrößen der Räuber- Beutepopulationen gestört.
Mündliches Abitur: Thema:Verhaltensbiologie:
Man unterscheidet zwischen angeborenen (genetisch bestimmt) und erlerntem Verhalten. (Durch Erfahrung des Individuum.)
Zitat: Darwin: Diejenigen Individuen deren Verhalten am besten an die Erfordernisse der Umwelt angepasst ist, haben bessere Überlebenschancen und somit einen höheren Fortpflanzungserfolg.
- Kasper-Hauser-Experimente:
Methode: Tiere werden nach der Geburt isoliert aufgezogen. Sie haben keine Gelegenheit zu lernen, Umgebung ist reizlos, sodass keine äußeren Einflüsse auf das Verhalten einwirken können.
So wird festgestellt ob das Verhalten angeboren ist.
Kriterien für angeborene Verhaltensweisen:
- Verhalten läuft starr und immer gleich ab
- Verhalten läuft artspezifisch ab'
- Verhalten wird beim 1. Mal perfekt ausgeführt
- Verhalten tritt auch auf, wenn Organe noch nicht völlig ausgebildet sind (funktionsfähig)
Nur mehrere Komponente zusammen geben einen ersichtlichen Hinweiß
- Instinkthandlung :
Es handelt sich um eine komplexe Verhaltensweise. Für ihre Auslösung, Ablauf und Intensität sind äußere Reize und innere Bedingungen eines Tieres von großer Bedeutung. (Instinktverhalten wird durch Lernvorgänge verbessert)
Werden auch festgestellt durch Kreuzungsversuche, sinnvoller, weil Isolation zum Hospitalismus führen kann.
Nur bei gegebener Handlungsbereitschaft auslösbar. Sie beinhaltet angeborene und erlernte Elemente, die miteinander verknüpft sind.
- Ablauf einer Instinkthandlung :
1. Individuum entwickelt eine Handlungsbereitschaft, z.B. Hunger
2. Appetenzverhalten, d.h. unbewusstes Suchverhalten nach den Auslösern von Instinkthandlungen
3. angeborener auslösender Mechanismus (AAM), dass ist eine Funktionseinheit des Nervensystems, die von zahlreichen Reizen eines Objektes den Schlüsselreiz herausfiltern.
4. Schlüsselreiz, dass ist eine Bezeichnung für Reize, die bei einem Tier über AAM wirken und dadurch ein Verhalten auslösen oder aufrechterhalten.
5. Taxis, ist eine Orientierungsbewegung, die vom AAM ausgelöst wird.
6. Instinktive Endhandlung, z.B. Beutefang
Instinktverhalten ist abhängig von einer positiven Handlungsbereitschaft und dem Schlüsselreiz. (Doppelte Quantifizierung)
Lernen :
Def. Lernen umfasst des Prozess, der zu einer Individuellen erfahrungsbedingten Ausprägung neuer oder zu einer Änderung alter Verhaltensweise führt.
Durch lernen ist eine individuelle Verhaltensanpassung an neue Umweltsituationen innerhalb kürzester Zeit möglich. (hohe Flexibilität)
- Lerndisposition: Fähigkeit, etwas Besonderes gut zu lernen. (Lernbegabung)
Beruht auf die Eigenschaft des ZNS des Lebewesen. Diese Eigenschaft ist durch Umwelteinflüsse während der Entwicklung veränderbar.
- Obligatorisches Lernen: Ist ein Lernprozess, den die Tiere erlernen, um zu überleben, lebensnotwendig. Z.B. zum Winter hin Nüsse sammeln, als Nahrungsvorrat.
- Falkulatives Lernen: Lernprozess der für das Individuum von Vorteil ist, aber nicht lebensnotwendig. Lebewesen nimmt in einer Reizsituation die Informationen auf und speichert diese im Gedächtnis (Lernphase), In ähnlichen Situationen wird Information abgerufen und durch Erfahrung entsteht ein geändertes Verhalten (Kannphase).
- Prägung: AAM wird durch Erfahrung verändert, ist zusätzlich aber nur zeitlich begrenzt möglich, hält aber ein ganzes Leben an. (Küken + Menscheneltern oder Hahn in einer Entenaufzucht)
- Habituation: Das Individuum lernt, das die Reizidentisität nachlässt und nimmt diese irgendwann nicht mehr als Reiz wahr, z.B. streicheln eines neuen Haustieres. (Reizspezifisch)
- Sensitivierung: Eine allgemein Erhöhung der Reaktionsbereitschaft. Die Reaktionsbereitschaft wird erhöht, wenn eine Biene die Beine mit Zucker bestrichen bekommt, fährt sie, wenn man ihr zusätzlich eine Zuckervorlesung vorsetzt den Rüssel schneller aus.
Habituation und Sensitivierung schließen sich gegenseitig aus, dieses nennt man Dishabituatuation. Befindet sich das Tier bei der Gabe des starken Reizes im Zustand der Habituation wird diese sofort aufgehoben.
- Reifung: Ist ein genetisch bedingtes Verhalten, bildet sich ohne irgendwelche individuellen Erfahrungen aus. Z.B. Fliegen bei Vögeln.
Komplexes Lernen:
- Werkzeuggebrauch: Einsetzen von Werkzeug (Affe + Stock + Speichel + Termiten) Setzt eine geistige Kompetenz voraus, d.h. Erfahrung wird mit dem Alltag verknüpft, damit das Individuum versteht, dass es das Werkzeug beispielsweise zur Futtersuche einsetzen kann. Die erlernte Technik zeigt sich nur, wenn sich das entsprechende Problem zeigt, d.h. in diesem Fall nur wenn der Affe nach Termiten sucht. Die Technik wird durch Nachahmung weiter gegeben.
- Nachahmung: Wenn eine Nachahmung über Generationen weitergegeben wird, so nennt man dieses Tradition. Nachahmung wird auch als Lernen durch Beobachtung bezeichnet. (Affenmutter knackt Nüsse, Kinder ahmen dieses nach Können auch Nüsse knacken.
- Handeln nach Plan: Lernen durch Einsicht, d.h. es erfordert eine auf Erkenntnis beruhende Leistung und Kombinationsvermögen.
Averbales Denken:
Operante Konditionierung (Bedingte Aktion) Lernen am Erfolg (ist nur bei entsprechender Handlungsbereitschaft, Lernmotivation möglich)
- Nullphase: Tier zeigt im Rahmen von Appentenzverhalten eine Spontane nichtzielgerichtete Verhaltensweise (neutrale Reaktion)
- Lernhase: Auf die spontane Reaktion folgt eine Belohnung (Verstärkung)
Belohnung:
1. Direkte Belohnung: positive Verstärkung, z.B. Futter oder Lob
2. Indirekte Belohnung: negative Verstärkung, z.B. Beseitigung einer unangenehmen Situation.
Aktion tritt mit höhere Identisität auf (Bedingt erlernte Aktion)
- Kannphase: Lebewesen setzt bedingt Aktion zielgerichtet ein, um eine Belohnung zu erhalten.
Feststellung: Skinner-Box-Versuche oder Labyrinthversuche.
- Löschung: Folgt auf die bedingte Aktion keine Belohnung mehr, so kommt es zu einer Abnahme der Häufigkeit bzw. der Identisität der bedingten Aktion. z.B. auch als Bestrafung.
Klassische Konditionierung (Bedingte Reaktion) Pawlow´sche Hundeversuche
Sind nur bei entsprechender Lernmotivation bzw. Handlungsbereitschaft möglich.
- Nullphase:
Futter Speichelsekretion - Unbedingte Reaktion
Glockenton Keine Reaktion
- Lernphase:
Glockenton
zeitgleich
Futter
- Kannphase:
Glockenton Speichelsekretion - bedingte Reaktion
Paarungssyteme:
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Fortpflanzungsstrategien:
Träger der verschiedenen Verhaltensvarianten innerhalb einer Art oder Population konkurrieren untereinander um knappe Ressourcen wie Nahrung, Partner oder Lebensraum. Wie die meisten Nachkommen erzeugt gilt als am Besten angepasst
größte Fitness in dieser Umwelt + Konkurrenzsituation.
Männchen: Paarungsstrategie zur Maximierung der Fitness, d.h. so viele Weibchen begatten wie möglich, um Nachkommen zu zeugen.
Weibchen: Nahrungsstrategie zur Maximierung der Fitness, d.h. viele "teure" Nachkommen müssen überleben deswegen ist das Nahrungsangebot im Lebensraum der wesentliche Faktor.
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