zoologie: Ökologie einführung (9 h) wolfgang nentwig
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Zoologie: Ökologie Einführung (9 h) Wolfgang Nentwig. Teil einer siebenteiligen Ringvorlesung obligatorisch für HF Biologen integriert in Curriculum Veterinärmedizin Besuch für andere möglich (NF, PH S1...) Prüfung im Rahmen der Gesamtprüfung. Allgemeine Organisation. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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Zoologie: Ökologie
Einführung (9 h)
Wolfgang Nentwig
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Allgemeine Organisation
• Teil einer siebenteiligen Ringvorlesung– obligatorisch für HF Biologen– integriert in Curriculum Veterinärmedizin – Besuch für andere möglich (NF, PH S1...)
• Prüfung im Rahmen der Gesamtprüfung
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Spektrum Verlag(Heidelberg)200725 € / 38 - 41 CHF
Seitenangaben
217
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…diese Vorlesung• wird im 2. Jahr erweitert (20 h)• gleiches Buch• Unterbrechen / Zwischenfragen erlaubt• als PPT auf www.zoology.unibe.ch
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Was ist Ökologie?
Ernst Haeckel 1866: - Beziehung der Organismen - zur umgebenden Aussenwelt - teils organischer, teils anorganischer Natur
heute - Interaktionen zwischen Organismen (Individuen, Populationen, Lebensgemeinschaften)
- abiotische und biotische Umwelt - Energie-, Stoff- und Informationsfluss → Naturwissenschaft
→ primär nicht auf Mensch bezogen
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Gliederung
Einführung
1 Organismen (Autökologie)
2 Populationen (Populationsökologie)
3 Wechselwirkungen zwischen Arten (Synökologie)
4 Lebensgemeinschaft (Synökologie)
Mit jeder höheren Ebene sind neue Eigenschaften
möglich: emergente Eigenschaften
2
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2
1. Organismen
Charakteristika: - Struktur aus Zellen - Bewegung, Stoffwechsel - Wachstum, Entwicklung, Tod - Vermehrung
- Rekombination
Individuen sind in Populationen organisiertPopulationen bilden Arten
Art: - eine Gruppe sich miteinander kreuzender natürlicher Populationen - reproduktiv von anderen Gruppen isoliert
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3
Individuen sind verschieden
- Phänotyp: individuelles Erscheinungsbild- Genotyp: Σ Phänotypen- Ökotyp: lokale, genetisch fixierte Anpassungen an Standortbedingungen
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4
Arten umfassen ein bestimmtes Areal- verändern sich durch Selektion und Anpassung- Entwicklung neuer Arten- Artaufspaltung- adaptive Radiation
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6
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42
adaptive Radiation
verfügbare Ressourcen
Spezialisierung
neue Arten
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Konzept der ökologischen Nische
- Einnischung = Spezialisierung- Prozess in der Zeit (Evolution)- je mehr Zeit und Parameter- desto mehr Arten
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ökologische Nische = multidimensionaler Raum- Planstelle (kann unbesetzt sein)- Stellenäquivalenz- Nischenbreite (Generalist – Spezialist)- Nischenüberlappung - Konkurrenzvermeidung
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Merkmalsverschiebungcharacter displacementals Hinweis auf Nischenaufteilung
fundamentale Nische ≠ realisierte Nische
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Seite 68
Beschreibung einer Nische
Hochseegrosses Wirbeltierschnell, räuberischFischfresser
?
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Anpassung anPlanstelle führt zu Ähnlichkeit(Hydrodynamik)
Konvergenz
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Hausaufgabe:Gebirge, Aufwinde, segeln
Aasfresser
alte Welt – neue Welt?2 Gruppen – wie verwandt?
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Hausaufgabe: GebirgeAufwinde, segelnAasfresser alte Welt – neue Welt?2 Gruppen – wie verwandt?
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Ordnung Ciconiiformes StorchenartigeFamilie Ardeidae Reiher Familie Ciconiidae Störche Familie Cathartidae Neuweltgeier Ordnung Falconiformes Falkenartige / GreifvögelFamilie Accipitridae Habichte Unterfamilie: Accipitrinae (Habichte) Unterfamilie: Buteoninae (Bussardartige) Unterfamilie: Circinae (Weihen) Unterfamilie: Milvinae (Milane) Unterfamilie: Aegypiinae (Altweltgeier)
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7
1.2 Umwelt der Organismen
Organismen sind offene SystemeEnergie-, Stoff-, Informationsaustausch mit UmweltstandortspezifischSumme von UmweltfaktorenAbweichung vom Optimum = Stress
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8
Standortansprüche: euryök stenökAnpassung gering hochInvestition gering hoch Reproduktion gross gering Generalist Spezialist
Temperatur: eurytherm stenotherm
Nährstoffbedarf: eutroph oligotroph
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Ökologisch wirkenden Faktoren
• Einstrahlung und Photosynthese• Temperatur• Feuer• Wasser• biogene Elemente• Boden• usw.
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9
10 % UV, 45 % PhAR45 % IR
EinstrahlungAbstrahlungAbsorption
PhotosyntheseOrientierung im RaumFarbsehen
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12
Temperatur: Wachstum Regulation Mikroklima
Reaktionsgeschwindigkeits-Temperatur-Regel RGT-Regel Van‘t Hoff‘sche Regel Q10 2-3
TemperatursummeTemperaturgrenzen
11 d
4 d
x 2.75
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Q10 nicht extrapolierbar20 bis 30°C: 2.7526 bis 36°C: 1.930 bis 40°C: 1.4 (aber 40° ist letal)
d.h. Effekte sind situationsabhängig umweltabhängig nicht-linear
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Exkurs: Nichtlineare Prozesse meist exponentiellklassisches Beispiel:Bevölkerungswachstum (partiell überexponentiell)
Papierfalten (0.1 mm dick, 50 x )
1. Faltung 0.2 mm10. Faltung 102.4 mm20. Faltung 105 m
30. Faltung 107 km40. Faltung 110‘000 km50. Faltung 103 Mio km
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Regulationsbereich Regulationsfähigkeit
endothermexotherm
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kleine Organismen: innen Umgebungstemperatur poikilothermd.h. Umgebung bestimmt Wachstum
Drosophila Labor 25°C 15 d (eine Generation)Insekt Gebirgsbach 5°C 1 Jahr Insekt Subantarktis 0°C 2 – 4 Jahre
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Wie können poikilotherme Arten ihreKörpertemperatur erhöhen? optimal 28-30°
- warme Stellen aufsuchen (Mikroklima)- grossflächig exponieren (Schmetterlinge Flügel)- endogenes Wärmezittern (Hummeln)
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Mikroklima
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Homoiothermes Problem
Rete mirabile
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Wassertemperatur 10°C
Körpertemperatur 20°C
Q10 für Muskeln = 3
Δ 10°C = 3x so schnell