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E-Book

Ökologie

AutorCarl Beierkuhnlein ua., Sven Bacher, Wolfgang Nentwig
VerlagSpektrum Akademischer Verlag
Erscheinungsjahr2006
Seitenanzahl477 Seiten
ISBN9783827401724
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis50,00 EUR

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. 

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Leseprobe

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."

Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis8
Vorwort10
1 Einführung12
1.1 Was ist Ökologie?12
1.1.1 Definition12
1.1.2 Was will Ökologie?12
1.2 Gesetze, Konzepte, Theorien14
1.2.1 Fehlende ökologische Gesetze14
1.2.2 Konzepte14
1.2.3 Theoriebildung15
2 Organismen18
2.1 Organismen, Individuen, Arten und Funktionen18
2.1.1 Eigenschaften von Organismen18
2.1.2 Individuum und Art19
2.1.3 Funktionelle Eigenschaften25
2.2 Die Umwelt der Organismen26
2.2.1 Umwelt und Standort26
2.2.2 Physikalische Faktoren27
2.2.3 Chemische Faktoren42
2.3 Räumliche und zeitliche Skalen58
2.3.1 Räumliche Aspekte der Umwelt58
2.3.2 Räumliche Ansprüche der Organismen59
2.3.3 Zeitliche Aspekte der Umwelt64
2.3.4 Zeitliche Eigenschaften der Organismen72
2.4 Die ökologische Nische74
2.4.1 Koexistenz und Evolution74
2.4.2 Das Konzept der ökologischen Nische75
2.4.3 Konvergenz79
3 Populationen80
3.1 Modelle in der Populationsökologie80
3.2 Die fundamentale Gleichung für die Populationsgröße81
3.3 Die Populationsgröße83
3.3.1 Absolute Schätzung der Populationsgröße83
3.3.2 Populationsindices87
3.3.3 Populationsdichte und Körpergewicht89
3.4 Populationsdynamik90
3.4.1 Ungebremstes Populationswachstum91
3.4.2 Logistisches Populationswachstum95
3.4.3 Kontinuierliches Populationswachstum99
3.4.4 Populationswachstum und Altersstruktur100
3.5 Evolution von Lebenszyklen107
3.6 Dichteregulation und Populationsschwankungen111
3.6.1 Intraspezifische Konkurrenz111
3.6.2 Regulation und Limitierung113
3.6.3 Stochastizität115
3.6.4 Dichteregulation in nat rlichen Populationen116
3.6.5 Zyklen und Chaos117
3.7 Systeme von Populationen119
3.7.1 Immigration und Emigration120
3.7.2 Die Metapopulation121
3.7.3 Von der Metapopulation zur Artengemeinschaft124
3.7.4 Das Areal132
4 Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Arten134
4.1 Nahrungserwerb134
4.1.1 Spezialisierung134
4.1.2 Optimaler Nahrungserwerb137
4.2 Die trophischen Ebenen149
4.2.1 Zersetzer, Destruenten, Detritivoren150
4.2.2 Primärproduzenten: Pflanzen151
4.2.3 Primärkonsumenten: Herbivoren153
4.2.4 Sekundärkonsumenten: Carnivoren154
4.2.5 Omnivoren154
4.2.6 Parasiten, Krankheiten, Vektoren156
4.3 Prinzipien der Wechselwirkungen160
4.4 Wechselwirkungen auf derselben trophischen Ebene162
4.4.1 Interspezifische Konkurrenz162
4.4.2 Gegenseitige Förderung168
4.4.3 Mimikry169
4.5 Wechselwirkungen über zwei trophische Ebenen170
4.5.1 Räuber und Beute170
4.5.2 Herbivoren und Pflanzen191
4.5.3 Parasiten und ihre Wirte206
4.6 Mutualismus216
4.6.1 Was verstehen wir unter Mutualismus?216
4.6.2 Einteilung von Mutualismen216
4.6.3 Mutualismen sind kontextabh!ngig218
4.6.4 Ausnutzung von Mutualismen219
4.6.5 Populationsdynamik von Mutualismen222
4.7 Wechselwirkungen -ber mehrere trophische Ebenen225
4.7.1 Kaskadeneffekte einzelner Populationen226
4.7.2 Nahrungsnetze229
4.7.3 Kaskadeneffekte trophischer Ebenen236
5 Lebensgemeinschaften und kosysteme240
5.1 Grundlagen240
5.1.1 Lebensgemeinschaft oder Bioz nose240
5.1.2 Prozesse, Mechanismen und Funktionen241
5.1.3 Ökosysteme242
5.1.4 Ökosystemforschung243
5.2 Energie-, Stoff- und Informationsfluss244
5.2.1 Energiefluss244
5.2.2 Stofffluss257
5.2.3 Informationsfluss267
5.3 Organismische Struktur und Komplexität von Lebensgemeinschaften272
5.3.1 Organisation von Lebensgemeinschaften274
5.3.2 Beschreibung von Lebensgemeinschaften278
5.3.3. Komplexiät von Lebensgemeinschaften284
5.3.4 Phylogenetische und historische Aspekte297
5.3.5 Biogeographische Aspekte299
5.4 Räumliche und zeitliche Muster von Lebensgemeinschaften303
5.4.1 Unterschiedlichkeit und Ähnlichkeit303
5.4.2 Heterogenität306
5.4.3 Abgrenzung ökologischer Einheiten307
5.4.4 Zeitliche Organisation räumlicher Muster309
6 Gemeinschaftskomplexe, Landschaften und Großlebensräume312
6.1 Gemeinschaftskomplexe312
6.1.1 Allgemeines312
6.1.2 Methodik312
6.1.3 Heterogenität – ein Wesensmerkmal von Gemeinschaftskomplexen314
6.1.4 Vom Modell zur Fläche: ökologische Raumerkundung315
6.2 Landschaften318
6.2.1 Der Landschaftsbegriff318
6.2.2 Landschaftselemente318
6.2.3 Ökologische Landschaftstypisierung322
6.2.4 Gradienten menschlichen Kultureinflusses auf Landschaften323
6.2.5 Landschaften Mitteleuropas326
6.2.6 Funktionale Aspekte326
6.2.7 Landschaftswandel329
6.3 Großlebensräume der Erde331
6.3.1 Terrestrische Lebensräume334
6.3.2 Limnische Lebensräume355
6.3.3 Großlebensräume des Meeres358
6.4 Naturlandschaft und Kulturlandschaft365
6.4.1 Die Veränderung zur Kulturlandschaft365
6.4.2 Die moderne Kulturlandschaft368
6.4.3 Optionen einer ökologisch verträglichen Entwicklung371
6.5 Naturschutz379
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 Naturschutzkonzepte397
7 Raumschiff Erde404
7.1 Globale Landnutzungsänderungen404
7.1.1 Globale Syndrome404
7.1.2 Veränderung der Landnutzung405
7.2 Anthropogene Eingriffe in die biogeochemischen Kreisläufe412
7.2.1 Wasserhaushalt413
7.2.2 Kohlenstoff418
7.2.3 Stickstoff420
7.2.4 Phosphor423
7.2.5 Schwefel425
7.3 Klimawandel425
7.3.1 Historische und aktuelle Klimaentwicklung425
7.3.2 Methoden der Klimamessung und Klimarekonstruktion428
7.3.3 Der Treibhauseffekt429
7.3.4 Auswirkungen des Klimawandels430
7.4 Die Erde als Superorganismus?435
7.4.1 Die Gaia-Hypothese435
7.4.2 Die Veränderung der Erdatmosphäre durch Lebewesen436
7.4.3 Regulationsprozesse439
7.4.4 Schlussfolgerungen441
8 Literatur444
Index462
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