Ökologie, Evolution und Biodiversität - Cheatsheet.pdf

Ökosystemdynamik und Stabilität

Definition:

Ökosystemdynamik bezieht sich auf die zeitlichen Veränderungen in einem Ökosystem, einschließlich der Wechselwirkungen zwischen Organismen und ihrer Umwelt. Stabilität beschreibt die Fähigkeit eines Ökosystems, trotz Störungen in einem relativ konstanten Zustand zu bleiben.

Details:

• Dynamik: Änderungen der Artenzusammensetzung, Energieflüsse, Stoffkreisläufe
• Stabilität: Widerstandsfähigkeit (Resistenz) und Erholungsfähigkeit (Resilienz)
• Resilienz: Fähigkeit eines Ökosystems, nach einer Störung in den Ausgangszustand zurückzukehren
• Resistenz: Fähigkeit, Veränderungen durch Störungen zu widerstehen
• Mathematische Modelle: Lotka-Volterra-Gleichungen, \text{dynamische Systeme}
• Einflussfaktoren: Biodiversität, Struktur des Nahrungsnetzes

Natürliche Selektion und Anpassung

Definition:

Prozess, durch den Organismen, die besser an ihre Umwelt angepasst sind, häufiger überleben und sich fortpflanzen.

Details:

• Überleben und Fortpflanzen bestimmen den evolutionären Erfolg.
• Die Anpassung (Adaptation) ist das Ergebnis natürlicher Selektion.
• Selektion kann stabilisierend, richtend oder disruptiv wirken.
• Genetische Variation ist notwendig für natürliche Selektion.
• Fitness: Maß für den Fortpflanzungserfolg eines Individuums relativ zu anderen.

Biogeographische Muster

Definition:

Verteilungsmuster von Organismen aufgrund von geographischen Faktoren wie Klima, Topographie und historische Ereignisse.

Details:

• Biodiversitäts-Hotspots: Regionen mit hoher Artenvielfalt
• Arealkunde: Verbreitungsmuster von Arten
• Endemismus: Vorkommen von Arten nur in einem spezifischen Gebiet
• Disjunktion: Getrennte Vorkommen von nahe verwandten Arten
• Marine und terrestrische Muster: Unterschiedliche Muster im Meer- und Landökosystem
• Biomes: Großräumige ökologische Einheiten wie Wüsten, Tropenwälder
• Latitudinaler Gradient: Höhere Artenvielfalt in den Tropen als an den Polen

Restaurationsökologie und Habitatmanagement

Definition:

Wiederherstellung und Erhaltung von Ökosystemen zur Unterstützung der Biodiversität und ökologischen Funktion.

Details:

• Restaurationsökologie: Wissenschaft von der Wiederherstellung degradierter Ökosysteme
• Habitatmanagement: Praktiken zur Erhaltung und Verbesserung von Lebensräumen
• Ziele: Erhöhung der Biodiversität, Wiederherstellung ökologischer Prozesse
• Methoden: Renaturierung, Aufforstung, Kontrolle invasiver Arten
• Bedeutsam: Sicherung ökologischer Resilienz und ökosystemarer Dienstleistungen

Remote Sensing und GIS

Definition:

Satelliten- und Luftbildtechniken zur Erfassung ökologischer Daten; GIS zur Analyse und Darstellung räumlicher Daten.

Details:

• Ermöglicht großflächige Habitatkartierung und Landschaftsanalyse
• Anwendung in Vegetationskartierung, Umweltüberwachung, und Klimastudien
• Wichtige Parameter: spektrale Auflösung, räumliche Auflösung, zeitliche Auflösung
• Arbeitet mit georeferenzierten Daten, oft kombiniert mit anderen Datensätzen
• Wesentlich für präzise Biodiversitäts- und Umweltstudien

Gendrift und Genfluss

Definition:

Gendrift: zufällige Veränderungen der Allelhäufigkeiten in einer Population. Genfluss: Austausch von Genen zwischen Populationen.

Details:

• Gendrift: Bedeutung für kleine Populationen größer.
• Gründereffekt und Flaschenhalseffekt als spezielle Fälle der Gendrift.
• Genfluss erhöht genetische Vielfalt innerhalb einer Population.
• Reduziert genetische Unterschiede zwischen Populationen.
• Wichtige Faktoren: Migration, Paarung zwischen Populationen.

Trophische Ebenen und Energiefluss

Definition:

Trophische Ebenen: Positionen im Nahrungsnetz, wie Produzenten, Konsumenten und Destruenten. Energiefluss: Übertragung von Energie zwischen Trophischen Ebenen.

Details:

• Energiefluss erfolgt unidirektional.
• Nur etwa 10% der Energie wird an die nächste Trophische Ebene weitergegeben, Rest als Wärme verloren (Energiepyramiden-Konzept).
• Primärproduzenten (Pflanzen) setzen Sonnenenergie um (Photosynthese).
• Primärkonsumenten (Herbivoren) ernähren sich von Produzenten.
• Sekundär- und Tertiärkonsumenten (Karnivoren) ernähren sich von anderen Tieren.
• Destruenten (z.B. Bakterien, Pilze) bauen organisches Material ab und setzen Nährstoffe frei.

Molekulare Ökologie und Genetik

Definition:

Untersucht Wechselwirkungen zwischen Organismen und Umwelt auf genetischer Ebene.

Details:

• Genetische Variation in Populationen - Analyse mittels DNA-Sequenzierung, Mikrosatelliten.
• Population Genetics - Verwenden von Hardy-Weinberg-Gleichgewicht, Genfluss, genetische Drift.
• Phylogenie und Abstammung - Aufbau von Stammbäumen, Verwandtschaftsverhältnisse.
• Genetische Anpassungen an Umweltfaktoren - Beispiel: Temperatur, Nahrung.
• Methoden: PCR, Sequenzierung, Genotypisierung.