Ökologie und Diversität A - Cheatsheet

Energiefluss und Stoffkreisläufe

Definition:

Energiefluss: Weitergabe von Energie durch Nahrungsketten; Stoffkreisläufe: Kreislauf von Elementen und Verbindungen durch biotische und abiotische Komponenten eines Ökosystems.

Details:

• Energiefluss: Energie nimmt in jeder trophischen Ebene ab (\textit{10% Gesetz})
• Primärproduzenten (Pflanzen): Umwandlung von Sonnenenergie in chemische Energie via Photosynthese
• Konsumenten und Destruenten: Weitergabe und Abbau von Energie
• Stoffkreisläufe: Wichtige Kreisläufe (Kohlenstoff, Stickstoff, Wasser)
• Kohlenstoffkreislauf: Photosynthese und Zellatmung
• Stickstoffkreislauf: Nitrifikation, Denitrifikation, Ammonifikation
• Wasserkreislauf: Verdunstung, Kondensation, Niederschlag

Populationsdynamik

Definition:

Bezieht sich auf die Veränderungen in Größe und Zusammensetzung von Populationen im Laufe der Zeit.

Details:

• Wachstumsmodelle: exponentielles und logistisches Wachstum
• Exponentielles Wachstum: \[ N(t) = N_0 e^{rt} \]
• Logistisches Wachstum: \[ N(t) = \frac{K}{1 + \left(\frac{K-N_0}{N_0}\right) e^{-rt}} \]
• dN/dt: Änderungsrate der Population
• Einflussfaktoren: Geburtenrate, Sterberate, Immigration, Emigration
• Dichteabhängige Faktoren: Nahrung, Krankheiten
• Dichteunabhängige Faktoren: Wetter, Naturkatastrophen

Ökologische Nischen

Definition:

Eine ökologische Nische beschreibt die Gesamtheit aller Umweltfaktoren (abiotisch und biotisch), die das Überleben und die Fortpflanzung einer Art beeinflussen.

Details:

• Fundamentale Nische: Potenzieller Lebensraum und Ressourcen ohne biotische Interaktionen.
• Realisierte Nische: Tatsächlicher Lebensraum und genutzte Ressourcen inkl. biotischen Interaktionen.
• Grundlegende Umweltfaktoren: Temperatur, Feuchtigkeit, Nahrungsverfügbarkeit.
• Nischenüberlappung: Kann zu Konkurrenz führen, beeinflusst Koexistenz
• Gause’sches Konkurrenzprinzip: Zwei Arten mit identischen Nischen können nicht dauerhaft koexistieren.
• Nischendifferenzierung: Anpassung von Arten zur Minimierung von Konkurrenz.

Ökosystemstabilität und Resilienz

Definition:

Fähigkeit eines Ökosystems, nach Störungen die Struktur und Funktionen aufrechtzuerhalten oder wiederherzustellen.

Details:

• Stabilität: Konstante Ökosystemeigenschaften trotz Störungen.
• Resilienz: Geschwindigkeit und Fähigkeit zur Rückkehr in den ursprünglichen Zustand nach einer Störung.
• Abhängig von Biodiversität und komplexen Interaktionen zwischen Arten.
• Hohe Diversität oft gleich höhere Stabilität und Resilienz.
• Beeinflussende Faktoren: Klimawandel, menschliche Eingriffe, natürliche Ereignisse.
• Indikatoren: Artenvielfalt, Biomasse, Produktionsrate, Stoffkreisläufe.

Verschiebung von Lebensräumen und Artenverteilung

Definition:

Anpassung/Veränderung von Lebensräumen und geografische Verlagerung von Arten aufgrund von Umweltveränderungen und Klimawandel

Details:

• Klimawandel führt zu Verschiebungen: Arten passen sich neuen Bedingungen an oder wandern ab
• Veränderungen in Temperatur und Niederschlag als Hauptfaktoren
• Anstieg der Meeresspiegel beeinflusst Küsten- und Meereslebensräume
• Habitatfragmentierung und Verlust von biologischer Vielfalt
• Konsequenzen: Veränderungen in Ökosystemfunktionen und -diensten
• Einfluss auf menschliche Aktivitäten (Landwirtschaft, Fischerei)
• Modelle zur Vorhersage von Verschiebungen: Bioklimatische Nischenmodellierung
• Erhaltungsstrategien: Schutzgebiete, Korridore, Anpassungsmaßnahmen

Genetische Analysen und molekulare Marker

Definition:

Genetische Analysen: Untersuchung von DNA, RNA und Proteinsequenzen zur Bestimmung genetischer Variationen. Molekulare Marker: spez. DNA-Sequenzen, die zur Erkennung genetischer Unterschiede verwendet werden.

Details:

• Typen molekularer Marker: SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms), Mikrosatelliten, RFLPs (Restriction Fragment Length Polymorphisms)
• Techniken: PCR (Polymerase-Kettenreaktion), DNA-Sequenzierung, Gel-Elektrophorese
• Anwendungen: Populationsgenetik, phylogenetische Studien, Marker-gestützte Selektion
• SNPs: Punktmutationen, hohe Verbreitung im Genom
• Mikrosatelliten: kurze, wiederholte DNA-Sequenzen, hohes Maß an Polymorphismus
• RFLPs: Variationen in DNA-Molekülen, durch Restriktionsenzyme erkannt
• Wichtigkeit: genetische Vielfalt, Evolution, Artbestimmung, Krankheitsverständnis

Gefährdungsanalyse und Risikobewertung

Definition:

Gefährdungsanalyse identifiziert potenzielle Gefährdungen, Risikobewertung bewertet das Risiko basierend auf Eintrittswahrscheinlichkeit und Schadensausmaß.

Details:

• Gefährdung: potenzielle Quelle von Schäden
• Risikobewertung: Risiko = Eintrittswahrscheinlichkeit \times Schadensausmaß
• Ziel: Minimierung des Risikos
• Wichtige Schritt: Erfassung, Bewertung, Kontrolle
• Datenquellen: Feldstudien, Literatur, Modelle

Anpassungsstrategien von Organismen

Definition:

Möglichkeiten der Organismen, sich an wechselnde Umweltbedingungen anzupassen und zu überleben

Details:

• Anpassung: genetische Veränderungen, führt zu besserem Überleben und Fortpflanzung (Fitness)
• Akklimatisation: reversible Anpassungen im phänotypischen Bereich, kurzfristig
• Verhaltensänderungen: Migration, Nahrungsquellenwechsel
• Physiologische Anpassungen: Toleranzveränderungen (z.B. Temperatur, pH)
• Morphologische Anpassungen: Körpergröße, Fell-/Federstruktur
• Mikro- und Makroevolution: kurzfristige vs. langfristige, umfassendere genetische Veränderungen
• Beispiele: Tarnung, Mimese, Schutzmechanismen (Stacheln, Gifte)