Ökologie und Diversität B - Cheatsheet

Ebenen der biologischen Organisation: Population, Gemeinschaft, Ökosystem

Definition:

Biologische Organisation: Population (Gruppe gleicher Arten, interagieren & fortpflanzen), Gemeinschaft (Versch. Populationen in Interaktion), Ökosystem (Gemeinschaft + abiotische Umwelt)

Details:

• Population: Gruppen von Individuen derselben Art in einem bestimmten Gebiet, die sich fortpflanzen können
• Gemeinschaft: Verschiedene Populationen in einem definierten Raum, die miteinander interagieren
• Ökosystem: Biotische Gemeinschaft und die abiotischen Faktoren, die sie beeinflussen

Wechselwirkungen zwischen Organismen und ihrer Umwelt

Definition:

Wechselwirkungen zwischen Organismen und ihrer Umwelt betreffen die Art und Weise, wie Organismen auf biotische (lebende) und abiotische (nicht-lebende) Faktoren der Umwelt reagieren und diese beeinflussen.

Details:

• Biotische Faktoren: Interaktionen zwischen verschiedenen Organismenarten (z.B. Räuber-Beute-Beziehungen, symbiotische Beziehungen)
• Abiotische Faktoren: Umwelteinflüsse wie Temperatur, Wasser, Nährstoffe, Licht
• Anpassungsmechanismen: Evolutionäre Änderungen in der Population zur besseren Anpassung an Umweltbedingungen
• Ökologische Nischen: Spezifische Umgebungsbedingungen und Ressourcen, die eine Art benötigt
• Populationendynamik: Veränderungen der Populationsgrößen in Abhängigkeit von Umweltfaktoren

Artenvielfalt und genetische Vielfalt

Definition:

Artenvielfalt: Anzahl der verschiedenen Arten in einem Ökosystem. Genetische Vielfalt: genetische Variabilität innerhalb einer Art.

Details:

• Artenvielfalt beeinflusst Stabilität und Funktion von Ökosystemen.
• Genetische Vielfalt fördert Anpassungsfähigkeit und Überlebensfähigkeit von Populationen.
• Hohe Diversität steigert Resilienz gegenüber Umweltveränderungen und Krankheiten.
• Erhaltung genetischer Vielfalt durch Erhaltungsmaßnahmen und Schutzreservate.

Bedeutung der Biodiversität für Ökosystemdienstleistungen

Definition:

Biodiversität unterstützt und stabilisiert Ökosysteme durch Funktionen wie Bestäubung, Wasserreinigung und Klimaregulierung.

Details:

• Artenvielfalt ↔ Stabilität und Resilienz von Ökosystemen
• Je höher die Diversität, desto vielfältiger die Dienstleistungen (z.B. Bestäubung, Nährstoffkreislauf)
• Bessere Anpassung an Umweltveränderungen durch genetische Vielfalt
• Kulturelle und ästhetische Werte durch Biodiversität erhalten
• Ökonomische Bedeutung: viele Wirtschaftszweige abhängig von Ökosystemdienstleistungen

Stoffkreisläufe und Energieflüsse in Ökosystemen

Definition:

Stoffkreisläufe: Austausch von Materie innerhalb und zwischen Ökosystemen. Energieflüsse: Transport von Energie durch trophische Ebenen.

Details:

• Kohlenstoffkreislauf: Photosynthese, Atmung, Zersetzung, Verbrennung fossiler Brennstoffe
• Stickstoffkreislauf: Nitrifikation, Denitrifikation, Stickstofffixierung, Ammonifikation
• Phosphorkreislauf: Erosion von Gesteinen, Aufnahme durch Pflanzen, Rückführung durch Zersetzung
• Trophische Ebenen: Produzenten (Pflanzen), Konsumenten (Tiere), Destruenten (Zersetzer)
• Energiepyramide: Effizienzverlust von ca. 10% pro Stufe
• Primärproduktion: Erzeugung organischer Substanz durch Fotosynthese, Netto vs. Brutto
• Sekundärproduktion: Biomassezuwachs der Konsumenten
• Gesetz der Erhaltung der Energie: Energie geht nicht verloren, Umwandlung in Wärme

Konkurrenz, Prädation und Symbiose

Definition:

Konkurrenz: Wettbewerb um Ressourcen. Prädation: Beziehung zwischen Räuber und Beute. Symbiose: Langfristige Interaktion zwischen zwei Arten.

Details:

• Konkurrenz: Interferenz- vs. Ausbeutungskonkurrenz, konkurrierende Nischen.
• Prädation: Lotka-Volterra-Modell, funktionelle und numerische Reaktionen.
• Symbiose: Mutualismus (++), Kommensalismus (+0), Parasitismus (+-).

Statistische Analyse ökologischer Daten

Definition:

Verfahren zur Aufbereitung, Untersuchung und Interpretation von biologischen und ökologischen Daten. Ermöglicht das Erkennen von Mustern und Zusammenhängen in der Natur.

Details:

• Häufig verwendete Methoden: Regressionsanalyse, ANOVA, PCA, Clusteranalyse.
• Datenvisualisierung: Boxplot, Histogramm, Streudiagramm.
• Wichtige Konzepte: Mittelwert, Varianz, Standardabweichung.
• Systematische Datensammlung und Aufbereitung sind unerlässlich.

Modellierung ökologischer Prozesse

Definition:

Modellierung ökologischer Prozesse: Mathematische und computergestützte Techniken zur Beschreibung und Vorhersage von Wechselwirkungen und Dynamik in Ökosystemen.

Details:

• Verwendung von Differentialgleichungen zur Modellierung zeitlicher Änderungen biotischer und abiotischer Faktoren.
• Lotka-Volterra-Modell für Räuber-Beute-Dynamiken:
• \[ \begin{aligned} \frac{dx}{dt} &= \alpha x - \beta xy \ \frac{dy}{dt} &= \delta xy - \gamma y \end{aligned} \]
• Populationswachstum: exponentielles Wachstum und logistisches Wachstum.
• \[ \frac{dN}{dt} = rN \] \[ \frac{dN}{dt} = rN \left(1 - \frac{N}{K}\right) \]
• Anwendung in der Simulation und Analyse von Ökosystemen