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Ökologie - Eine Zusammenfassung - Referat
Ökologie: Zusammenstellung der wichtigsten Aspekte
Def.: Diem Ökologie (von gr. oikos = Haus, Haushalt) untersucht die Beziehungen der Lebewesen zu ihrer Umwelt. Sie erforscht die allgemeinen Gesetzmäßigkeiten dieser Beziehungen und ist daher die „Lehre vom Haushalt der Natur“.
Ökologie arbeitet auf drei Untersuchungsebenen:
1. Autoökologie: Lebewesen sind von ihrer Umwelt abhängig. Dieses Wirkungsgeflecht wird auf die abiotischen Faktoren (alle unbelebten Faktoren; Wind, Temperatur, Licht, Boden etc.) und biotischen Faktoren (Konkurrenzverhalten, Wirkungen von Feinden oder Parasiten etc.) die auf ein Lebewesen in seiner Umgebung wirken.
2. Populationsökologie: Alle Individuen einer Art nennt man Population. Diese wird von Räubern oder Parasiten und den Nahrungsgegebenheiten in ihrer Anzahl beeinflusst.
3. Synökologie: In einem Lebensraum stehen alle Organismen in Wechselbeziehungen, die ihr Zusammenleben ermöglichen. Zu diesen gehören Nahrungs- und Energierelationen. Weiterhin gehört dazu, dass Pflanzen für Tiere Wohnplätze und Verstecke, Baumaterial für Nester usw.. liefern, dass Insekten Pflanzen bestäuben und so deren Fortpflanzung, aber auch für ihre eigenen Nachkommen die Nahrungsquellen sichern. Die Erforschung all dieser Beziehungen ist Aufgabe der Synökologie.
Ökologische Potenz:
Für jede Art gibt es Bereiche in denen sie, abhängig von den jeweiligen Faktoren, gedeihen kann. Die Fähigkeit in einem bestimmten Bereich zu gedeihen nennt man ökologische Potenz.
• Der Bereich in dem schlechte Bedingungen herrschen, unter denen eine Art nicht auf Dauer überleben kann nennt man Pessimum
• Der Bereich, in dem eine Art am besten gedeihen kann, wird Optimum genannt
Fotosynthese:
Bei der Fotosynthese baut die Pflanze mit Hilfe von Lichtenergie aus Kohlenstoffdioxid und Wasser Kohlenhydrate z.B. Stärke auf und scheidet dabei Sauerstoff aus.
Die Orte der Fotosynthese sind die Chloroplasten.
Fotosynthesegleichung: 6CO2+6H20 Licht C6H12O6 + 6O2
Spaltöffnungen und deren Änderung der Spaltöffnungsweite:
Bei Belichtung in den Schließzellen durch Fotosynthese Bildung von viel ATP. Mit dessen Energie werden K+ - Ionen durch aktiven Transport entgegen dem Konzentrationsgefälle aus den Nachbarzellen in die Schließzellen gepumpt. Die zunehmende Konzentration lässt den osmotischen Wert steigen. Daher strömt aus den Nachbarzellen Wasser nach und die dünnen Außenwände der Schließzellen wölben sich: Der Spalt zwischen den Schließzellen öffne sich.
Nach Eintritt der Dunkelheit hört die erhöhte ATB-Bildung aufgrund der eingestellte Fotosynthese auf. Nun wandern die K+ -Ionen entsprechend des Konzentrationsgefälles wieder in die Nachbarzellen. Somit sinkt der osmotische Wert der Schließzellen und Wasser wird an die anderen Zellen abgegeben. Die Schlie0zellen erschlaffen, der Spalt schließt sich.
Abhängigkeit von Umweltfaktoren:
• Abhängigkeit vom Licht
o Sonnenpflanzen haben hohen Lichtbedarf: häufig kleine, aber dicke derbe Blätter mit mehrschichtigem Palisadengewebe, auch häufig Überzug mit Wachs oder toten Haaren, welche zu einer erhöhten Reflektion des Lichtes führt
o Schattenpflanzen gedeihen am besten im Streulicht, langfristige Bestrahlung ist für sie tödlich, besitzen meist dünne zarte Blätter, die sich flach ausbreiten
• Abhängigkeit von der Temperatur
o Fotosynthese setzt bei Mindesttemperatur ein, erreicht bei Optimum maximale Leistung und fällt danach – also nach weiterer Temperaturerhöhung – wieder ab, bis sie bei einer bestimmten Temperatur die Fotosyntheseleistung völlig einstellt
• Abhängigkeit des Kohlenstoffdioxids
o Fotosyntheseleistung kann bei ausreichender Lichtintensität durch Erhöhung des CO2-Gehaltes verbessert werden (CO2 – Düngung)
• Abhängigkeit vom Wasser
o Bei Trockenheit schließen sich die Spaltöffnungen, wodurch weniger CO2 in die Pflanze gelangt und die Fotosyntheseleistung abnimmt. Durch künstliche Bewässerung bei Trockenperioden kann die Fotosyntheseleistung erhöht werden.
Population und Lebensraum
Ökologische Nische: Man bezeichnet die Gesamtheit aller biotischen und abiotischen Umweltfaktoren, die für die Existenz einer bestimmten Art wichtig sind, als ökologische Nische der Art.
• Wenn zwei Arten in der gleichen ökologischen Nische vorkommen, so haben sie nie die komplett selben Ansprüchen an eben diese (Konkurrenzausschlussprinzip)
• Die Ausbildung ökologischer Nischen bezeichnet man als Einnischung. Sie führt dazu, dass mehrere unterschiedliche Arten nebeneinander existieren können (Koexistenz).die Einnischung führt zu unterschiedlicher Nutzung des Lebensraumes:
1. Verlegung der Hauptaktivität auf unterschiedliche Tageszeiten: z.B. Greifvögel – Eulen
2. Nahrungserwerb:
a. Aufnahme von Nahrung unterschiedlicher Größe (häufig bei verwandten Raubtierarten). Die unterschiedliche Größe der Raubtiere bedingt unterschiedlich große Beutetiere. Fuchs (z.B. Mäuse) – Wolf (z.B. Antilopen) – etc.
b. Nahrungssuche an unterschiedlichen Orten
c. Spezialisierung von Parasiten auf bestimmte Körperteile des Wirts
3. Unterschiedliche Temperaturoptima
4. Wahl verschiedner Zeiten für Fortpflanzung und Brutpflege
Fortpflanzungsstrategien: r- und k- Strategien
r- Strategie: eine Art, die in einem nur kurzzeitigem Biotop lebt und sich aufgrund dessen sehr rasch vermehrt und von der mindestens ein paar Individuen anpassungsfähig an andere Biotope sind, damit die Art fortbesteht
k- Strategie: eine Population, welche über einen langen Zeitraum eine konstante Größe hat, sie ist nicht auf rasches Wachstum spezialisiert, sondern auf eine Konkurrenzfähigkeit
Regulation der Populationsdichte
Räuber-Beute-System

Zahl der Räuber Zahl der Beute
+
Evolution
Mutation ist die Grundlage für Evolution.
Selektion: Selektion wirkt dem unbegrenzten Wachstum und der unbegrenzten genetischen Mannigfaltigkeit entgegen. Selektion ist die natürliche Auslese. „Nur der Stärkste überlebt“, „reproduktive Fitness“
Selektionsfaktoren: Selektion kann nur am Phänotypen angreifen, nicht am Genotyp.
• Abiotische Selektionsfaktoren: Trockenheit, Feuchtigkeit, Hitze, Kälte, Salzgehalt des Wassers, etc  alle abiotischen Umweltfaktoren
• Biotische Selektionsfaktoren sind Lebewesen
o Innerartliche Selektion: Konkurrenz um Nahrung, Geschlechtspartner, Territorium zwischen den Artgenossen
o Zwischenartliche Selektion:durch Feinde, Parasiten und dergleichen
 Klassisches Beispiel ist der Industriemelanismus (Birkenspanner)
Coevolution
Evolution ist stets Coevolution der miteinander in Beziehung stehenden Lebewesen.
Die Coevolution von Blüten und blütenbesuchenden Insekten äußert sich in erstaunlicher Angepasstheit der Blüten (Gestalt, Duft, Färbung) an die bestäubenden Insektenarten und umgekehrt dieser an bestimmte Blüten (im Bau der Mundwerkzeuge, der Sinnesorgane und im Verhalten).
Artbildung und Isolation
Allopatrische Artbildung: kommt durch eine geographische Isolation der Population vor
Ursachen:
1. Klimaveränderungen  Abtrennung von Teilpopulationen in getrennte Gebiete
2. weite Entfernung zwischen den Randbereichen eines großen Verbreitungsgebietes einer Art führen infolge unzureichender Durchmischung des Genpools in den Randpopulationen zu getrennter Artbildung
3. Einzelne Individuen können aufgrund von Stürmen oder Meeresströmungen in schwer erreichbare Gebiete verschlagen werden und dort unter gegebenen Umständen neue Populationen bilden. Diese entwickeln sich getrennt vom Ursprungsgenpool und unter den neuen Bedingungen anders weiter als die Ursprungspopulation
z.B. durch die Erdgeschichtlichen Verschiebungen der Kontinentalplatten durch Isolierung von bestimmten Gebieten (Australien – Beuteltiere)
Sympatrische Artbildung: Sie erfolgt innerhalb eines Lebensraumes. Im Gegensatz zur allopatrischen Artbildung ist hier eine frühzeitige Ausbildung einer Fortpflanzungsschranke wichtig. Wenn eine Teilpopulation z.B. durch andere Nahrungsnutzung der innerartlichen Konkurrenz teilweise entzogen ist und so eine abweichende ökologische Nische innehat, kann eine getrennte Entwicklung erfolgen.
Isolationsmechanismen
• Ethologische Isolation aufgrund unterschiedlicher Evolution von Balz- und Paarungsgewohnheiten bei Säugern und Vögeln
• Zeitliche Isolation aufgrund unterschiedlicher Fortpflanzungs- bzw. Blütezeiten
• Sexuelle Isolation durch unterschiedliche Ausbildung der Geschlechtsorgane
Homologien im Bau der Lebewesen heutige Lebewesen zeigen abgestufte Ähnlichkeit ihrer Körperformen  Aufstellung eines Systems möglich; Grundeinheit ist die Art
Bsp. Art Hauskatze ist Wildkatze sehr ähnlich -> gleiche Gattung: felis;it mit Löwe, Tiger etc. bilden sie die Familie ; diese mit den Familien der Bären, Marder- und Hundeartigen die Ordnung der Fleischfresser; es folgen noch zusammen mit diesen und anderen Ordnungen (Rüsseltiere, Nagetiere, Unpaarhufer) Unterklasse der Plazentatiere, welche mit den Beuteltieren und Kloakentieren die Klasse der Säugetiere bildet, diese zählt zum Unterstamm der Wirbeltiere, der zusammen mit den Lanzettenfischchen und Manteltieren den Stamm Chordatiere bildet.
Brückentiere: sind Tiere, welche eine Zwischenstufe zwischen zwei Entwicklungsstufen von Lebewesen sind. (Schnabeltier: Fell, Milchdrüsen – Säugetier, Schnabel, Eier– Reptilien, Vogel)
Homologie von Organen: Verbesserung der Organsysteme  Progressionsreihen
Rückbildung eines Organs:  Regressionsreihen
Homologe Strukturen
1. Kriterium der Lage: in gleicher Anzahl vorhanden und in relativer gleicher Lage angeordnet  Zuordnung zu gemeinsamen Grundbauplan (Bsp.: Lage der Knochen in den Extremitäten der Landwirbeltiere und der Aufbau der Lunge)
2. Kriterium der spezifischen Qualität von Strukturen: wenn übereinstimmend in zahlreichen Einzelheiten spezieller Merkmale (Bsp.: Hautschuppen der Haifische entsprechen im Aufbau und in der Lage der Teilstrukturen den Zähnen der Säugetiere und denen des Menschen)
3. Kriterium der Stetigkeit: gestaltlich veränderte Strukturen, bei denen Zwischenformen existieren, welche untereinander mit dem Homologie-Kriterium der Lage homlogenisiert werden können.
Organrudimente: entstanden durch Rückbildung eines funktionsfähigen Organs, Anlagen von früheren Organen
Homologien in der Entwicklung (Ontogenese)
Ähnliche Entwicklung in der Keimesentwicklung oder in der Embryonalphase, aber später unterschiedliche Merkmalsausprägung (Bsp.: Kiemenbogenanlage des menschlichen Embryos, Schwanzwirbelsäulenanlage bei Vogelembryos)
Gemeinsame Parasiten
Parasiten sind wirtsspezifisch, doch haben verwandte Arten oft verwandte Parasitenarten
südamerik. Lama und afrik. Dromedar stammen von demselben Vorfahren ab und haben beide Läuser derselbe Gattung
Dies ist ein Hinweis auf Evolution (geografisch). Allerdings haben sich die wirtsspezifischen Parasiten (Läuse) den jeweiligen Wirten angepasst und ebenso die Wirte, hier liegt Koevolution vor.
Stammesgeschichte der Organismen
Entstehung der Einzeller: Nach Entstehung der Eukaryotenzelle haben die Evolutionsvorgänge zur Bildung von zahlreichen verschiedenen Einzellern geführt. (Brückenform zwischen Pflanze und Tier: Augentierchen (Euglena)
Ausbildung der Vielzeller: Einzeller  Vielzeller  Größenzunahme, Arbeitsteilung zwischen den Zellen möglich; Notwendige Koordination besorgen die Hormone und bei sich rasch entwickelnden Tieren die Nervenzellen; Ausbildung des ZNS bildete die zentrale Grundlage für die erstaunliche Weiterentwicklung der Tiere
Stammensgeschichte der Pflanzen
Aus einzelligen Algen meist einfache Zellkolonien und fädige Formen, komplizierter gebaute Tange haben sich bei Braun-, Rot-, und Grünalgen entwickelt.
Die meisten Pilze sind aus Einzellern hervorgegangen, welche keine Plastiden erworben hatten  daher andere Ernährungsweise als Fotosynthesepflanzen: Ernährung durch Adsorbtion
Moose und die ausgestorbenen Nacktfarne sind aus hochentwickelten Grünalgen (vom Typ Armleuchteralgen – kein Wunde, dass die ausgestorben sind - ) entstanden.
Aus ursprünglichen Farnen  Samenfarne  Palmfarne (Cyadeen)
Bedecktsamer gehen auf die ursprüngliche Cyadeen zurück.
Stammesgeschichte der Tiere
Am Übergang von Einzellern zu Vielzellern stehen die Schwämme.
Im weiteren Verlauf der Stammesgeschichte haben sich zwei große Gruppen voneinander getrennt: Urmundtiere (Protostomier), bei denen der Urmund der Gastrula als Mundöffnung erhalten bleibt und sich der After neu bildet und die Neumundtiere (Deuterostomier), bei welchen der Urmund zum After wird und sich die entgültige Mundöffnung neu bildet.
Folgerung aus der Stammbaumforschung
Fossilien erlauben die zeitliche Festlegung der Evolutionsabläufe in der Erdgeschichte. Aus den so datierten Stammbäumen lassen sich allgemeine Regeln der Evolution ableiten.
Übergangsformen
Ähnlich den Brückentieren. Die Übergangsformen zeigen zum ersten mal die Ausprägung des neuen Merkmals (vgl. Archaeopteryx: Urvogel).
Man bezeichnet sie als Mosaiktypen, da sie ein Mosaik von Merkmalen aufweisen, die von der Systematik zwei verschiedener Gruppen zugeordnet worden sind.
Adaptive Radiation
Damit ist eine Auffächerung einer Ausgangsform in mehrere oder viele Arten, wobei jede Art den Lebensraum in besonderer Weise nutzt, aufgrund einer geographischen Veränderung (Neubesiedelung etc.)
Gradualismus und Punktualismus
Gradualisten sind der Ansicht, dass der Vorgang der Radiation allmählich durch Addition vieler kleiner Mutationsschritte vor sich gehe.
Punktualisten sagen dagegen, dass eine Trennung des einheitlichen Genpools in kurzer Zeit zu erheblichen Veränderung führe und danach wieder erst eine längere stabile Zeit bestehe bis der nächste große Sprung von statten gehe.
Stellung des Menschen im natürlichen System der Organismen
Laut der körperlichen Beschaffenheit gehört der Mensch zu den Säugern, da fällt er in die Ordnung der Herrentiere oder Primaten.
Menschen und Affen, Menschenaffen haben gemeinsame Vorfahren.
Sonderstellung des Menschen: Aufrichtung des Körpers, Zweibeinigkeit im Gegensatz zu den Menschenaffen, welche nur teilweise auf zwei Beinen laufen hat sich der Mensch zum Aufrechtgänger entwickelt  einher geht eine Umformung des ganzen Skeletts
Zahnbogen und Gebiss: parabolischer Zahnbogen und bewegliche Zungen wichtig für extreme Vielfalt der Sprachlaute
Haarkleid: Behaarung bis auf wenige Reste verschwunden
Verlängerung der Jugend- und Altersphasen: Mensch nach der Geburt erst mal völlig hilflos, nachgeburtliche Gehirnentwicklung  bei Affen/Menschenaffe schon entwickelt, kann selbstständig handeln  bei Menschen auf völlige Pflege der Eltern angewiesen
infolge der intensiven Pflege der Kleinkinder entstand eine Arbeitsteilung in der Familie, lebenslang anhaltende Lernfähigkeit
Greifhand: Hand nicht mehr als Fortbewegungsmittel, sondern als effektives Greif-, Erkundungs-, und Manipulationsorgan, durch opponierten Daumen und Drehbarkeit des Unterarms um seine Längsachse
Großhirn und Schädelform: durch Greifhand hat Großhirn eine weitere Evolution erfahren und hat eine viel stärkere Flächenentwicklung  Hirnschädel eine Wölbung erfahren, hohe Stirn. Gesichtsschädel kleiner, Schnauze zurückgebildet. Überaugenwülste verschwinden und Nasenvorsprung und Kinn treten deutlich hervor.
Sprache: Anatomische Besonderheiten  Ausbildung motorischen Sprachsystems
Verstand: viel weniger an angeborene Verhaltensweisen gebunden, kann sogar wiederstehen (Hungerstreik), kann kausale Zusammenhänge erfassen  kann Werkzeuge in viel größerem Umfang nutzen als Schimpansen und auch selbst welche herstellen, kann einsichtig und nach sittlichen Grundsätzen handeln, planen, nachdenken etc.  ermöglicht alles seine Lebensweisen viel rascher zu ändern als die meisten Tierarten
Dieses Referat wurde eingesandt vom User: Maverik
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