Nentwig / Bacher Ökologie

1. Auflage 2006
ISBN: 978-3-8274-0172-4
Verlag: Spektrum Akademischer Verlag
Format: PDF
Kopierschutz: Adobe DRM (»Systemvoraussetzungen)

E-Book, Deutsch, 477 Seiten

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. 

Autoren/Hrsg.

Nentwig, Wolfgang

Bacher, Sven

Inhaltsverzeichnis

1;Inhaltsverzeichnis;8
2;Vorwort;10
3;1 Einführung;12
3.1;1.1 Was ist Ökologie?;12
3.1.1;1.1.1 Definition;12
3.1.2;1.1.2 Was will Ökologie?;12
3.2;1.2 Gesetze, Konzepte, Theorien;14
3.2.1;1.2.1 Fehlende ökologische Gesetze;14
3.2.2;1.2.2 Konzepte;14
3.2.3;1.2.3 Theoriebildung;15
4;2 Organismen;18
4.1;2.1 Organismen, Individuen, Arten und Funktionen;18
4.1.1;2.1.1 Eigenschaften von Organismen;18
4.1.2;2.1.2 Individuum und Art;19
4.1.3;2.1.3 Funktionelle Eigenschaften;25
4.2;2.2 Die Umwelt der Organismen;26
4.2.1;2.2.1 Umwelt und Standort;26
4.2.2;2.2.2 Physikalische Faktoren;27
4.2.3;2.2.3 Chemische Faktoren;42
4.3;2.3 Räumliche und zeitliche Skalen;58
4.3.1;2.3.1 Räumliche Aspekte der Umwelt;58
4.3.2;2.3.2 Räumliche Ansprüche der Organismen;59
4.3.3;2.3.3 Zeitliche Aspekte der Umwelt;64
4.3.4;2.3.4 Zeitliche Eigenschaften der Organismen;72
4.4;2.4 Die ökologische Nische;74
4.4.1;2.4.1 Koexistenz und Evolution;74
4.4.2;2.4.2 Das Konzept der ökologischen Nische;75
4.4.3;2.4.3 Konvergenz;79
5;3 Populationen;80
5.1;3.1 Modelle in der Populationsökologie;80
5.2;3.2 Die fundamentale Gleichung für die Populationsgröße;81
5.3;3.3 Die Populationsgröße;83
5.3.1;3.3.1 Absolute Schätzung der Populationsgröße;83
5.3.2;3.3.2 Populationsindices;87
5.3.3;3.3.3 Populationsdichte und Körpergewicht;89
5.4;3.4 Populationsdynamik;90
5.4.1;3.4.1 Ungebremstes Populationswachstum;91
5.4.2;3.4.2 Logistisches Populationswachstum;95
5.4.3;3.4.3 Kontinuierliches Populationswachstum;99
5.4.4;3.4.4 Populationswachstum und Altersstruktur;100
5.5;3.5 Evolution von Lebenszyklen;107
5.6;3.6 Dichteregulation und Populationsschwankungen;111
5.6.1;3.6.1 Intraspezifische Konkurrenz;111
5.6.2;3.6.2 Regulation und Limitierung;113
5.6.3;3.6.3 Stochastizität;115
5.6.4;3.6.4 Dichteregulation in nat rlichen Populationen;116
5.6.5;3.6.5 Zyklen und Chaos;117
5.7;3.7 Systeme von Populationen;119
5.7.1;3.7.1 Immigration und Emigration;120
5.7.2;3.7.2 Die Metapopulation;121
5.7.3;3.7.3 Von der Metapopulation zur Artengemeinschaft;124
5.7.4;3.7.4 Das Areal;132
6;4 Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Arten;134
6.1;4.1 Nahrungserwerb;134
6.1.1;4.1.1 Spezialisierung;134
6.1.2;4.1.2 Optimaler Nahrungserwerb;137
6.2;4.2 Die trophischen Ebenen;149
6.2.1;4.2.1 Zersetzer, Destruenten, Detritivoren;150
6.2.2;4.2.2 Primärproduzenten: Pflanzen;151
6.2.3;4.2.3 Primärkonsumenten: Herbivoren;153
6.2.4;4.2.4 Sekundärkonsumenten: Carnivoren;154
6.2.5;4.2.5 Omnivoren;154
6.2.6;4.2.6 Parasiten, Krankheiten, Vektoren;156
6.3;4.3 Prinzipien der Wechselwirkungen;160
6.4;4.4 Wechselwirkungen auf derselben trophischen Ebene;162
6.4.1;4.4.1 Interspezifische Konkurrenz;162
6.4.2;4.4.2 Gegenseitige Förderung;168
6.4.3;4.4.3 Mimikry;169
6.5;4.5 Wechselwirkungen über zwei trophische Ebenen;170
6.5.1;4.5.1 Räuber und Beute;170
6.5.2;4.5.2 Herbivoren und Pflanzen;191
6.5.3;4.5.3 Parasiten und ihre Wirte;206
6.6;4.6 Mutualismus;216
6.6.1;4.6.1 Was verstehen wir unter Mutualismus?;216
6.6.2;4.6.2 Einteilung von Mutualismen;216
6.6.3;4.6.3 Mutualismen sind kontextabh!ngig;218
6.6.4;4.6.4 Ausnutzung von Mutualismen;219
6.6.5;4.6.5 Populationsdynamik von Mutualismen;222
6.7;4.7 Wechselwirkungen -ber mehrere trophische Ebenen;225
6.7.1;4.7.1 Kaskadeneffekte einzelner Populationen;226
6.7.2;4.7.2 Nahrungsnetze;229
6.7.3;4.7.3 Kaskadeneffekte trophischer Ebenen;236
7;5 Lebensgemeinschaften und kosysteme;240
7.1;5.1 Grundlagen;240
7.1.1;5.1.1 Lebensgemeinschaft oder Bioz nose;240
7.1.2;5.1.2 Prozesse, Mechanismen und Funktionen;241
7.1.3;5.1.3 Ökosysteme;242
7.1.4;5.1.4 Ökosystemforschung;243
7.2;5.2 Energie-, Stoff- und Informationsfluss;244
7.2.1;5.2.1 Energiefluss;244
7.2.2;5.2.2 Stofffluss;257
7.2.3;5.2.3 Informationsfluss;267
7.3;5.3 Organismische Struktur und Komplexität von Lebensgemeinschaften;272
7.3.1;5.3.1 Organisation von Lebensgemeinschaften;274
7.3.2;5.3.2 Beschreibung von Lebensgemeinschaften;278
7.3.3;5.3.3. Komplexiät von Lebensgemeinschaften;284
7.3.4;5.3.4 Phylogenetische und historische Aspekte;297
7.3.5;5.3.5 Biogeographische Aspekte;299
7.4;5.4 Räumliche und zeitliche Muster von Lebensgemeinschaften;303
7.4.1;5.4.1 Unterschiedlichkeit und Ähnlichkeit;303
7.4.2;5.4.2 Heterogenität;306
7.4.3;5.4.3 Abgrenzung ökologischer Einheiten;307
7.4.4;5.4.4 Zeitliche Organisation räumlicher Muster;309
8;6 Gemeinschaftskomplexe, Landschaften und Großlebensräume;312
8.1;6.1 Gemeinschaftskomplexe;312
8.1.1;6.1.1 Allgemeines;312
8.1.2;6.1.2 Methodik;312
8.1.3;6.1.3 Heterogenität – ein Wesensmerkmal von Gemeinschaftskomplexen;314
8.1.4;6.1.4 Vom Modell zur Fläche: ökologische Raumerkundung;315
8.2;6.2 Landschaften;318
8.2.1;6.2.1 Der Landschaftsbegriff;318
8.2.2;6.2.2 Landschaftselemente;318
8.2.3;6.2.3 Ökologische Landschaftstypisierung;322
8.2.4;6.2.4 Gradienten menschlichen Kultureinflusses auf Landschaften;323
8.2.5;6.2.5 Landschaften Mitteleuropas;326
8.2.6;6.2.6 Funktionale Aspekte;326
8.2.7;6.2.7 Landschaftswandel;329
8.3;6.3 Großlebensräume der Erde;331
8.3.1;6.3.1 Terrestrische Lebensräume;334
8.3.2;6.3.2 Limnische Lebensräume;355
8.3.3;6.3.3 Großlebensräume des Meeres;358
8.4;6.4 Naturlandschaft und Kulturlandschaft;365
8.4.1;6.4.1 Die Veränderung zur Kulturlandschaft;365
8.4.2;6.4.2 Die moderne Kulturlandschaft;368
8.4.3;6.4.3 Optionen einer ökologisch verträglichen Entwicklung;371
8.5;6.5 Naturschutz;379
8.5.1;6.5.1 Was wollen wir schützen?;380
8.5.2;6.5.2 Welchen Wert hat Biodiversität?;384
8.5.3;6.5.3 Was bedroht Biodiversität?;387
8.5.4;6.5.4 Naturschutzkonzepte;397
9;7 Raumschiff Erde;404
9.1;7.1 Globale Landnutzungsänderungen;404
9.1.1;7.1.1 Globale Syndrome;404
9.1.2;7.1.2 Veränderung der Landnutzung;405
9.2;7.2 Anthropogene Eingriffe in die biogeochemischen Kreisläufe;412
9.2.1;7.2.1 Wasserhaushalt;413
9.2.2;7.2.2 Kohlenstoff;418
9.2.3;7.2.3 Stickstoff;420
9.2.4;7.2.4 Phosphor;423
9.2.5;7.2.5 Schwefel;425
9.3;7.3 Klimawandel;425
9.3.1;7.3.1 Historische und aktuelle Klimaentwicklung;425
9.3.2;7.3.2 Methoden der Klimamessung und Klimarekonstruktion;428
9.3.3;7.3.3 Der Treibhauseffekt;429
9.3.4;7.3.4 Auswirkungen des Klimawandels;430
9.4;7.4 Die Erde als Superorganismus?;435
9.4.1;7.4.1 Die Gaia-Hypothese;435
9.4.2;7.4.2 Die Veränderung der Erdatmosphäre durch Lebewesen;436
9.4.3;7.4.3 Regulationsprozesse;439
9.4.4;7.4.4 Schlussfolgerungen;441
10;8 Literatur;444
11;Index;462
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Leseproben

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."