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1. Mai:
Organisationsformen Algen
Korrektur bei siphonocladal
(danke an Peter)

20. Juni
:

Symbiose
Merksatz falsch angewendet
(danke an F. Geven)
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Angehörige einer Art, die im selben Gebiet leben und sich ohne Einschränkungen untereinander fortpflanzen, nennt man Population. Junge Populationen wachsen dabei sehr oft auf verschiedene Art und Weise in ihrer umfassenden Individuenanzahl an.
Evolution lässt sich ohne ein Verständnis der natürlichen Vorgänge in Populationen nicht begreifen.

Für Wachstum oder Abnahme einer Populationsgröße ist wesentlich die:

  • Geburtenrate (Natalität b) = Geburten : Gesamtpopulation

    sowie die
  • Sterberate (Mortalität d) = Todesfälle : Gesamtpopulation
von Bedeutung. Ihre Differenz ergibt nämlich die:
  • Wachstumsrate (r); r = b - d

    Beispiel: 1000 Individuen erzeugen 200 Nachkommen, im selben Zeitraum sterben 50 Individuen der Art.

    b = 200 : 1000 = 0,2
    d = 50 : 1000 = 0,05

    r = 0,2 - 0,05 = 0,15
    d.h. im betrachteten Zeitraum wächst die Population um 15% an.

Exponentielles Wachstum von PopulationenExponentielles Wachstum:


Sind die Bedingungen günstig für eine Population, weil z.B. ein neues Gebiet besiedelt wird (z.B. als die Hasen nach Australien eingeschleppt wurden und dort keine Fressfeinde hatten und genügend Nahrungsangebot fanden) oder der Mensch gute Lebensbedingungen schafft, wächst sie rasend schnell an. Man nennt dieses Wachstum deshalb exponentiell. Als Graph dargestellt, findet man eine J-förmige Wachstumskurvevor.
  • dN = Veränderung der Individuenzahl (z.B. +300 Affen)
  • dt = Zeitabschnitt (z.B. 2 Jahre)

    Beispiel: Wir stellen 300 Affen (dN) mehr über einen Zeitraum von 2 Jahren (dt) fest. Die ursprüngliche Populationsgröße beträgt 4000 Tiere (N).
    Nach dem Einsetzen in die Formel (siehe rechts), bekommen wir eine Wachstumsrate von: 3,75 Prozent.
    Hat man drei verschiedene Angaben (z.B. dN, dt und N), kann man den fehlenden Wert ausrechnen.


Logistisches Wachstum:Logistisches Wachstum von Populationen


Exponentielles Wachstum ist auf Dauer unmöglich, da alle Ressourcen endlich sind. Deshalb wird eine jede Population letztendlich einem logistischen Wachstum unterworfen sein. Dieses besagt, dass das Wachstum einer Population sich mit zunehmender Dichte abschwächt und sich die Populationsgröße wird sich auf einem etwa gleichbleibenden Wert (Kapazitätsgrenze der Umwelt) einpendeln wird. Die Form des Graphen erinnert dann an ein "J".
  • K = Kapazitätsgrenze der Uwmelt (z.B. 6000 Affen)

    Beim Herumspielen mit verschiedenen Zahlenwerten wird klar: Je höher N ist, also je näher die aktuelle Populationsgröße an der Kapazitätsgrenze K ist, desto geringer ist die Wachstumsrate. Wenn N = K ist, findet kein Wachstum mehr statt (r = 0).


Das exponentielle und logistische Wachstum sind rein theoretische Modelle, die in der Wirklichkeit zwar manchmal vorkommen, gerade dann, wenn die Konkurrenz sehr gering ist, aber die eigentlich eher selten sind. Der Mathematiker und Physiker Vito Volterra erkannte dann erstmal Gesetzmäßigkeiten, die er in drei fundamentalen Regeln festhielt.

1. Volterrasche Regel:
Die Individuenzahl von Räuber und Beute schwankt periodisch (auch bei konstanten Umweltbedingungen).
Die Maxima von Räuber und Beute sind phasenweise verschoben.

2. Volterrasche Regel:
Die Mittelwerte der Räuber- und Beutepopulationen bleiben langfristig konstant.
Wobei der Mittelwert der Beutepopulation immer höher als der Mittelwert der Räuberpopulation liegt.

3. Volterrasche Regel:
Werden Räuber- und Beutepopulation durch einen zusätzlichen Faktor stark vermindert, erholt sich die Beutepopulation schneller als die Räuberpopulation.

Volterrasche Regeln 1 und 2Volterrasche Regel 3
Auf diesen beiden Diagrammen sind die Volterraschen Regeln graphisch dargestellt.
Links sind die erste und zweite Regel zu erkennen.
Rechts die dritte Regel.


Es gibt zwei Arten, wodurch Schwankungen innerhalb einer Population verursacht werden. Dichteunabhängige und dichteabhängige Faktoren. Sie sind fast immer für die auf den beiden Diagrammen zu erkennenden Schwankungen verantwortlich. Die folgende Tabelle dient zur Unterscheidung.

Dichteabhängige Faktoren


Dichteunabhängige Faktoren

intraspezifische Konkurrenz:

Nahrungsmenge
Gedrängefaktor (Enge)
Revierbildung
Tierwanderungen
Kannibalismus
Klima:

Licht
Temperatur
Feuchte
Wind
Boden
Nahrungsqualität
Artspezifische Feinde:

Räuber
Parasiten
Nicht spezifische Feinde:

Räuber, die in der Regel
andere Beute bevorzugen
Ansteckende Krankheiten

Nicht ansteckende Krankheiten

Stress als Schutz vor einer zu großen Population
Damit eine Population nicht an einem übermäßigen Wachstum zu Grunde geht, hat die Natur einen Schutzmechanismus erschaffen. Den Stress, welchen ein jeder von uns kennt. Stress ist ein Syndrom, also ein Krankheitsbild, welches aus vielen verschiedenen Symptome besteht. Folgen sind unter anderem:

1) Vergrößerte Nebennierenrinde mit verstärktem Ausstoß von Adrenalin

2) Wachstum & Vermehrung unterdrückt; Geschlechtsreife wird unterdrückt/verzögert werden

3) Bildung von Spermien und Eizellen wird verzögert; Embryonen werden teilweise abgestoßen

4) Geringe Milchbildung der Mutter => Verkümmerung der Jungen

5) Anfälligkeit gegen Parasiten & Krankheitserreger

6) Extremfall: Kannibalismus



Die Volterraschen Regeln sind allerdings nicht unumstritten, denn die untere Abbildung zeigt zwar die Populationsschwankungen von Schneeschuhhasen und Kanadaluchsen, die in einem gemeinsamen Biotop leben.
Interessanterweise stellt man die gleichen Schwankungen aber auch bei Schneeschuhhasenpopulationen fest, die keinerlei Fressfeinde in ihrem besiedelten Gebiet besitzen.

Population von Schneeschuhhase und Luchs
Daraus ergeben sich folgende Punkte, die man beim Betrachten der Volterraschen Regel beachten muss:
  1. Populationen der Beute schwanken auch ohne Räuber, die Räuberpopulation hingegen ist von der Beutepopulation abhängig.
  2. Nie ein Faktor allein reguliert die Populationsgröße (monokausale Analyse reicht nicht zur Klärung der Verhältnisse).
  3. Zahl der analysierten Beispiele ist nicht groß, deshalb ist das Wissen noch begrenzt.
  4. Bei Räubern muss man auch zwischen Generalisten und Spezialisten unterscheiden.
Allgemein stellt man die Räuber-Beute-Beziehungen und überhaupt Beziehungen zwischen Lebewesen durch einen Regelkreis dar. Mit Erklärung findet man einen solchen im Artikel über Selektion (unter dem Beispiel: Mimikry bei Korallenschlangen).