Klausurvorbereitung
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Manche halten es für nützlich, verschiedene Arten von Ökologie zu unterscheiden. Drei davon haben es auch in die Lehrpläne und Biologiebücher geschafft:
Die Ökologie erforscht Ökosysteme.
Ökologie ist die Biologie der vielfältigen Beziehungen zwischen den Spezies und ihren Umwelten.
Beispiele für abiotische Umweltfaktoren sind das Erdmagnetfeld, die Gezeiten, Temperatur, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit, Salz- oder Sauerstoff-Konzentration, pH-Wert sowie Licht. Beispiele für biotische Umweltfaktoren sind Konkurrenz, Symbiose, Parasitismus, Räuber-Beute-Beziehungen, Kommensalismus, Amensalismus, Parabiose, soziale Verbände und Krankheitserreger. Bei genauerer Betrachtung ist allerdings diese strikte Trennung zwischen abiotischen und biotischen Umweltfaktoren nicht möglich, denn die meisten scheinbar abiotischen Umweltfaktoren werden durch Lebewesen beeinflusst. Ökologische Nische nennt man die Summe aller abiotischen und biotischen Umweltfaktoren, an die sich eine Spezies angepasst hat. |
Der folgende Lernkasten definiert weitere grundlegende Fachbegriffe der Ökologie:
Räuber-Beute-Beziehung oder Fressfeind-Beute-Beziehung nennt man die Beziehung zwischen einer Raubtier-Spezies und einer unfreiwilligen tierischen Beute-Spezies. Der Vorteil für die Raubtier-Spezies ist klar. Neuere Forschungen zeigen aber immer eindrucksvoller, dass die Dezimierung oder gar Ausrottung von Raubtier-Spezies wie dem Wolf oder Hai-Arten ganzen Ökosystemen und sogar den Beute-Spezies schaden kann. Das Beutespektrum einer Spezies ist eine Aufzählung aller anderen Spezies, die zur Beute der ersten werden können. Nahrungskette nennt man eine Aufzählung, die erklärt, wie eine Art von einer anderen gefressen wird, die selbst aber auch einer stärkeren als Nahrung dient, welche ihrerseits vielleicht zur Nahrung einer noch mächtigeren gehört. Nahrungsnetz nennt man ein Geflecht aus mehreren miteinander verbundenen Nahrungsketten. Nahrungspyramide oder Produktionspyramide deutet mit ihrer unten breiteren Form an, dass es in Nahrungsketten immer viel mehr Gefressene als Fressende geben muss, damit nicht alle Beutetiere gefressen werden und die Raubtiere nicht verhungern. Destruenten (z.B.: Pilze, Bakterien, Fliegenlarven, Geier) fressen tote Lebewesen und schließen dadurch mit ihren Ausscheidungen Nahrungsketten zu Nahrungskreisläufen. Parasitismus oder Schmarotzertum nennt man eine Beziehung zwischen zwei Lebewesen oder Spezies, bei der eine Seite einfach auf Kosten der Anderen lebt, ohne ihr irgend etwas zurück zu geben. Mehr und mehr hat allerdings neuere Forschung gezeigt, dass vermeintliche Parasiten wie Würmer im menschlichen Verdauungstrakt tatsächlich dem Wirt auch nutzen können. (Würmer beruhigen unser Immunsystem und schützen vor Allergien.) Viele Viren sind Parasiten des Menschen, aber einige haben unsere Evolution erst möglich gemacht. Unscharf ist beispielsweise bei Schnupfen-Viren oder Mücken auch die Abgrenzung zwischen Parasiten und Krankheitserregern. Konkurrenz kann Rivalität oder Wettbewerb bedeuten, dass also Konkurrenten um etwas konkurrieren. Konkurrenz nennt man aber auch die Summe der Konkurrenten. Unter einer Symbiose verstehen wir in Europa das enge Zusammenleben zweier Lebewesen unterschiedlicher Spezies zum beiderseitigen Vorteil. Wir unterscheiden also zwischen Symbiosen und Parasitismus, wo ein Lebewesen ein anderes ausbeutet und der Nutzen daher einseitig ist. Die Grenze zwischen Parasitismus und Symbiose ist allerdings fließend. So sind z.B. Würmer im menschlichen Darm eigentlich Parasiten, aber Allergiker könner trotzdem von der dämpfenden Wirkung der Würmer auf das menschliche Immunsystem profitieren. Ein Wald wird üblicherweise definiert als ein Ökosystem aus einer mit Bäumen bewachsenen Fläche, die groß genug ist, um den typischen Waldboden und die saubere, feuchte sowie moderater als die Umgebung temperierte Wald-Luft zu bilden. Ein Forst ist ein von Menschen angelegter Wirtschaftswald, in dem Bäume ähnlich wie Gemüse auf Feldern wachsen. |
Wie immer in der Biologie definieren verschiedene Quellen Physiologische und Ökologische Toleranz etwas unterschiedlich. Nach dem Vergleich etlicher Quellen scheinen mir folgende Definitionen am sinnvollsten zu sein.
Meine Vektorgrafik zeigt eine idealisierte Toleranzkurve zur Darstellung der physiologischen Potenz oder Toleranz einer Spezies hinsichtlich eines abiotischen Umweltfaktors. |
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Eine Toleranz- oder Optimumskurve zeigt für einen Parameter wie die Wachstumsrate, Überlebensrate, Fortpflanzungsrate oder allgemein Vitalität, wie gut bzw. schlecht es einer Spezies mit den unterschiedlichen Ausprägungen eines bestimmten abiotischen Umweltfaktors geht. Toleranzbereich hinsichtlich eines abiotischen Umweltfaktors heißt der Wertebereich, den eine Spezies gut bis gerade noch überleben kann, falls sie nicht zusätzlich der Konkurrenz einer anderen Spezies ausgesetzt ist. Physiologische Potenz oder Physiologische Toleranz einer Spezies heißt der Wertebereich eines abiotischen Umweltfaktors, in dem diese Spezies überleben und sich fortpflanzen kann, wenn nicht auch noch Konkurrenz hinzu kommt. Pessimum heißen die extremen Enden neben Minimum und Maximum des Toleranzbereichs einer Spezies, in denen ihre Individuen gerade noch überleben, sich aber nicht mehr fortpflanzen können. Präferendum heißt hinsichtlich eines abiotischen Umweltfaktors der Wertebereich, den eine Spezies bevorzugt. Spezies mit einem breiten Präferendum heißen euriök. Spezies mit einem schmalen Präferendum heißen stenök. Optimum nennt man einen bestmöglichen Zustand oder Wert in einer Reihe von Werten. Pejus heißen die für eine Spezies weniger günstigen Wertebereiche eines abiotischen Umweltfaktors zwischen dem Präferendum und einem Pessimum. |
Das folgende Schema deutet ganz grob die physiologischen Potenzen dreier Baumarten an. Die Höhen der Toleranz- oder Optimumskurven stehen für die Durchsetzungsfähigkeiten der Baumarten. Eine hinsichtlich der Bodenfeuchtigkeit stenöke Spezies wie die Rotbuche erkennt man an einer schmalen Toleranzkurve. Die breite Toleranzkurve der Kiefer steht für die große Anpassungsfähigkeit einer euriöken Baumart.
idealisierte Toleranzkurve zur Darstellung der physiologischen Potenz oder Toleranz einer Spezies hinsichtlich eines abiotischen Umweltfaktors |
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autökologisches Optimum heißt das Optimum einer Toleranzkurve, welche eine Physiologische Potenz hinsichtlich eines abiotischen Umweltfaktors darstellt. |
Zum folgende Schema muss man wissen, dass die besonders hoch wachsende und viel Schatten werfende Rotbuche den kleineren Baumarten Stieleiche und Kiefer das Licht nimmt. Ein wichtiger Vorteil der Rotbuche ist auch, dass ihre Nachkommen mit wenig Licht auskommt. Die stenöke Rotbuche setzt sich aber nur durch, wo es für sie nicht zu nass und nicht zu trocken ist. Im Vergleich mit dem vorherigen Schema sieht man, dass Stieleichen und Kiefern von den Rotbuchen gezwungen werden, auf für sie nicht optimale Standorte auszuweichen. Das führt bei den Toleranzkurveen zu großen Unterschieden zwischen ihren physiologischen Potenzen und den ökologischen Potenzen der unterlegenen Baumarten.
Stenöke Spezies wie die Rotbuche erkennt man an einer schmalen Toleranzkurve. Die breite Toleranzkurve der Kiefer steht für die große Anpassungsfähigkeit einer euriöken Baumart.
idealisierte Toleranzkurve zur Darstellung der ökologischen Potenz oder Toleranz einer Spezies hinsichtlich eines abiotischen Umweltfaktors |
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Ökologische Potenz oder ökologische Toleranz einer Spezies heißt der Wertebereich eines abiotischen Umweltfaktors, in dem diese Spezies auch unter dem Druck der Konkurrenz anderer Spezies überleben und sich fortpflanzen kann. Ökologische Existenz hinsichtlich eines abiotischen Umweltfaktors heißt dessen Wertebereich, in welchem man eine Spezies tatsächlich in der freien Natur findet. Synökologisches Optimum heißt das Optimum einer Toleranzkurve, welche eine ökologische Potenz hinsichtlich eines abiotischen Umweltfaktors darstellt. |
Mehr ökologische Themen findet man im Lerntext Ökologie. Relevant für die kommende Klausur wären besonders folgende Kapitel:
Grundsätzliches zum wichtigen Thema Lernen
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Bevor man sich mit Lerninhalten beschäftigt, sollte man wissen, wie man effektiv lernen kann. Hoffentlich nützliche Informationen dazu gibt es im Lerntext Lernen.
Physikalische Grundlagen für das Verständnis von Chemie und Biologie
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Biologie ist die anspruchsvollste Naturwissenschaft, denn man kann sie nur verstehen, wenn man neben der Unterrichtssprache auch die Fächer Mathematik, Erdkunde, Physik und vor allem Chemie einigermaßen beherrscht. Was man schon in der Schule für einen Chemie- oder Biologie-Kurs über Physik wissen sollte, kann sich mit dem Lerntext: "Physikalische Grundlagen für das Verständnis von Chemie und Biologie" selbst erarbeiten. Ich erkläre es aber auch gerne im Gespräch.
Chemische Grundlagen für das Verständnis der Biologie
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Zellen bestehen aus Wasser, Mineralstoffen und unterschiedlichsten Biomolekülen, die sie überwiegend selbst produzieren. Ohne gewisse chemische Grundkenntnisse ist deshalb die Zellbiologie nicht zu verstehen. Weil deren Erwerb im Kernlehrplan Biologie nicht vorgesehen ist, können wir sie leider nicht im normalen Unterricht erarbeiten. Das lässt sich aber relativ leicht mit den Lerntexten: "Chemische Grundlagen für das Verständnis der Biologie" und: "Biomoleküle" selbst erledigen.
An der Chemie selbst Interessierte finden mit folgendem Link einige Lerntexte zu chemischen Themen.
Die zusammen gehörenden Themen Ökologie, Evolution und Genetik
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Weil man die Ökologie nicht ohne Grundwissen über Evolution und Genetik verstehen kann, empfehle ich zum selbständigen Erarbeiten folgende Kapitel meiner buchunabhängigen Lerntexte:
Genetik und
Ökologie und Evolution.
Roland Heynkes, CC BY-SA-4.0