Grundlagen der Autökologie

  • Die großen Ökozonen der Welt mit Kurzbeschreibung zu Klima, typische Vegetationsformationen, agrarische Nutzung:
polare/ subpolare Zone Eiswüsten, Tundren, Frostschutzgebiete Solares Jahreszeitenklima Siedlungsärmste Ökozone,Hochspezialisierte Jagd und Fischerei, Rentierhaltung Extensive Wanderweidewirtschat der Klimate (Rentiere)
Boreale Zone Nadelwälder Während der Vegetationsperiode Langtagsbedingungen Dünn besiedelt, Holzeinschlag, Torfbau, Pelztierjagt, Ackerbau abhängig von Permafrostgrenze (Sommergerste und Kartoffeln) Grünlandwirtschaft Extensive Wanderweidewirtschaft der Klimate (Rentiere)
Feuchte Mittelbreiten Mischwald, Nadelwald, Laubwald Hohe Regenverlässlichkeit, gemäßigtes/ temperates Klima, Frühling und Herbst Bevölkerungsreichste und wirtschaftlich am höchsten entwickelte Erdräume.Milchviehhaltung, Rindermast, Mais und Milchviehgürtel in Nordamerika Intensiv gemischte Landwirtschaft der gemäßigten BreitenIntensive Grünlandwirtschaft
Trockene Mittelbreiten Grassteppen, Wüsten und Halbwüsten Zeitliche Verteilung von Niederschlägen unzuverlässig, lange Trockenperioden Dünnbesiedelt, extensiver Getreidebau und Ranching 50% des Weltweiten WW-Anbaus in ehemaligen Steppengebieten Großbetrieblich e GetreidewirtschaftExtensive Wanderweidewirtschaft und Oasenwirtschaft der TrockenräumeNormadismus, TranshumanzRanching
Winterfeuchte Subtropen Hartlaubwald und -strauchformation Kleinste Ökozone, sommerliche Trockenheit Regenfeldbau im Winter von WW, Kartoffeln, Feldgemüse, Brokkoli, Artischocken.Bewässerungskulturen (Reis, Mais, Baumwolle)Sonderkulturen (Weinanbau, Ölbäume, Pfirsiche, Feigen, Aprikosen, Orangen)in Bergländern (Weidenutzung – Ziegen, Schafe) Extensive Wanderweidewirtschaft und Oasenwirtschaft der TrockenräumeNormadismus, TranshumanzAcker- und Dauerkulturwirtschaft der Winterregengebiete
Immerfeuchte Subtropen Subtropischer Regenwald LorbeerwaldHäufig Epiphytische Farne und Lianen Episodische Fröste, Sommer-tropische Temperaturen, kalter trockener Winter Dicht besiedelt, wirtschaftlich hoch entwickeltCotrus, Tee, Mais, Erdnüsse, Reis, Soja, Bataten, Baumwolle, Tabak Spezialisierte Ackerwirtschaft (Farmwirtschaft )Bewässerungswirtschaft mit Nassreis
Tropisch/ Subtropische Trockengebiete Gras- und strauchsteppe Dornensteppe und Dornsavannen Wüste und Halbwüste Tägliche Temperaturamplituden sehr hoch. Extensive Tierhaltung (Kamele, Ziegen, Rinder, Schafe) Wanderwiedewirtschaft Regenfeldbau mit schnellwüchsigen und trockenresistenten Nutzpflanzen Großbetriebliche GetreidewirtschaftExtensive Wanderweidewirtschaft und Oasenwirtschaft der TrockenräumeNormadismus, TranshumanzRanching
Sommerfeuchte Tropen Dornsavannen undDornsteppen,Wüsten und halbwüsten Ausgeglichener Temperaturgang mit jahreszeitlichen Abweichungen im Monatsmittel Am dichtesten besiedelten und agrarwirtschaftlich genutzten Räume der Tropen. Regenfeldbau (Mais, Hirse, Baumwolle, Erdnüsse, Süßkartoffeln. Bei Bewässerung auch Zuckerrohr, Cassava, Sisal Traditionelle AgrarwirtschaftDer wechselfeuchten TropenBewässerungswirtschaft mit Nassreis
Immerfeuchte Tropen Immergrüner tropischer Tieflandsregenwald, großer Artenreichtum und hohe Biodiversität, Brettwurzeln Einzigartige Stetigkeit des Jahresablaufs, thermisches und solares Jahreszeitenklima. Zwei Regenspitzen nach den beiden Tag- und nachtgleichheiten um Jahr (April und Oktober) Brandrodungswanderfeldbau, Maniok, Yams, Kautschuk, Hirse, Mais, Chakraswirtschaft, Bewässerungskreisbau, Kakao Bewässerungswirtschaft mit Nassreis

 

  • Das „Gesetz vom Minimum“

Das Wachstum der Pflanzen wird durch die im Verhältnis knappste Ressource (Nährstoffe, Wasser, Licht) eingeschränkt.

  •  Das „Gesetz der Toleranz“?

Das Gedeihen eines Organismus ist von vielen Umweltfaktoren abhängig. Sein verschwinden kann auf das Fehlen eines einzigen Faktors zurück zu führen sein. Für jeden Umweltfaktor gibt es einen Toleranzbereich.

  • Die Allensche und die Bergmannsche Regel

Allensche Regel:

Bei gleichwarmen Tieren einer Art und Arten eines Verwandschaftskreises ist die relative länge der Körperanhänge (Extremitäten, Schwänze, Ohren) in kälteren Regionen geringer, als in wärmeren.

 

Bergmannsche Regel:

Gleichwarme Tiere einer Art und Arten eines Verwandschaftskreises haben im kälteren Klima eine durchschnittliche höhere Körpergröße, als in wärmeren Gebieten.

 

  • Ökologischer Potenz und ökologischen Potenzbereiche

Ökologische Potenz:

die Fähigkeit eines Lebewesens einer Art oder Population, Schwankungen von Umweltfaktoren bei gleicher Einwirkung von Konkurrenz innerhalb eines Toleranzbereiches zu ertragen und darüber hinaus zu gedeihen und sich fortzupflanzen. Organismen mit einem großen Toleranzbereich werden als euryök, Organismen mit einem geringen Toleranzbereich als stenök bezeichnet.

Nahrung euryphag / stenophag
Salzgehalt euryhalin /stenohalin
Temperatur eurytherm / stenotherm
Feuchtigkeit euryhgr / stenohygr
Sauerstoffgehalt euryoxygen / stenoxygen
Wassertiefe Euryobatisch / stenobatisch
Geographische Lage Euryotop / stenotop

 

  • Formen der Anpassung von Pflanzen und Tieren an Klimastress (kurz- und langfristige Anpassungsstrategien)

kurzfristige physiologische Reaktion: Welken bei Pflanzen und Sofortreaktion bei Tieren

mittelfristige physiologische Reaktion: Modifikation der Wuchsform (Baumringe), bei Tieren Akklimatisation

langfristige genetische Reaktion: Adaption (Modifikation der Wuchsform) u. Evolution

  • Wechselwarme und gleichwarmen Tieren, Vorteile der Wechselwarmen

Wechselwarme Tiere(poikilotherm) weisen keine konstante Körpertemperatur auf, sondern sie ist der Temperatur der Umwelt (Fische, Amphibien, Reptilien, Insekten,…) ungefähr angeglichen.

Gleichwarme Tiere(homoiotherm) können ihre Körpertemperatur selbst regulieren (Vögel, Säugetiere).

  • Domestikationsfördernde Eigenschaften von Tierarten

(DomestizierungDedomestikation)

Innerartlicher Veränderungsprozess von Wildtieren oder -pflanzen, bei dem diese durch den Menschen über Generationen hinweg von der Wildform isoliert gehalten werden, dadurch wird die Haltung durch den Menschen ermöglicht.

  1. Domestikationsfördernde Eigenschaften:
  2. Bildung großer Gruppen oder Herdenverbände
  3. Hierarchische Organisation der Sozialverbände
  4.  Männchen Dominanz und Haremsbildung
  5.  Frühe Mutter-Kind-Bindung
  6. Nestflucht
  7. Geringe Fluchtdistanz zum Menschen
  8. Geringe Agilität
  9. Unverminderte Reproduktion bei eingeschränkter Bewegungsfreiheit

 

  • Die ökologische Nische

Rolle einer Art innerhalb eines Ökosystems (Bedürfnisse und Umweltfaktoren in ihrer Wechselwirkung)

Fundamentale Nische: Teil einer Nische in dem die Art nur auf Grund ihrer ökologischen Potenz (genetische Variabilität und Reaktionsnorm) und der damit verbundenen Anpassungsfähigkeit leben kann. Nur von abiotischen Faktoren abhängig, Idealbedingungen.

Realisierte Nische: Berücksichtigung der konkreten aktuellen Standortfaktoren in einem bestimmten Ökosystem. Biotische und abiotische Umweltfaktoren mit einbezogen.

 

  • Generalisten und Spezialisten im Pflanzen- und Tierreich

Generalisten: in ihren Umweltansprüche und Verhalten wenig spezialisiert. Sind gegenüber Schwankungen verhältnismäßig resistent und können sehr unterschiedliche Ressourcen nutzen.

Spezialisten: an eng umgrenzte Lebensbedingungen angepasst oder nur ein enges Nahrungsspektrum, meist extrem empfindlich gegenüber Umweltänderungen.

 

  • Lebensformtypen bei Pflanzen und Tieren

Lebensformen: Organisationstypen von Organismen sind durch gleiche Struktur-, Entwicklungs-, Lebensweise-, oder Verhaltenseigenschaften an bestimmte Umweltbedingungen angepasst.

CarnivorenFleischfresser von lat. carnis ‚Fleisch‘ und vorare ‚verschlingen‘, ‚gierig fressen‘) bezeichnet man Tiere, die sich hauptsächlich von Fleisch ernähren.
HerbivorePflanzenfresser Als herbivor bezeichnet man jene Tiere, die sich rein von pflanzlicher Kost ernähren;Vegetarier unter den Tieren.
Omnivoren Allesfresser eine wissenschaftlich nicht näher definierte Bezeichnung für Organismen (meist Tiere) mit einem unspezialisierten Nahrungsspektrum. Häufig werden als Allesfresser solche Tiere bezeichnet, die sich relativ ausgeglichen sowohl von Pflanzen als auch von Tieren ernähren.
Halophyten salzverträglich Pflanzen Halophyten sind Pflanzen, die auf Salzstandorten leben können. Dort herrscht ein erhöhter Gehalt an leicht löslichen Salzen vor, z.B. Meer, Salzseen, Salztümpel als aquatische Systeme oder analog dazu Salzböden an Land. Salzstandorte können im Gischtbereich des Meeres genauso vorkommen wie an Straßenrändern.
Hydrophyten Wasserpflanzen (aus griech.: ὕδωρ hýdōr, „Wasser“ und φυτόν phytón, „Pflanze“) sind Pflanzen, die ganz oder teilweise unter Wasser leben. Es sind Landpflanzen, die sich sekundär wieder an das Leben im Wasser angepasst haben. Wasserpflanzen kommen in Süß-, Brack- und in Meerwasser vor.
Hygrophyten Feuchtpflanzen (aus griech.: hygros – feucht und phytos – Pflanze) Hygrophyten sind Feuchtpflanzen, die speziell an das Leben in Feuchtgebieten oder den Tropen angepasst sind und durch besondere Spaltöffnungen über optimale Regulierungsmöglichkeiten der Transpiration verfügen.Hygrophyten können Wasser auch bei gesättigter Luftfeucht in Form von Tröpfchen abgeben.
Helophyten Sumpfpflanzen Pflanzen, die in einem Untergrund wurzeln, der unter Wasser steht oder stärker vernässt ist, deren Blätter und Blüten sich jedoch fast immer im Luftraum befinden.
Xerophyten Trockenpflanzen (aus griech.: xeros – trocken und phytos – Pflanze) bezeichnet man einen Organisationstyp von Pflanzen, die an extrem trockene Standorte angepasst sind; regelmäßige bis vollständige Knappheit von flüssigem Wasser.

Taxonomie und Beispiele der Pflanzengruppen

  • Die Raunkiaer’sche Überlebensformen

Raunkiaer_html_5aba5b53Begriff für Organisationstypen von Organismen, die sich durch gleiche Struktur-, Entwicklungs-, Lebensweise- oder Verhaltenseigenschaften auszeichnen, durch die sie an bestimmte Umweltbedingungen angepasst sind. Es teilt die Lebensformsystem der Pflanzen nach der Lage ihrer Überdauerungsknospen ein.

1. Phanerophyten

d.h. Bäume und Sträucher, deren Erneuerungsknospen mehr oder weniger hoch über dem Boden an den in die Luft heruasragenden Trieben sitzen und einer evtl. Frosteinwirkung ungeschützt ausgesetzt sind.

  1. Chamaephyten,

deren Knospen an den Trieben sich nicht über 25 (50) cm über den Boden erheben und bei regelmässiger Schneedecke im Winter geschützt sind.

  1. Hemikryptophyten,

Stauden, bei denen die Erneuerungsknospen unmittelbar an der Bodenoberfläche sitzen, so dass sie bereits durch Streu im Winter Schutz erhalten. Die oberirdischen Sprosse sterben ganz ab (Pflanzen ohne Rosetten) oder bleiben zum Teil erhalten, soweit sie unmittelbar auf dem Boden liegen (Pflanzen mit Halbrosetten oder Rosettenpflanzen oder mit plagiotropen [senkrecht zur Sprossachse, d.h. horizontale Seitensprosse wie z.B. Ausläufer am Boden] Wintersprossen).

  1. Kryptophyten,

es sind Pflanzen, die während der ungünstigen Jahreszeit einziehen, d.h. die Erneuerungsknospen liegen in einer bestimmten Tiefe im Boden (Geophyten) oder aber im Wasser, wie bei den Sumpfpflanzen (Hydrophyten). Die Kryptophyten sind auch besonders geeignet, längere Trockenperioden zu überdauern. Man findet sie deshalb vielfach in ariden Gebieten.

  1. Geophyten,

dazu gehören die Knollen-, Zwiebel- und Rhizompflanzen. Die unterirdischen Organe dienen zugleich der Speicherung von Reservestoffen.

  1. Therophyten

oder annuelle Arten, die während der ungünstigen Jahreszeit (z.B. Kälte oder Trockenheit) ganz absterben und diese als Samen (im Boden – siehe unten!) überdauern. Der Nachteil ist, dass sie ihre Entwicklung jedes Jahr mit den sehr geringen Reservemengen im Samen beginnen müssen. Sie brauchen also eine gewisse Zeit, bis das vegetative Sprosssystem aufgebaut ist und sie zur Blüte und Frucht gelangen. In kalten Gebieten geht die Entwicklung zu langsam vor sich. Man findet sie deshalb hauptsächlich in Trockengebieten mit einer kurzen, aber warmen günstigen Jahreszeit.

Neben den Samen von Therophyten lagern natürlich auch jene anderer Lebensformen in den Böden der Trockengebiete. Alle zusammen werden als „Samenbank“ eines Bodens bezeichnet. Pro m² konnten z.B. fast 36.000 Samen bis zu einer Tiefe von 10cm nachgewiesen werden. Weit über 90% der Samen lagern jedoch in den obersten 3-5cm.

  • Anpassungsstrategie: C3 und C4–Pflanzen

C3-Pflanzen arbeiten mit dem Grundtypus der Photosynthese. Da sich die Spaltöffnungen bei heißem und trockenem Wetter schließen, um einer zu hohen Verdunstung von Wasser vorzubeugen, zeigen sie im Vergleich zu C4 oder CAM-Pflanzen unter diesen Bedingungen eine verringerte Photosyntheseleistung. Sie sind jedoch unter normalen Temperatur- und Lichtverhältnissen effizienter. Fixieren CO2 im Calvin-Zyklus während der RuBisCo-Reaktion an Ribulose-1,5- biphosphat.

C4-Pflanzen nutzen einen Stoffwechselweg, um Kohlenstoffdioxid für die Photosynthese zunächst räumlich vorzufixieren und erst dann wie C3-Pflanzen im Calvin-Zyklus zu Kohlenhydraten aufzubauen. Der Name C4 leitet sich vom ersten Fixierungsprodukt ab, welches durch die Assimilation von Kohlenstoffdioxid entsteht. Während dies bei C3-Pflanzen eine Kohlenstoffverbindung mit drei C-Atomen ist, findet man in C4-Pflanzen eine Verbindung mit vier C-Atomen. Sie können geringere Co2 Konzentrationen nutzen durch Pep-Carboxylase. Die Blätter der C4-Pflanze besitzen eine Kranzmorphologie, bei der die Leitbündel kranzförmig von einer Bündelscheide umgeben sind. Beispiele: Mais, Zuckerrohr

  • Bodenfunktionen

Lebensraumfunktion: Trägerfunktion (trägt Siedlungen, Verkehr und Entsorgung), Regelungsfunktion (Puffer-, Filter- Speicher und Transformationsfunktion für Wasser, org. und anorganische Stoffe), Produktionsfunktion, Kulturfunktion

  • Boden als Drei-Phasen-System und die Bedeutung der Porengröße für den Wasser- und Lufthaushalt der Böden

Physikalisch gesehen ist der Boden ein Drei-Phasen- System aus

  1. mineralischen und organischen Bestandteilen (feste Phase)
  2. wassergefüllten Lücken (flüssiger Phase)
  3. luftgefüllten Lücken

Die Porengröße ist der entscheidende Faktor für den wasser- und Lufthaushalt des Bodens und damit für seine Besiedelbarkeit.

Grobporen (> 50 μm) binden das Wasser nur sehr schwach und werden in Böden ohne Stauschicht durch die Schwerkraft leicht entwässert. Sie sind im Wesentlichen für die Bodendurchlüftung verantwortlich und stellen die einzigen Poren dar, die Wurzeln zugänglich sind.

Mittelporen (0,2 bis 50 μm) können von Wurzelhaaren und Mikroorganismen erschlossen werden und speichern kapillares Wasser, das durch die Pflanzenwurzeln verwertbar ist

Feinporen (< 0,2 μm) binden das Wasser so stark,dass es für die meisten Pflanzen nicht mehr verwertbar ist.

  • Positive und negative Effekte der Bodenbearbeitung

Die Aufnahme von Kationen durch die Pflanzen erfolgt im Austausch gegen H+-Ionen. Falls die Remineralisation nicht im gleichen Maße abläuft wie die Nährstoffaufnahme, hat die Nährstoffaufnahme durch die Pflanzen also eine Bodenversauerung zur Folge.

Kulturböden sind somit stets in Gefahr einer pH-Wert-Absenkung ausgesetzt, da die auf ihnen gewachsenen Pflanzen nicht an Ort und Stelle mineralisiert, sondern vom Menschen geerntet und abtransportiert werden.Auf Ansäuerung läuft auch die Atemtätigkeit der Bodenorganismen und der Pflanzenwurzeln hinaus:Die CO2-Produktion bewirkt eine Freisetzung von Protonen in der Bodenlösung.

Schädigung der Bodenressourcen:

1,2 Milliarden ha sind ernsthaft degradiert

300 Mill. ha sind nicht mehr nutzbar

Boden hat Einfluss auf Produktion und andere Ressourcen (Wasser)

Kohlenstoffverlust auf Kulturböden

OS oft unter 2%

Tropen stärker betroffen

Bodenbearbeitung wichtigster Faktor

  • Bewegungsgilden von Bodentieren

Als Anpassung an das Bodenleben haben sich innerhalb der verschiedenen Organismusgruppen konvergent zahlreiche gleichgerichtete Anpassungen ausgebildet:mehr oder weniger spindel- oder wurmförmige Körpergestalt, Rückbildung von Körperanhängen (außer Grabbeinen), Rückbildung der Augen, Entwicklung eines feinen Gehör-, Geruchs-, Tast- oder Erschütterungssinnes, Rückbildung von Transpirationsschutz

  • Humus und der Humusgehalt

Unter Humus versteht man die im Boden abgestorbene organische Substanz und ihre organischen Umwandlungsprodukte, wobei drei Haupttypen unterschieden werden:

Rohhumus ist nur geringfügig zerkleinert, die einzelnen Pflanzenteile sind mit bloßem Auge gut erkennbar;

Moder enthält stark zerkleinerte, aber mit der Lupe noch erkennbare Pflanzenreste;

Mull ist eine Humusform, bei der die Pflanzenreste auch mikroskopisch nicht mehr erkennbar sind.

Der standortspezifische Humusgehalt ist abhängig von:

  1. Bodenart – Tongehalt 
  2. Düngung und jährlicher Nettozufuhr an OPS – C:N
  3. Nutzungsform
  4. Klima und Relief

Der Humusgehalt und die Qualität des Humus auf einem Standort bestimmen wiederum das Fließgleichgewicht.

 

Über Manulia

Manulia ist ein künstlerisches Team, dass neben der Herstellung und Reparatur von Fahrrädern auch andere Alltagsgegenstände fertigt. Manulia nutzt Glas und Metall, Reste, Schrott oder Verpackungsmüll, saniert und verbaut diese unter anderem in einzigartigen Leuchten und Schmuck. Nach dem Mitwirken in der amerikanisch- chinesischen Produktion von “Gasp” und mehreren veröffentlichten Romanen, tourte 2011 ein Teil des Manulia-Fliesen-Kunstwerkes durch Europa und nach Südamerika. Nebenbei organisiert Manulia kleinere Open-Air-Events.
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