Ökologie (Q2)

Ökosysthem

Besteht auf einer Lebensgemeinschaft von Organismen (biotisch) und deren unbelebten Umwelt (abiotisch)    -  Biotop + Biozönose

Biotop

Lebensraum bestimmter Arten

Biozönose

Lebensgemsinschaft von Pflanzen und Tieren in einem Biotop

ökologische Potenz

Toleranzbereiche von Umweltfaktoren (+Konkurrenz) in denen eine art überleben kann.

Toleranzkurve: - Minimum -Maximum -Präferendum -Optimum

LOTKA-VOLTERRA-Regel

Beschreibt die Populationsdynamik der Räuber-Beute-Beziehung

1. Periodische Populationsschwankungen

2. Konstanz der Mittelwerde

3. Störung der Mittelwerte

CALVYN- Zyklus

Zyklische Folge von chemischen Umsetzungen, durch die Kohlenstoffdioxyd (CO2) zu Glucose + Wasser reduziert und assimiliert wird.

1. CO2- Fixierung

2. Reduktion

3. Regeneration des

Läuft immer 2x ab

Ökologische Niesche

Gesamtheiet der biotischen und abiotischen Umweltfaktoren in der eine Art überleben kann

Stenök und Eryök

Stenök: geringe ökologische Potenz

Euryök: hohe ökologische Potenz

homiotherm und poikilotherm

Homiotherm (gleichwarm): Tiere die ihre Körpertemperatur selbst regulieren können → unabhängig von der Außentemperatur

Poikilotherm (wechselwarm): Tiere deren Körpertemperatur mit der der Umgebung schwankt → abhängig von Außentemperatur

Fotosynthese

Pflanzen nutzen Licht, Wasser und CO2 um Glucose und Sauerstoff herzustellen

Zellatmung

Stoffwechselvorgang, bei dem durch Oxidation organischer Stoffe Energie gewonnen wird.

(aerob Dissimilation →mit Sauerstoff)

→ Glucosemolekül wird in Schritten in Kohlendioxid und Wasser Zerlegt, ATP Bildung

Glucose + Sauerstoff→ CO2 + H20

1. Glykolyse → Glucose zu Pyruvat +2ATP

2. Decarboxylierung → Pyruvat zu Avetyl-CoA

3. Citratzyklus → Avetyl-CoA zu CO2 und Wasser + 2ATP

4. Atmungskette → Elektronen werden abgegeben, Bildung 28 ATP

Assimilation und Dissimilation

(Stoffwechselvorgänge)

Assimilation:  (anabol) Körperfremde Stoffe werden in körpereigene Stoffe umgewandelt → Energie wird verbraucht → z.B. Fotosythese

 Autotroph: Anorganisch → Organisch  Heterotroph: Organisch → körpereigen

Dissmilation: (kathabol) Die Energiereichen organische Stoffe werden stufenweise  in energieärmere Stoffe umgewandelt → meist Energiegewinnung → z.B. Zellatmung, Gärung

Aerob: Mit Sauerstoff Anearob: ohne Sauerstoff

Autotroph und Heterotroph

Autotroph: gewinnen Energie aus anorganischen Quellen

Heterotroph: beziehen Energie aus organischen Materialien

Prokaryot und Eukaryot

Prokaryot: Kein Zellkern

Eukaryot: Zellkern

Inter- und Intraspezifisch

Inter: Unterchiedliche Arten

Intra: Innerhalb einer Art

Amensalismus, Neutralismus, Kommensalismus

Gegenseitiger Nutzen:

Amensalismus : Eine Art wird von anderer ohne Vorteil geschädigt

Neutralismus : Keine Auswirkungen auf beide

Kommensalismus : Für eine Art positiv, für die andere neutral

Protokooperation, Mutalismus, Eusymbiose

Gegenseitige Abhängigkeit

P: Vorteilhaft, nicht vital M: vital, nicht dauerhafter Kontakt E: vital, enge Beziehung

Ektoparasit, Endoparasit, Parasitoid

Parasitismus:

Ektoparasit: Auf Oberfläche  Endoparasit: Im Gewebe Parasotoid:   Nur im Entwicklungsstadium

Obligate und Fakultative Symbiose

Obligat: Beidseitige Abhängigkeit vom Zusammenleben Fakultativ: Partner könne auch ohne einander überleben

Ökologische Effizienz

Verhältnis zwischen verfügbarer Energie und im Körper gebundener Energie.

Effizienz mit der Energie von einer Trophienstufe zu nächsten übertragen wird

Trophienstufen

1. Primärproduzent

2. Primäskunsoment

3. Sekundärkonsument

4. Tertiärkonsument

Endotherm und Ektotherm

Endotherm: Selbstregulierung durch Stoffwechselwärme Ektotherm:  Von Umgebungstemperatur beeinflusst/abhängig

Wirkungsspektrum

Fotosyntheserate in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichts

Absorbtionsspektrum

Fähigkeit eines Stoffes (Pflanzen) eine bestimmte Wellenlänge des Lichts zu absorbieren

Struktur und Fuktion eines Blattes

• Viel Oberfläche auf kleinem Raum

• Flach = viel Fläche zur Sonnenaufnahme, niedrigeren Lichkompensationspunkt

Stoffwechsel

Gesammtheit aller chemischen Raktionen im Körper → Stoffe werden umgewandelt und trasportiert

Anabolismus und Katabolismus

Anabolismus: Aufbauender Stoffwechsel

• Aufbau von Zellstruktur

• Synthese von Proteinen, Kohlenhydraten…

• Benötigt Energie

z.B.: Fotosynthese → Assimilation

Kathabolismus: Abbauender Stoffwechsel

• Abbau von Nährstoffen

• Freisetzung von Energie

z.B.: Zellatmung → Dissimilation

RGT-Regel

ReaktionsGeschwindigkeitTemperatur-Regel - Reaktionsgeschwindigkeit kann durch erhöhte Temperatur um einen Gewissen Faktor gesteigert werden - +10°C steigert um 2-4 fache = Q10-Wert

Zu warm → Denaturierung Zu kalt → Gefrieren der Zellflüssigkeit

Bedeutung abiotischer Faktoren für Organismen und Umwelt

Grundlagen für Ökologische Nieschen & Toleranzbereiche

Temperatur: Aminosäure  &  Zucker → Frostschutzmittel (Senken Wassergefrierpunkt) , RGT-Regel Licht: Autotrophe Lebewesen, Signalgeber (Innere Uhr und Kalender)

Anpassung Schattenblatt und Sonnenblatt

Schattenblatt: dünn, groß, Große Zellen, wenig Chloroplasten → positive Nettofotosyntheserate bei weniger Licht

Sonnenblatt: dick, kleiner, mehrschichtiges Palisadengewebe (viele Chloroplasten) → Intensive Fotosynthese

Morphologische Anpassung

Äußere Anpassung

Energiefluss

Sonnenenergie fließt durch Nahrungskette

• In jeder Stufe -90% → Geht als Wärme verloren

Konkurrenzausschlussprinzip

Zwei Arten können nicht auf längere Zeit in der selben ökologischen Niesche koexistieren → schwächere wird verdrängt

Kohlenstoffkreislauf

CO2 aus Atmosphäre → Fotosynthese → Biomasse → Atmung, Zersetzung, Verbrennung → CO2 zurück in Atmosphäre: (Ausatmung, Ausscheidungen → Destruenten oder ins Wasser: CO2 löst sich auf → Wasserpflanzen, Plankton → Fische → […])

• Land ←→ Wasser

• Wasser ←→ Sedimente

• Sedimente ←→ Land

Genetische-, Arten-, Ökosysthemvielfalt

Genetisch: Unterschiede im Erbgut (Allele)  → Anpassungsfähigkeit & Evolution

Arten: Anzahl Arten in einem Gebiet  → Stabilität, Funktion des Ökosystems

Ökosystem: Verschiedene Lebensräume & Wechselwirkung     → Widerstandsfähig gegenüber Störungen

Basiskonzepte

• Strktur und Fuktion

• Stoff- und Energieumwandlung

• Information und Kommunikation

• Individuelle und evolutive Entwicklung

Physiologische Potenz (Toleranzbereich)

Bereich der Umweltfaktoren bei denen eine Art überleben kann (ohne Konkurrenz)

ALLEN- Regel

Bei Homiiothermen Tieren sind Körperanhänge in kälteren Gebieten kleiner

BERGMANN- Regel

Innerhalb einer Art sind die Individuen in kälteren Gebieten größer als die in wärmeren

Konkurrenzvermeidung

Verschiedene Spezialisierungn: Orte, Nahrung, Zeiten…

Thylakoide

Membransäcke im Chloroplast

Chloroplast: Struktur und Fuktion

- Doppelmembran, Stroma, Thylakoide, Grana → Trennung und Organisation der Fotosynthesereaktionen

- Doppelmembran →Außen: Schutz und Abtrennung von Cytoplasma Innen: enthält Enzyme für ATP-Verarbeitung

- Thylakoide, Grana → Oberfläche für Lichtabsorption wird Maximiert, Enthalten Chlorophyll

- Stroma → Molekültransport

Grana

Übereinander Gestapelte Granatylakoide

Abhängigkeit der Fotosyntheserate von abiotischen Faktoren

- hohe Lichtintensität = mehr Energie → erhöhte Fotosyntheserate

- Temperatur: Enzymaktivität

- CO2: Ausgangsstoff, viel = zunehmende Fotosyntheserate

- Wasser: Ausgangsstoff, Mangel → Spaltöffnungen schließen → Verhindert CO2 Aufnahme → reduziert Fotosyntheserate

Primär- und Sekundärreaktionen

Primär (Lichtabhängig): 

• Wandelt Lichtenergie in chem. Energie um

• Sauerstoff als Nebenprodukt

Sekundär (Lichtunabhängig):

• Verwendet chem. Energie (ATP, NADPH) um Kohlenhydrate aus CO2 zu synthetisieren

Liebisches Minimumgesetz

Der niedrigste abiotische Faktor begrenzt den Ertrag

Stoffwechselrate

Energieumsatz pro Zeitspanne und Körpermasse

Fundamentalniesche und Realniesche

Fundamentalniesche: Optimale Lebensbedingungen (ohne Einscgränkungen)

Realniesche: Tatsächliche Nische (mit Konkurrenz etc.)