Ökologie:
Gespeichert in:
| Hauptverfasser: | , |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German English |
| Veröffentlicht: |
München [u.a.]
Pearson Studium
2009
|
| Ausgabe: | 6., aktualisierte Aufl. [1. dt. Aufl.] |
| Schriftenreihe: | Bio-Biologie
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Ausg.-Zählung bezieht sich auf die amerikan. Orig.-Ausg. |
| Beschreibung: | XXVI, 982 S. zahlr. Ill., graph. Darst., Kt. |
| ISBN: | 9783827373137 |
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Vorwort zur deutschen Ausgabe xxiv
TEIL
I
Einführung und Grundlagen
ι
Kapitel 1 Was ist Ökologie? 5
1.1 Organismen treten innerhalb von Ökosystemen mit
ihrer spezifischen Umwelt in Wechselbeziehungen ...................... 7
1.2 Die Bestandteile eines Ökosystems sind hierarchisch geordnet............. 7
1.3 Die Ökologie hat eine bewegte Vorgeschichte........................... 8
1.4 Die Ökologie hat enge Verbindungen zu anderen Disziplinen.............. 13
1.5 Die Ökologie verwendet wissenschaftliche Methoden.................... 15
1.6 Experimente können zu Vorhersagen führen............................ 20
1.7 Das Fehlen absoluter Erkenntnissicherheit ist eine Grundeigenschaft
der ökologischen Wissenschaft....................................... 20
1.8 Der elementare Untersuchungsgegenstand der Ökologie ist das Individuum . . 22
Kapitel 2 Adaptation und Evolution ¿5
2.1 Das Prinzip der Selektion beruht auf zwei Faktoren ..................... 27
2.2 Ein wesentliches Element der Selektion ist die Vererbung................. 30
2.3 Die Erbfaktoren sind die Gene ....................................... 33
2.4 Genetische Variabilität ist der entscheidende Faktor für die Selektion....... 35
2.5 Evolution ist eine Veränderung von Genfrequenzen...................... 36
2.6 Das Artkonzept beruht auf genetischer Isolation......................... 37
2.7 Zum Prozess der Artbildung gehört die reproduktive Isolation............. 44
2.8 Geographische Verbreitungsmuster von Arten geben Einblick
in den Prozess der Artbildung ....................................... 46
2.9 Adaptationen spiegeln Kompromisse und Einschränkungen wider ......... 51
TEIL
II
Die abiotische Umwelt 55
Kapitel 3 Klima
зо
3.1 Die Erde nimmt die Solarstrahlung auf................................ 61
3.2 Die Solarstrahlung verändert sich mit den Jahreszeiten................... 63
3.3 Die Lufttemperatur nimmt mit der Höhe ab ............................ 68
3.4 Luftmassen zirkulieren rund um die Erde.............................. 69
3.5 Sonnenenergie, Wind und Erdrotation erzeugen Meeresströmungen ........ 72
3.6 Die Temperatur beeinflusst den Feuchtigkeitsgehalt der Luft .............. 72
3.7 Niederschläge zeigen ein charakteristisches globales Verteilungsmuster ..... 73
3.8 Das Relief beeinflusst regionale und lokale Niederschlagsverteilungen ...... 76
3.9 Unregelmäßige Klimaschwankungen ereignen sich auf regionaler
und globaler Ebene ................................................ 77
3.10 Die meisten Organismen leben in einem spezifischen Lokal-, Habitat-
oder Mikroklima .................................................. 81
VII
Kapitel
4 Die aquatische Umwelt
îs?
4.1 Wasser zirkuliert zwischen Erdoberfläche und Atmosphäre ............... 89
4.2 Wasser hat wichtige physikalische und chemische Eigenschaften........... 92
4.3 Im Wasser verändert sich die Solarstrahlung mit der Tiefe ................ 95
4.4 Mit der Wassertiefe verändert sich die Temperatur....................... 97
4.5 Wasser als Lösungsmittel ........................................... 99
4.6 Atmosphärischer Sauerstoff durchmischt sich mit den oberen
Wasserschichten .................................................. 100
4.7 Der pH-Wert hat in aquatischen Lebensräumen weitreichende Auswirkungen 102
4.8 Lebensräume in Süßwasser und Meer sind durch Wasserbewegungen
charakterisiert.................................................... 105
4.9 Küstenlebensräume werden von den Gezeiten geprägt.................... 107
4.10 Umweltbedingungen in der Übergangszone zwischen Süß-und Salzwasser .. 108
Kapitel 5 Die terrestrische Umwelt
из
5.1 Das Leben an Land stellt besondere Herausforderungen .................. 115
5.2 Die Vegetationsstruktur beeinflusst die vertikale Verteilung der Solarstrahlung 116
5.3 Alles Leben auf dem Festland hängt vom Boden ab...................... 121
5.4 Die Bodenbildung beginnt mit der Verwitterung......................... 122
5.5 An der Bodenbildung sind fünf miteinander korrelierende Faktoren beteiligt 122
5.6 Böden haben typische physikalische und chemische Eigenschaften......... 124
5.7 Böden bestehen aus verschiedenen horizontalen Schichten ............... 125
5.8 Eine entscheidende Eigenschaft von Böden ist das Wasserhaltevermögen .... 127
5.9 Die Ionenaustauschkapazität ist wichtig für die Produktivität von Böden .... 128
5.10 Verschiedene Bodenbildungsprozesse lassen unterschiedliche Bodentypen
entstehen........................................................ 129
TEIL
III Die
Organismen und ihre Umwelt 139
Kapitel 6 Die Adaptationen der Pflanzen an ihre Umwelt 143
6.1 Photosynthese: Der Aufbau organischer Substanz über Strahlungsenergie .... 145
6.2 Die Strahlungs
energie
beeinflusst die photosynthetische Aktivität
von Pflanzen ..................................................... 146
6.3 Photosynthese setzt Austauschvorgänge zwischen Pflanze und
Atmosphäre voraus................................................ 147
6.4 Wasser strömt vom Boden durch die Pflanze in die Atmosphäre............ 148
6.5 In der Kohlenstoffaufnahme unterscheiden sich Land-und Wasserpflanzen .. 151
6.6 Die Energiebilanz wird durch die Blatttemperatur bestimmt............... 151
6.7 Kohlenstoff wird gebunden und zum Aufbau von Pflanzengewebe verwendet 152
6.8 Abiotische Umweltzwänge haben zu verschiedenen
Adaptationsmechanismen bei Pflanzen geführt ......................... 154
6.9 Pflanzenarten sind an Standorte hoher oder niedriger Solarstrahlung
angepasst........................................................ 155
6.10 Wasserbedarf und Temperatur beeinflussen die Adaptationen von Pflanzen .. 159
6.11 Pflanzen zeigen unterschiedliche Reaktionen auf Umwelttemperaturen...... 167
6.12 Pflanzen passen sich den variierenden Nährstoffverhältnissen an .......... 168
Vitt
Kapitel 7 Die Adaptationen der Tiere an ihre Umwelt (77
7.1 Tierarten können auf unterschiedliche Weise Energie und Nährstoffe
aufnehmen....................................................... 179
7.2 Tierarten haben verschiedene Nahrungsansprüche....................... 185
7.3 Mineralstoffmangel kann das Wachstum und die Reproduktion von Tieren
beeinträchtigen ................................................... 186
7.4 Tiere benötigen Sauerstoff, um die in der Nahrung enthaltene Energie
freizusetzen...................................................... 187
7.5 Gleichgewichtszustände und Rückkopplungsprozesse .................... 189
7.6 Tiere tauschen Wärmeenergie mit ihrer Umgebung aus..................... 191
7.7 Tiere lassen sich nach Art ihrer Temperaturregulation einteilen............ 191
7.8 Poikilotherme sind von der Umgebungstemperatur abhängig .............. 192
7.9 Homoiotherme lösen sich von den Temperaturbedingungen der Umgebung . . 194
7.10 Endothermie und Ektothermie erfordern Kompromisslösungen ............ 196
7.11 Heterotherme Tierarten zeigen Eigenschaften von Ektothermen und
Endothermen..................................................... 200
7.12
Torpor
und Winterschlaf helfen einigen Tierarten, Energie zu sparen........ 200
7.13 Besondere physiologische Mechanismen zur Regulierung der
Körpertemperatur ................................................. 201
7.14 Gleichgewicht zwischen Aufnahme und Abgabe von Wasser bei Landtieren . . 203
7.15 Probleme bei der Aufrechterhaltung der Wasserbilanz in aquatischen
Lebensräumen.................................................... 205
7.16 Auftrieb hilft Wasserorganismen beim Schweben........................ 206
7.17 Tages- und jahreszeitliche Hell-Dunkel-Wechsel beeinflussen die Aktivität
von Tieren ....................................................... 207
7.18 Bestimmte Tageslängen lösen jahreszeitabhängige Reaktionen aus.......... 209
7.19 Aktivitätsrhythmen von Wattorganismen folgen den Gezeiten ............. 211
Kapitel 8 Überlebens- und Reproduktionsmuster im Lebenszyklus
eines Organismus
{Ufe
history patterns)
г
11
8.1 Reproduktion kann sexuell oder asexuell erfolgen....................... 219
8.2 Die sexuelle Fortpflanzung zeigt eine große Vielfalt...................... 220
8.3 Paarungssysteme beschreiben die Paarbildung von Männchen
und Weibchen.................................................... 223
8.4 Die Partnerwahl ist mit sexueller Selektion verbunden ................... 225
8.5 Weibchen können Männchen nach der Ressourcenverfügbarkeit auswählen . . 227
8.6 Organismen investieren Zeit und Energie in die Reproduktion............. 228
8.7 Der Zeitpunkt der Reproduktion variiert von Art zu Art .................. 229
8.8 Die elterliche Investition hängt von Anzahl und Körpergröße der
Nachkommen ab .................................................. 230
8.9 Die Anzahl der Nachkommen hängt vom Alter und der Körpergröße ab...... 231
8.10 Die Nahrungsverfügbarkeit beeinflusst die Anzahl der Nachkommen........ 232
8.11 Der Reproduktionsaufwand kann von der geographischen Breite abhängen . . . 233
8.12 Die Habitatwahl beeinflusst den Reproduktionserfolg.................... 235
8.13 Ökologische Strategien werden durch Umweltbedingungen beeinflusst...... 237
IX
TEIL
IV
Populationen 243
Kapitel 9 Eigenschaften von Populationen 247
9.1 Organismen können
unitar
oder
modular
sein .......................... 249
9.2 Die räumliche Verbreitung von Populationen........................... 251
9.3 Populationen werden durch ihre Individuendichte und Individuenverteilung
charakterisiert.................................................... 254
9.4 Zur Bestimmung der Individuendichte sind Bestandserfassungen
notwendig ....................................................... 256
9.5 Populationen haben eine Altersstruktur ............................... 259
9.6 Das Geschlechterverhältnis in Populationen kann altersabhängig sein....... 261
9.7 Individuen bewegen sich zwischen Populationen ....................... 262
9.8 Verbreitung von Populationen und Individuendichte variieren zeitlich
und räumlich..................................................... 266
Kapitel 10 Populationswachstum 269
10.1 Populationswachstum spiegelt die Differenz zwischen Geburten- und
Sterberate wider .................................................. 271
10.2 Lebenstafeln geben Auskunft über altersspezifische Überlebens- und
Sterberaten....................................................... 275
10.3 Unterschiedliche Typen von Lebenstafeln unterstützen die Entschlüsselung
der Kohorten- und Altersstruktur..................................... 276
10.4 Lebenstafeln liefern Daten für Überlebens- und Mortalitäts
diagramme
....... 278
10.5 Geburtenraten sind altersabhängig.................................... 280
10.6 Geburten- und Überlebensrate bestimmen die Nettoreproduktionsrate....... 280
10.7 Altersspezifische Mortalitäts- und Geburtenraten können zur Vorhersage
des Populationswachstums dienen ................................... 281
10.8 Stochastische Prozesse können die Populationsdynamik beeinflussen....... 284
10.9 Zahlreiche Faktoren können zum Auslöschen einer Population führen...... 285
10.10 Kleine Populationen sind vom Aussterben bedroht ...................... 287
Kapitel 11 Intraspezifische Regulation von Populationen 29
1
11.1 Umweltfaktoren, die das Populationswachstum begrenzen................ 293
11.2 Eine Populationsregulation kann von der Individuendichte abhängen....... 296
11.3 Konkurrenz ist das Ergebnis limitierter Ressourcen...................... 298
11.4 Intraspezifische Konkurrenz beeinträchtigt Wachstum und Entwicklung..... 299
11.5 Intraspezifische Konkurrenz kann die Reproduktion verringern............ 301
11.6 Eine zu hohe Individuendichte setzt Individuen unter
Stress
.............. 302
11.7 Emigration kann von der Individuendichte abhängig sein................. 303
11.8 Sozial verhalten kann die Populationsgröße begrenzen.................... 303
11.9 Revierbildung kann das Populationswachstum regulieren................. 304
11.10 Auch Pflanzen beanspruchen Raum und andere Ressourcen............... 306
11.11 Auch von der Individuendichte unabhängige Faktoren können das
Populationswachstum beeinflussen................................... 307
Kapitel 12 Metapopuiationen 311
12.1 Metapopulationen definieren sich über vier Bedingungen................. 313
12.2 Die Dynamik von Metapopulationen - ein Gleichgewicht zwischen
Aussterben und Kolonisation von Subpopulationen ..................... 315
12.3 Habitatgröße und Isolationsgrad beeinflussen die Dynamik von
Metapopulationen................................................. 317
12.4 Habitatheterogenität beeinflusst die Beständigkeit lokaler Populationen..... 321
12.5 Einzelne Habitatinseln bilden die Hauptquelle von Kolonisatoren.......... 322
12.6 Bestimmte Faktoren können zu gleichen Prozessen in lokalen Populationen
führen........................................................... 323
12.7 Arten unterscheiden sich in ihrer
Kolonisations-
und Aussterberate ........ 325
12.8 Der Begriff „Population lässt sich unter hierarchischen Gesichtspunkten
genauer fassen.................................................... 326
TEIL
V
Interaktionen zwischen Arten
ззі
Kapitel 13 Konkurrenz zwischen Arten ;t:tr»
13.1 An der interspezifischen Konkurrenz sind zwei oder mehrere Arten
beteiligt ......................................................... 337
13.2 Interspezifische Konkurrenz kann zu vier möglichen Ergebnissen führen .... 338
13.3 Laborexperimente zu den Lotka-Volterra-Gleichungen.................... 341
13.4 Experimente zum Konkurrenz-Ausschluss-Prinzip ...................... 342
13.5 Konkurrenz wird nicht nur von der Ressourcensituation beeinflusst ........ 343
13.6 Zeitlich variierende Umweltfaktoren beeinflussen Konkurrenzbeziehungen .. 344
13.7 Konkurrenz findet um mehrere verschiedene Ressourcen zugleich statt...... 345
13.8 Die relative Konkurrenzstärke verändert sich entlang von Umweltgradienten . 348
13.9 Interspezifische Konkurrenz hat Auswirkungen auf die realisierte Nische
einer Art......................................................... 352
13.10 Koexistenz von Arten bedeutet häufig gemeinsame Ressourcennutzung ..... 355
13.11 Konkurrenz kann auf die natürliche Selektion Einfluss nehmen............ 357
13.12 Konkurrenz ist eine komplexe Interaktionsform, an der biotische und
abiotische Faktoren beteiligt sind..................................... 360
Kapitel 14 Prädation - Räubertum
ж:,
14.1 Räuber-Beute-Beziehungen zeigen eine große Vielfalt .................... 367
14.2 Ein mathematisches Modell beschreibt Räuber-Beute-Beziehungen ......... 367
14.3 Das Modell geht von einer gegenseitigen Populationsregulation aus......... 369
14.4 Funktionelle Reaktionen stellen den Zusammenhang zwischen
Konsumptionsrate und Beutedichte her ............................... 371
14.5 Die Anzahl der Räuber ist von der Beutedichte abhängig.................. 374
14.6 Die Nahrungssuche erfordert eine Abwägung zwischen investierter Zeit
und Energie...................................................... 376
14.7 Auf der Suche nach Nahrung werden nahrungsreiche Gebiete bevorzugt..... 378
14.8 Das Risiko, zur Beute zu werden, kann das Verhalten beim Nahrungserwerb
beeinflussen...................................................... 380
14.9 Zwischen Räuber und Beute kann es zu einer Koevolution kommen ........ 381
14.10 Beutetiere haben Schutzmechanismen gegenüber Räubern entwickelt....... 382
14.11 Räuber haben wirkungsvolle Jagdstrategien entwickelt ................... 388
14.12 Räuber profitieren von guten Nahrungsbedingungen der
Herbivoren
........ 389
14.13 Räuber beeinflussen die Populationsdynamik ihrer Beute durch letale
und nichtletale Effekte ............................................. 390
XI
Kapitel
15 Parasitismus, Herbivorie, IVIutualismus,
Para-
und Metabiosen
;иіл
15.1 Parasiten entziehen dem Wirt Ressourcen.............................. 397
15.2 Parasiten besiedeln unterschiedliche Bereiche ihres Wirts ................ 400
15.3 Parasiten können direkt zwischen Wirtsorganismen übertragen werden...... 400
15.4 Parasiten können über Transporteure von Wirt zu Wirt übertragen werden . . . 401
15.5 Die Übertragung eines Parasiten kann in mehreren Etappen und Stadien
erfolgen ......................................................... 402
15.6 Wirte reagieren auf Parasitenbefall.................................... 403
15.7 Parasiten können die Reproduktion und Überlebenschancen ihrer Wirte
beeinträchtigen ................................................... 404
15.8 Parasiten können die Dichte von Wirtspopulationen regulieren ............ 406
15.9 Herbivorie, die Nutzung pflanzlicher Substanz.......................... 409
15.10 Pflanzen verteidigen sich gegen Herbivorie............................. 411
15.11
Herbivoren
manipulieren ihre Wirtspflanze ............................ 413
15.12 Mutualistische Beziehungen zeigen eine große Vielfalt..................... 413
15.13 Mutualistische Beziehungen spielen eine Rolle beim Nährstofftransfer...... 416
15.14 Mutualistische Beziehungen, die der Verteidigung des einen Partners
und der Ernährung des anderen dienen................................ 418
15.15 Mutualistische Beziehungen sind für die Bestäubung von Pflanzenarten
wichtig.......................................................... 420
15.16 Mutualismus spielt eine Rolle bei der Samenausbreitung ................. 423
15.17 Mutualismus kann sich auf die Populationsdynamik auswirken............ 425
15.18 Formen eines einseitigen Nutzens - Parabiose, Metabiose................. 426
TEIL
VI
Ökologie der Lebensgemeinschaften 431
Kapitel16 Die Struktur von Lebensgemeinschaften 435
16.1 Pflanzengesellschaften sind die Grundbausteine der Vegetation............ 437
16.2 Tiergemeinschaften weisen eine große Vielfalt auf....................... 444
16.3 Arten- und Individuenzahl kennzeichnen die Biozönose.................. 445
16.4 Schlüsselarten haben oft auch bei geringer Individuenzahl großen Einfluss
auf die Lebensgemeinschaft......................................... 447
16.5 Nahrungsnetze beschreiben die Wechselwirkungen zwischen Arten ........ 450
16.6 Die Arten einer Lebensgemeinschaft kann man in ökologische Gilden
und funktionelle Gruppen einteilen................................... 452
16.7 Lebensgemeinschaften haben eine bestimmte Struktur ................... 453
16.8 Höhenstufen und Zonation: Der räumliche Wechsel verschiedener Biozönosen
entlang von Umweltgradienten ...................................... 456
16.9 Grenzen zwischen Lebensgemeinschaften zu definieren, ist oftmals schwierig 461
16.10 Zwei gegensätzliche Sichtweisen für Lebensgemeinschaften............... 461
Kapitel 17 Faktoren mit Wirkung auf die Struktur
der Lebensgemeinschaften am
17.1 Die Fundamentalnische beeinflusst die Struktur einer Lebensgemeinschaft . . 471
17.2 In einer Lebensgemeinschaft
interagi
eren
immer viele Arten miteinander .... 473
17.3 An Nahrungsnetzen werden indirekte Beziehungen deutlich .............. 476
17.4 Nahrungsnetze kontrollieren die Struktur einer Lebensgemeinschaft........ 479
17.5 Zu den interspezifischen Wechselbeziehungen entlang von Umweltgradienten
gehören Stresstoleranz und Konkurrenz ............................... 482
XII
17.6 Die Heterogenität der Umwelt
beeinñusst
die Artenvielfalt der
Lebensgemeinschaften ............................................. 486
17.7 Die Ressourcenverfügbarkeit kann sich auf die Pflanzendiversität einer
Pflanzengesellschaft auswirken ...................................... 489
Kapitel 18 Dynamik von Lebensgemeinschaften
4о:і
18.1 Die Struktur von Pflanzengesellschaften ändert sich im Laufe der Zeit ...... 495
18.2 Eine Primärsukzession findet auf bisher unbesiedeltem Substrat statt ....... 501
18.3 Nach Eingriffen und Störungen kommt es zu einer Sekundärsukzession..... 504
18.4 Die Erforschung der Sukzession hat eine lange Tradition.................. 507
18.5 Sukzession ist mit autogenen Umweltveränderungen korreliert ............ 508
18.6 Im Verlauf des Sukzessionsgeschehens verändert sich die Artenvielfalt...... 513
18.7 An der Sukzession sind auch heterotrophe Organismenarten beteiligt....... 515
18.8 Veränderungen in der Gemeinschaftsstmktur beruhen auch auf
allogenen
Umweltveränderungen............................................. 518
18.9 Die Struktur der Lebensgemeinschaften ändert sich in geologischen
Zeiträumen ...................................................... 519
18.10 Die mitteleuropäische Grundfolge der Vegetationsentwicklung im
Spät- und Postglazial............................................... 522
Kapitel 19 Landschaftsökologie
ла?
19.1 Faktoren, die das Mosaik einer Landschaft bestimmen.................... 529
19.2 Rand- und Übergangsbereiche zwischen verschiedenen Lebensräumen
bieten Organismen vielfältige Lebensbedingungen....................... 531
19.3 Größe und Form von Habitatinseln sind für die Artenvielfalt entscheidend . . . 537
19.4 Die Theorie der Insel-Biogeographie gilt auch für Habitatinseln............ 542
19.5 In fragmentierten Landschaften ermöglichen Korridore den Arten- und
Individuenaustausch zwischen Habitatinseln........................... 544
19.6 Ein zentraler Begriff landschaftsdynamischer Prozesse: Die Metapopulation .. 546
19.7 Häufigkeit, Intensität und Umfang bestimmen die Wirkung von Störungen . . . 547
19.8 Störungen entstehen auf unterschiedlichste Weise....................... 549
19.9 Störungen durch den Menschen können zu Langzeiteffekten führen ........ 554
19.10 Landschaften haben eine Mosaikstruktur mit verschiedenen
Lebensgemeinschaften ............................................. 556
TEIL
VII
Ökologie der Ökosysteme sei
Kapitel 20 Energiehaushalt in Ökosystemen
з«>
20.1 Über den Energiefluss bestimmen die Gesetze der Thermodynamik......... 567
20.2 Primärproduktion: Fixierung von Energie durch Photosynthese............ 568
20.3 In terrestrischen Ökosystemen bestimmen Temperatur, Wasser und Nährstoffe
die Primärproduktion.............................................. 571
20.4 In aquatischen Ökosystemen bestimmen Temperatur, Licht und
Nährstoffmenge die Primärproduktion ................................ 576
20.5 Energieallokation und pflanzlicher Lebensformtyp haben Einfluss auf die
Primärproduktion ................................................. 578
20.6 Die Primärproduktion schwankt im Laufe der Zeit....................... 579
20.7 Die Primärproduktion begrenzt die Sekundärproduktion.................. 581
20.8 Konsumenten haben eine unterschiedliche Produktionseffizienz........... 583
20.9 In Ökosystemen gibt es zwei Hauptnahrungsketten ...................... 584
XIII
20.10 Der Energiefluss durch die trophischen Ebenen ist quantitativ fassbar....... 587
20.11 Die Konsumptionseffizienz bestimmt den Weg des Energieflusses
durch das Ökosystem .............................................. 588
20.12 Die Energie nimmt in aufeinanderfolgenden trophischen Ebenen ab......... 590
Kapitel 21 Zersetzung und Stoffkreislauf
595
21.1 Die meisten lebenswichtigen Stoffe werden im Ökosystem wiederverwertet .. 597
21.2 Die Zersetzung ist ein komplizierter Vorgang, an dem verschiedene
Organismenarten beteiligt sind....................................... 598
21.3 Zur Untersuchung der Zersetzung verfolgt man den Abbauvorgang des
organischen Materials.............................................. 601
21.4 Die Zersetzungsrate wird durch mehrere Faktoren beeinflusst ............. 604
21.5 Die Stoffe im toten organischen Material werden während der Zersetzung
mineralisiert...................................................... 607
21.6 Zersetzung in aquatischen Lebensräumen.............................. 610
21.7 Schlüsselprozesse in Ökosystemen beeinflussen die Geschwindigkeit
des Stoffkreislaufs................................................. 611
21.8 Der Stoffkreislauf läuft in terrestrischen Ökosystemen anders ab als in
stehenden aquatischen Ökosystemen.................................. 615
21.9 In Fließgewässern wirkt sich die Wasserströmung auf den Stoffkreislauf aus . . 618
21.10 Der Stoffkreislauf in küstennahen Ökosystemen wird durch aquatische
und terrestrische Umweltfaktoren beeinflusst........................... 619
21.11 Im Meer sorgen Oberflächenströmlingen für den vertikalen Stofftransport .... 621
Kapitel 22 Biogeochemische Kreisläufe 625
22.1 Es gibt zwei Haupttypen biogeochemischer Kreisläufe.................... 627
22.2 Stoffe gelangen als
Input
ins Ökosystem............................... 628
22.3 Output bedeutet für das Ökosystem einen Stoffverlust.................... 628
22.4 Biogeochemische Kreisläufe unter globalen Gesichtspunkten.............. 631
22.5 Kohlenstoffkreislauf und Energiefluss sind eng gekoppelt................. 631
22.6 Der Kohlenstoffkreislauf läuft je nach Tages- und Jahreszeit unterschiedlich
schnell ab........................................................ 633
22.7 Der globale Kohlenstoffkreislauf umfasst den Austausch zwischen
Atmosphäre, Ozeanen und Festland .................................. 634
22.8 Der Stickstoffkreislauf beginnt mit der Fixierung des atmosphärischen
Stickstoffs ....................................................... 635
22.9 Der Phosphorkreislauf hat kein Reservoir in der Atmosphäre.............. 639
22.10 Der Schwefelkreislauf ist ein kombinierter Stoffkreislauf ................. 645
22.11 Der globale Schwefelkreislauf ist nur unzureichend verstanden............ 646
22.12 Der Sauerstoffkreislauf ist vorwiegend durch Organismen beeinflusst........ 648
22.13 Die verschiedenen biogeochemischen Kreisläufe sind miteinander
gekoppelt........................................................ 650
TEIL VIII Biogeographische Ökologie 655
Kapitel 23 Terrestrische Ökosysteme
23.1 In den terrestrischen Ökosystemen spiegelt sich die Anpassung der
dominanten pflanzlichen Lebensformen wider.......................... 663
23.2 Die Äquatorialzone ist durch tropische Regenwälder charakterisiert ........ 665
XIV
23.3
Savannen kommen
in halbtrockenen tropischen
Regionen
mit Regenzeiten vor................................................ 673
23.4 Halbwüsten und Wüsten zeigen eine große Ökosystemvielfalt ............. 676
23.5 Mediterranes warmtemperates Klima begünstigt Hartlaubwälder und
Gebüschformationen............................................... 680
23.6 In den kühltemperaten Bereichen der gemäßigten Klimazone dominieren
Laub abwerfende Waldökosysteme ................................... 683
23.7 Die Steppen der gemäßigten Breiten unterscheiden sich nach klimatischer
und geomorphologischer Ausgangssituation............................ 687
23.8 In den borealen Regionen dominieren Nadelwälder....................... 690
23.9 Die arktische Tundra ist durch geringe Niederschläge und niedrige
Temperaturen gekennzeichnet ....................................... 693
Kapitel 24 Aquatische Ökosysteme 701
24.1 Stillgewässer können auf vielerlei Weise entstehen ...................... 703
24.2 Stillgewässer haben definierte abiotische Eigenschaften .................. 705
24.3 Die Organismengemeinschaften der verschiedenen Zonen unterscheiden
sich voneinander.................................................. 706
24.4 Die Trophieverhältnisse haben entscheidenden Einfluss auf die
Organismengemeinschaft ........................................... 710
24.5 Viele limnische Organismen sind an das fließende Wasser angepasst........ 718
24.6 Das Fließwasserökosystem ist in seinem Verlauf durch sich ständig
verändernde Umweltbedingungen charakterisiert........................ 721
24.7 Wo Flüsse ins Meer fließen, entstehen Ästuare mit Gezeitenfluss........... 723
24.8 Meere gliedern sich in verschiedene Lebensbereiche..................... 725
24.9 Je nach Meerestiefe bilden sich unterschiedliche pelagische
Lebensgemeinschaften aus .......................................... 726
24.10 Der Meeresboden ist ein besonderer Lebensraum........................ 729
24.11 Korallenriffe sind hochkomplexe Ökosysteme aus Kolonien von
Korallentieren .................................................... 730
24.12 Über die Produktivität der Ozeane bestimmen Licht und Nährstoffe ........ 732
Kapitel 25 Grenzbereiche zwischen Wasser und Land
тл~
25.1 Die Gezeitenzone bildet den Übergang zwischen marinen und terrestrischen
Ökosystemen..................................................... 739
25.2 Felsküsten zeigen eine charakteristische Zonation....................... 739
25.3 Sandstrände und Wattlandschaften sind durch eine hohe Dynamik
charakterisiert .................................................... 742
25.4 Über die Struktur der Salzmarschen bestimmen Gezeiten und Salzgehalt .... 744
25.5 In tropischen Gebieten treten Mangrovenwälder an die Stelle der
Salzmarschen..................................................... 747
25.6 Süßwasserfeuchtgebiete sind artenreiche und vielgestaltige Ökosysteme..... 749
25.7 Über die Struktur von Süßwasserfeuchtgebieten bestimmen hydrologische
Faktoren......................................................... 754
Kapitel 26 Großräumige Muster der biologischen Vielfalt
~ш
26.1 Die Artenvielfalt hat sich im Laufe der Erdgeschichte verändert............ 763
26.2 Frühere Aussterbeereignisse traten zeitlich gehäuft auf................... 764
26.3 Die regionale und globale Artenvielfalt zeigt ein geographisch
variierendes Muster................................................ 765
XV
26.4 Der Artenreichtum terrestrischer Ökosysteme steht im Zusammenhang
mit Klima und Produktivität......................................... 766
26.5 In marinen Lebensräumen besteht eine negative Korrelation zwischen
Produktivität und Artenvielfalt ...................................... 769
26.6 Die Artenvielfalt ist eine Folge von Prozessen, die sich in verschiedenen
Dimensionen abspielen............................................. 770
TEIL
IX
Humanökologie 777
Kapitel 27 Bevölkerungswachstum, Ressourcennutzung und
Nachhaltigkeit
7h:ì
27.1 Nachhaltige Ressourcennutzung sorgt für ein Gleichgewicht zwischen
Angebot und Nutzung.............................................. 785
27.2 Durch negative Folgen bei der Ressourcennutzung kann die Nachhaltigkeit
indirekt eingeschränkt sein.......................................... 788
27.3 Das Prinzip der Nachhaltigkeit orientiert sich an natürlichen Ökosystemen . . 789
27.4 Landwirtschaftliche Methoden unterscheiden sich durch den Umfang
der Energiezufuhr................................................. 790
27.5 Wanderfeldbau ist in den feuchten Tropen eine bevorzugte Landnutzungsform 790
27.6 In gemäßigten Breiten dominiert die Intensivlandwirtschaft............... 792
27.7 Verschiedene landwirtschaftliche Methoden stellen einen
Kompromiss
zwischen Nachhaltigkeit und Produktivität dar ......................... 794
27.8 Nachhaltige Landwirtschaft ist auf ein vielfältiges Methodenspektrum
angewiesen ...................................................... 797
27.9 Nachhaltige Forstwirtschaft verfolgt das Ziel, ein Gleichgewicht zwischen
Wachstum und Holzernte zu erreichen................................ 800
27.10 Der Ausbeutung der Fischbestände
muss
durch Kontrolle und gezielte
Maßnahmen Einhalt geboten werden.................................. 804
27.11 Die Nutzung der Fischbestände erfordert einen Ökosystemaren Ansatz ...... 806
27.12 Ökonomische Gesichtspunkte sind ein entscheidender Faktor für die
Ressourcenplanung................................................ 811
Kapitel 28 Habitatverlust, Artenvielfalt und Schutz der Natur
aiľ
28.1 Habitatzerstörung ist die Hauptursache für das gegenwärtige Artensterben . . . 819
28.2 Vom Menschen eingeschleppte
invasive
Arten bedrohen viele einheimische
Arten ........................................................... 822
28.3 Arten sind in unterschiedlichem Ausmaß vom Aussterben bedroht......... 826
28.4 Entscheidend für Schutzbestrebungen ist die Feststellung des
Gefährdungsgrades einer Art ........................................ 828
28.5 Regionen mit großer Artenvielfalt haben für den Naturschutz besondere
Bedeutung....................................................... 830
28.6 Entscheidendes Element aller Schutzbestrebungen ist der Artenschutz...... 834
28.7 Einige Arten können nur noch durch gezielte Wiederansiedlung erhalten
werden.......................................................... 836
28.8 Die Erhaltung von Lebensräumen schützt ganze Lebensgemeinschaften...... 838
28.9 Zur Erhaltung von Lebensräumen gehört die Einrichtung von Schutzgebieten 839
28.10 Zum Schutz von gefährdeten Arten und Lebensgemeinschaften ist oft eine
Renaturierung erforderlich.......................................... 847
28.11 Biologische Sanierung.............................................. 850
28.12 Im Zentrum des Schutzgedankens steht eine Umweltethik................ 850
XVI
Kapitel
29 Globaler Kiimawandei «55
29.1 Treibhausgase beeinflussen die Energiebilanz und das Klima der Erde....... 857
29.2 Die Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre steigt................. 857
29.3 Was geschieht mit dem freigesetzten CO2?.............................. 859
29.4 Die COa-Konzentration der Atmosphäre beeinflusst die COz-Aufnahme
durch die Ozeane ................................................. 860
29.5 Pflanzen reagieren auf erhöhte COz-Konzentrationen..................... 861
29.6 Treibhausgase verändern das Erdklima ................................ 863
29.7 Klimaveränderungen beeinflussen Ökosysteme in unterschiedlicher Weise . . . 867
29.8 Klimaveränderungen beeinflussen die globale Verbreitung der Ökosysteme . . 874
29.9 Die globale Erwärmung kann zum Anstieg des Meeresspiegels führen und
gefährdet küstennahe Ökosysteme.................................... 875
29.10 Der Klimawandel bedroht die Landwirtschaft........................... 877
29.11 Der Klimawandel beeinträchtigt direkt und indirekt die menschliche
Gesundheit....................................................... 879
29.12 Zum Verständnis der globalen Veränderungen ist ökologische Forschung
im globalen Maßstab erforderlich..................................... 881
Anhang ans
Anhang A: Literaturverzeichnis............................................ 886
Anhang B: Quellen...................................................... 912
Anhang C: Index........................................................ 918
XVII
|
| adam_txt |
Vorwort der amerikanischen 6. Auflage xix
Vorwort zur deutschen Ausgabe xxiv
TEIL
I
Einführung und Grundlagen
ι
Kapitel 1 Was ist Ökologie? 5
1.1 Organismen treten innerhalb von Ökosystemen mit
ihrer spezifischen Umwelt in Wechselbeziehungen . 7
1.2 Die Bestandteile eines Ökosystems sind hierarchisch geordnet. 7
1.3 Die Ökologie hat eine bewegte Vorgeschichte. 8
1.4 Die Ökologie hat enge Verbindungen zu anderen Disziplinen. 13
1.5 Die Ökologie verwendet wissenschaftliche Methoden. 15
1.6 Experimente können zu Vorhersagen führen. 20
1.7 Das Fehlen absoluter Erkenntnissicherheit ist eine Grundeigenschaft
der ökologischen Wissenschaft. 20
1.8 Der elementare Untersuchungsgegenstand der Ökologie ist das Individuum . . 22
Kapitel 2 Adaptation und Evolution ¿5
2.1 Das Prinzip der Selektion beruht auf zwei Faktoren . 27
2.2 Ein wesentliches Element der Selektion ist die Vererbung. 30
2.3 Die Erbfaktoren sind die Gene . 33
2.4 Genetische Variabilität ist der entscheidende Faktor für die Selektion. 35
2.5 Evolution ist eine Veränderung von Genfrequenzen. 36
2.6 Das Artkonzept beruht auf genetischer Isolation. 37
2.7 Zum Prozess der Artbildung gehört die reproduktive Isolation. 44
2.8 Geographische Verbreitungsmuster von Arten geben Einblick
in den Prozess der Artbildung . 46
2.9 Adaptationen spiegeln Kompromisse und Einschränkungen wider . 51
TEIL
II
Die abiotische Umwelt 55
Kapitel 3 Klima
зо
3.1 Die Erde nimmt die Solarstrahlung auf. 61
3.2 Die Solarstrahlung verändert sich mit den Jahreszeiten. 63
3.3 Die Lufttemperatur nimmt mit der Höhe ab . 68
3.4 Luftmassen zirkulieren rund um die Erde. 69
3.5 Sonnenenergie, Wind und Erdrotation erzeugen Meeresströmungen . 72
3.6 Die Temperatur beeinflusst den Feuchtigkeitsgehalt der Luft . 72
3.7 Niederschläge zeigen ein charakteristisches globales Verteilungsmuster . 73
3.8 Das Relief beeinflusst regionale und lokale Niederschlagsverteilungen . 76
3.9 Unregelmäßige Klimaschwankungen ereignen sich auf regionaler
und globaler Ebene . 77
3.10 Die meisten Organismen leben in einem spezifischen Lokal-, Habitat-
oder Mikroklima . 81
VII
Kapitel
4 Die aquatische Umwelt
îs?
4.1 Wasser zirkuliert zwischen Erdoberfläche und Atmosphäre . 89
4.2 Wasser hat wichtige physikalische und chemische Eigenschaften. 92
4.3 Im Wasser verändert sich die Solarstrahlung mit der Tiefe . 95
4.4 Mit der Wassertiefe verändert sich die Temperatur. 97
4.5 Wasser als Lösungsmittel . 99
4.6 Atmosphärischer Sauerstoff durchmischt sich mit den oberen
Wasserschichten . 100
4.7 Der pH-Wert hat in aquatischen Lebensräumen weitreichende Auswirkungen 102
4.8 Lebensräume in Süßwasser und Meer sind durch Wasserbewegungen
charakterisiert. 105
4.9 Küstenlebensräume werden von den Gezeiten geprägt. 107
4.10 Umweltbedingungen in der Übergangszone zwischen Süß-und Salzwasser . 108
Kapitel 5 Die terrestrische Umwelt
из
5.1 Das Leben an Land stellt besondere Herausforderungen . 115
5.2 Die Vegetationsstruktur beeinflusst die vertikale Verteilung der Solarstrahlung 116
5.3 Alles Leben auf dem Festland hängt vom Boden ab. 121
5.4 Die Bodenbildung beginnt mit der Verwitterung. 122
5.5 An der Bodenbildung sind fünf miteinander korrelierende Faktoren beteiligt 122
5.6 Böden haben typische physikalische und chemische Eigenschaften. 124
5.7 Böden bestehen aus verschiedenen horizontalen Schichten . 125
5.8 Eine entscheidende Eigenschaft von Böden ist das Wasserhaltevermögen . 127
5.9 Die Ionenaustauschkapazität ist wichtig für die Produktivität von Böden . 128
5.10 Verschiedene Bodenbildungsprozesse lassen unterschiedliche Bodentypen
entstehen. 129
TEIL
III Die
Organismen und ihre Umwelt 139
Kapitel 6 Die Adaptationen der Pflanzen an ihre Umwelt 143
6.1 Photosynthese: Der Aufbau organischer Substanz über Strahlungsenergie . 145
6.2 Die Strahlungs
energie
beeinflusst die photosynthetische Aktivität
von Pflanzen . 146
6.3 Photosynthese setzt Austauschvorgänge zwischen Pflanze und
Atmosphäre voraus. 147
6.4 Wasser strömt vom Boden durch die Pflanze in die Atmosphäre. 148
6.5 In der Kohlenstoffaufnahme unterscheiden sich Land-und Wasserpflanzen . 151
6.6 Die Energiebilanz wird durch die Blatttemperatur bestimmt. 151
6.7 Kohlenstoff wird gebunden und zum Aufbau von Pflanzengewebe verwendet 152
6.8 Abiotische Umweltzwänge haben zu verschiedenen
Adaptationsmechanismen bei Pflanzen geführt . 154
6.9 Pflanzenarten sind an Standorte hoher oder niedriger Solarstrahlung
angepasst. 155
6.10 Wasserbedarf und Temperatur beeinflussen die Adaptationen von Pflanzen . 159
6.11 Pflanzen zeigen unterschiedliche Reaktionen auf Umwelttemperaturen. 167
6.12 Pflanzen passen sich den variierenden Nährstoffverhältnissen an . 168
Vitt
Kapitel 7 Die Adaptationen der Tiere an ihre Umwelt (77
7.1 Tierarten können auf unterschiedliche Weise Energie und Nährstoffe
aufnehmen. 179
7.2 Tierarten haben verschiedene Nahrungsansprüche. 185
7.3 Mineralstoffmangel kann das Wachstum und die Reproduktion von Tieren
beeinträchtigen . 186
7.4 Tiere benötigen Sauerstoff, um die in der Nahrung enthaltene Energie
freizusetzen. 187
7.5 Gleichgewichtszustände und Rückkopplungsprozesse . 189
7.6 Tiere tauschen Wärmeenergie mit ihrer Umgebung aus. 191
7.7 Tiere lassen sich nach Art ihrer Temperaturregulation einteilen. 191
7.8 Poikilotherme sind von der Umgebungstemperatur abhängig . 192
7.9 Homoiotherme lösen sich von den Temperaturbedingungen der Umgebung . . 194
7.10 Endothermie und Ektothermie erfordern Kompromisslösungen . 196
7.11 Heterotherme Tierarten zeigen Eigenschaften von Ektothermen und
Endothermen. 200
7.12
Torpor
und Winterschlaf helfen einigen Tierarten, Energie zu sparen. 200
7.13 Besondere physiologische Mechanismen zur Regulierung der
Körpertemperatur . 201
7.14 Gleichgewicht zwischen Aufnahme und Abgabe von Wasser bei Landtieren . . 203
7.15 Probleme bei der Aufrechterhaltung der Wasserbilanz in aquatischen
Lebensräumen. 205
7.16 Auftrieb hilft Wasserorganismen beim Schweben. 206
7.17 Tages- und jahreszeitliche Hell-Dunkel-Wechsel beeinflussen die Aktivität
von Tieren . 207
7.18 Bestimmte Tageslängen lösen jahreszeitabhängige Reaktionen aus. 209
7.19 Aktivitätsrhythmen von Wattorganismen folgen den Gezeiten . 211
Kapitel 8 Überlebens- und Reproduktionsmuster im Lebenszyklus
eines Organismus
{Ufe
history patterns)
г
11
8.1 Reproduktion kann sexuell oder asexuell erfolgen. 219
8.2 Die sexuelle Fortpflanzung zeigt eine große Vielfalt. 220
8.3 Paarungssysteme beschreiben die Paarbildung von Männchen
und Weibchen. 223
8.4 Die Partnerwahl ist mit sexueller Selektion verbunden . 225
8.5 Weibchen können Männchen nach der Ressourcenverfügbarkeit auswählen . . 227
8.6 Organismen investieren Zeit und Energie in die Reproduktion. 228
8.7 Der Zeitpunkt der Reproduktion variiert von Art zu Art . 229
8.8 Die elterliche Investition hängt von Anzahl und Körpergröße der
Nachkommen ab . 230
8.9 Die Anzahl der Nachkommen hängt vom Alter und der Körpergröße ab. 231
8.10 Die Nahrungsverfügbarkeit beeinflusst die Anzahl der Nachkommen. 232
8.11 Der Reproduktionsaufwand kann von der geographischen Breite abhängen . . . 233
8.12 Die Habitatwahl beeinflusst den Reproduktionserfolg. 235
8.13 Ökologische Strategien werden durch Umweltbedingungen beeinflusst. 237
IX
TEIL
IV
Populationen 243
Kapitel 9 Eigenschaften von Populationen 247
9.1 Organismen können
unitar
oder
modular
sein . 249
9.2 Die räumliche Verbreitung von Populationen. 251
9.3 Populationen werden durch ihre Individuendichte und Individuenverteilung
charakterisiert. 254
9.4 Zur Bestimmung der Individuendichte sind Bestandserfassungen
notwendig . 256
9.5 Populationen haben eine Altersstruktur . 259
9.6 Das Geschlechterverhältnis in Populationen kann altersabhängig sein. 261
9.7 Individuen bewegen sich zwischen Populationen . 262
9.8 Verbreitung von Populationen und Individuendichte variieren zeitlich
und räumlich. 266
Kapitel 10 Populationswachstum 269
10.1 Populationswachstum spiegelt die Differenz zwischen Geburten- und
Sterberate wider . 271
10.2 Lebenstafeln geben Auskunft über altersspezifische Überlebens- und
Sterberaten. 275
10.3 Unterschiedliche Typen von Lebenstafeln unterstützen die Entschlüsselung
der Kohorten- und Altersstruktur. 276
10.4 Lebenstafeln liefern Daten für Überlebens- und Mortalitäts
diagramme
. 278
10.5 Geburtenraten sind altersabhängig. 280
10.6 Geburten- und Überlebensrate bestimmen die Nettoreproduktionsrate. 280
10.7 Altersspezifische Mortalitäts- und Geburtenraten können zur Vorhersage
des Populationswachstums dienen . 281
10.8 Stochastische Prozesse können die Populationsdynamik beeinflussen. 284
10.9 Zahlreiche Faktoren können zum Auslöschen einer Population führen. 285
10.10 Kleine Populationen sind vom Aussterben bedroht . 287
Kapitel 11 Intraspezifische Regulation von Populationen 29
1
11.1 Umweltfaktoren, die das Populationswachstum begrenzen. 293
11.2 Eine Populationsregulation kann von der Individuendichte abhängen. 296
11.3 Konkurrenz ist das Ergebnis limitierter Ressourcen. 298
11.4 Intraspezifische Konkurrenz beeinträchtigt Wachstum und Entwicklung. 299
11.5 Intraspezifische Konkurrenz kann die Reproduktion verringern. 301
11.6 Eine zu hohe Individuendichte setzt Individuen unter
Stress
. 302
11.7 Emigration kann von der Individuendichte abhängig sein. 303
11.8 Sozial verhalten kann die Populationsgröße begrenzen. 303
11.9 Revierbildung kann das Populationswachstum regulieren. 304
11.10 Auch Pflanzen beanspruchen Raum und andere Ressourcen. 306
11.11 Auch von der Individuendichte unabhängige Faktoren können das
Populationswachstum beeinflussen. 307
Kapitel 12 Metapopuiationen 311
12.1 Metapopulationen definieren sich über vier Bedingungen. 313
12.2 Die Dynamik von Metapopulationen - ein Gleichgewicht zwischen
Aussterben und Kolonisation von Subpopulationen . 315
12.3 Habitatgröße und Isolationsgrad beeinflussen die Dynamik von
Metapopulationen. 317
12.4 Habitatheterogenität beeinflusst die Beständigkeit lokaler Populationen. 321
12.5 Einzelne Habitatinseln bilden die Hauptquelle von Kolonisatoren. 322
12.6 Bestimmte Faktoren können zu gleichen Prozessen in lokalen Populationen
führen. 323
12.7 Arten unterscheiden sich in ihrer
Kolonisations-
und Aussterberate . 325
12.8 Der Begriff „Population" lässt sich unter hierarchischen Gesichtspunkten
genauer fassen. 326
TEIL
V
Interaktionen zwischen Arten
ззі
Kapitel 13 Konkurrenz zwischen Arten ;t:tr»
13.1 An der interspezifischen Konkurrenz sind zwei oder mehrere Arten
beteiligt . 337
13.2 Interspezifische Konkurrenz kann zu vier möglichen Ergebnissen führen . 338
13.3 Laborexperimente zu den Lotka-Volterra-Gleichungen. 341
13.4 Experimente zum Konkurrenz-Ausschluss-Prinzip . 342
13.5 Konkurrenz wird nicht nur von der Ressourcensituation beeinflusst . 343
13.6 Zeitlich variierende Umweltfaktoren beeinflussen Konkurrenzbeziehungen . 344
13.7 Konkurrenz findet um mehrere verschiedene Ressourcen zugleich statt. 345
13.8 Die relative Konkurrenzstärke verändert sich entlang von Umweltgradienten . 348
13.9 Interspezifische Konkurrenz hat Auswirkungen auf die realisierte Nische
einer Art. 352
13.10 Koexistenz von Arten bedeutet häufig gemeinsame Ressourcennutzung . 355
13.11 Konkurrenz kann auf die natürliche Selektion Einfluss nehmen. 357
13.12 Konkurrenz ist eine komplexe Interaktionsform, an der biotische und
abiotische Faktoren beteiligt sind. 360
Kapitel 14 Prädation - Räubertum
ж:,
14.1 Räuber-Beute-Beziehungen zeigen eine große Vielfalt . 367
14.2 Ein mathematisches Modell beschreibt Räuber-Beute-Beziehungen . 367
14.3 Das Modell geht von einer gegenseitigen Populationsregulation aus. 369
14.4 Funktionelle Reaktionen stellen den Zusammenhang zwischen
Konsumptionsrate und Beutedichte her . 371
14.5 Die Anzahl der Räuber ist von der Beutedichte abhängig. 374
14.6 Die Nahrungssuche erfordert eine Abwägung zwischen investierter Zeit
und Energie. 376
14.7 Auf der Suche nach Nahrung werden nahrungsreiche Gebiete bevorzugt. 378
14.8 Das Risiko, zur Beute zu werden, kann das Verhalten beim Nahrungserwerb
beeinflussen. 380
14.9 Zwischen Räuber und Beute kann es zu einer Koevolution kommen . 381
14.10 Beutetiere haben Schutzmechanismen gegenüber Räubern entwickelt. 382
14.11 Räuber haben wirkungsvolle Jagdstrategien entwickelt . 388
14.12 Räuber profitieren von guten Nahrungsbedingungen der
Herbivoren
. 389
14.13 Räuber beeinflussen die Populationsdynamik ihrer Beute durch letale
und nichtletale Effekte . 390
XI
Kapitel
15 Parasitismus, Herbivorie, IVIutualismus,
Para-
und Metabiosen
;иіл
15.1 Parasiten entziehen dem Wirt Ressourcen. 397
15.2 Parasiten besiedeln unterschiedliche Bereiche ihres Wirts . 400
15.3 Parasiten können direkt zwischen Wirtsorganismen übertragen werden. 400
15.4 Parasiten können über Transporteure von Wirt zu Wirt übertragen werden . . . 401
15.5 Die Übertragung eines Parasiten kann in mehreren Etappen und Stadien
erfolgen . 402
15.6 Wirte reagieren auf Parasitenbefall. 403
15.7 Parasiten können die Reproduktion und Überlebenschancen ihrer Wirte
beeinträchtigen . 404
15.8 Parasiten können die Dichte von Wirtspopulationen regulieren . 406
15.9 Herbivorie, die Nutzung pflanzlicher Substanz. 409
15.10 Pflanzen verteidigen sich gegen Herbivorie. 411
15.11
Herbivoren
manipulieren ihre Wirtspflanze . 413
15.12 Mutualistische Beziehungen zeigen eine große Vielfalt. 413
15.13 Mutualistische Beziehungen spielen eine Rolle beim Nährstofftransfer. 416
15.14 Mutualistische Beziehungen, die der Verteidigung des einen Partners
und der Ernährung des anderen dienen. 418
15.15 Mutualistische Beziehungen sind für die Bestäubung von Pflanzenarten
wichtig. 420
15.16 Mutualismus spielt eine Rolle bei der Samenausbreitung . 423
15.17 Mutualismus kann sich auf die Populationsdynamik auswirken. 425
15.18 Formen eines einseitigen Nutzens - Parabiose, Metabiose. 426
TEIL
VI
Ökologie der Lebensgemeinschaften 431
Kapitel16 Die Struktur von Lebensgemeinschaften 435
16.1 Pflanzengesellschaften sind die Grundbausteine der Vegetation. 437
16.2 Tiergemeinschaften weisen eine große Vielfalt auf. 444
16.3 Arten- und Individuenzahl kennzeichnen die Biozönose. 445
16.4 Schlüsselarten haben oft auch bei geringer Individuenzahl großen Einfluss
auf die Lebensgemeinschaft. 447
16.5 Nahrungsnetze beschreiben die Wechselwirkungen zwischen Arten . 450
16.6 Die Arten einer Lebensgemeinschaft kann man in ökologische Gilden
und funktionelle Gruppen einteilen. 452
16.7 Lebensgemeinschaften haben eine bestimmte Struktur . 453
16.8 Höhenstufen und Zonation: Der räumliche Wechsel verschiedener Biozönosen
entlang von Umweltgradienten . 456
16.9 Grenzen zwischen Lebensgemeinschaften zu definieren, ist oftmals schwierig 461
16.10 Zwei gegensätzliche Sichtweisen für Lebensgemeinschaften. 461
Kapitel 17 Faktoren mit Wirkung auf die Struktur
der Lebensgemeinschaften am
17.1 Die Fundamentalnische beeinflusst die Struktur einer Lebensgemeinschaft . . 471
17.2 In einer Lebensgemeinschaft
interagi
eren
immer viele Arten miteinander . 473
17.3 An Nahrungsnetzen werden indirekte Beziehungen deutlich . 476
17.4 Nahrungsnetze kontrollieren die Struktur einer Lebensgemeinschaft. 479
17.5 Zu den interspezifischen Wechselbeziehungen entlang von Umweltgradienten
gehören Stresstoleranz und Konkurrenz . 482
XII
17.6 Die Heterogenität der Umwelt
beeinñusst
die Artenvielfalt der
Lebensgemeinschaften . 486
17.7 Die Ressourcenverfügbarkeit kann sich auf die Pflanzendiversität einer
Pflanzengesellschaft auswirken . 489
Kapitel 18 Dynamik von Lebensgemeinschaften
4о:і
18.1 Die Struktur von Pflanzengesellschaften ändert sich im Laufe der Zeit . 495
18.2 Eine Primärsukzession findet auf bisher unbesiedeltem Substrat statt . 501
18.3 Nach Eingriffen und Störungen kommt es zu einer Sekundärsukzession. 504
18.4 Die Erforschung der Sukzession hat eine lange Tradition. 507
18.5 Sukzession ist mit autogenen Umweltveränderungen korreliert . 508
18.6 Im Verlauf des Sukzessionsgeschehens verändert sich die Artenvielfalt. 513
18.7 An der Sukzession sind auch heterotrophe Organismenarten beteiligt. 515
18.8 Veränderungen in der Gemeinschaftsstmktur beruhen auch auf
allogenen
Umweltveränderungen. 518
18.9 Die Struktur der Lebensgemeinschaften ändert sich in geologischen
Zeiträumen . 519
18.10 Die mitteleuropäische Grundfolge der Vegetationsentwicklung im
Spät- und Postglazial. 522
Kapitel 19 Landschaftsökologie
ла?
19.1 Faktoren, die das Mosaik einer Landschaft bestimmen. 529
19.2 Rand- und Übergangsbereiche zwischen verschiedenen Lebensräumen
bieten Organismen vielfältige Lebensbedingungen. 531
19.3 Größe und Form von Habitatinseln sind für die Artenvielfalt entscheidend . . . 537
19.4 Die Theorie der Insel-Biogeographie gilt auch für Habitatinseln. 542
19.5 In fragmentierten Landschaften ermöglichen Korridore den Arten- und
Individuenaustausch zwischen Habitatinseln. 544
19.6 Ein zentraler Begriff landschaftsdynamischer Prozesse: Die Metapopulation . 546
19.7 Häufigkeit, Intensität und Umfang bestimmen die Wirkung von Störungen . . . 547
19.8 Störungen entstehen auf unterschiedlichste Weise. 549
19.9 Störungen durch den Menschen können zu Langzeiteffekten führen . 554
19.10 Landschaften haben eine Mosaikstruktur mit verschiedenen
Lebensgemeinschaften . 556
TEIL
VII
Ökologie der Ökosysteme sei
Kapitel 20 Energiehaushalt in Ökosystemen
з«>
20.1 Über den Energiefluss bestimmen die Gesetze der Thermodynamik. 567
20.2 Primärproduktion: Fixierung von Energie durch Photosynthese. 568
20.3 In terrestrischen Ökosystemen bestimmen Temperatur, Wasser und Nährstoffe
die Primärproduktion. 571
20.4 In aquatischen Ökosystemen bestimmen Temperatur, Licht und
Nährstoffmenge die Primärproduktion . 576
20.5 Energieallokation und pflanzlicher Lebensformtyp haben Einfluss auf die
Primärproduktion . 578
20.6 Die Primärproduktion schwankt im Laufe der Zeit. 579
20.7 Die Primärproduktion begrenzt die Sekundärproduktion. 581
20.8 Konsumenten haben eine unterschiedliche Produktionseffizienz. 583
20.9 In Ökosystemen gibt es zwei Hauptnahrungsketten . 584
XIII
20.10 Der Energiefluss durch die trophischen Ebenen ist quantitativ fassbar. 587
20.11 Die Konsumptionseffizienz bestimmt den Weg des Energieflusses
durch das Ökosystem . 588
20.12 Die Energie nimmt in aufeinanderfolgenden trophischen Ebenen ab. 590
Kapitel 21 Zersetzung und Stoffkreislauf
595
21.1 Die meisten lebenswichtigen Stoffe werden im Ökosystem wiederverwertet . 597
21.2 Die Zersetzung ist ein komplizierter Vorgang, an dem verschiedene
Organismenarten beteiligt sind. 598
21.3 Zur Untersuchung der Zersetzung verfolgt man den Abbauvorgang des
organischen Materials. 601
21.4 Die Zersetzungsrate wird durch mehrere Faktoren beeinflusst . 604
21.5 Die Stoffe im toten organischen Material werden während der Zersetzung
mineralisiert. 607
21.6 Zersetzung in aquatischen Lebensräumen. 610
21.7 Schlüsselprozesse in Ökosystemen beeinflussen die Geschwindigkeit
des Stoffkreislaufs. 611
21.8 Der Stoffkreislauf läuft in terrestrischen Ökosystemen anders ab als in
stehenden aquatischen Ökosystemen. 615
21.9 In Fließgewässern wirkt sich die Wasserströmung auf den Stoffkreislauf aus . . 618
21.10 Der Stoffkreislauf in küstennahen Ökosystemen wird durch aquatische
und terrestrische Umweltfaktoren beeinflusst. 619
21.11 Im Meer sorgen Oberflächenströmlingen für den vertikalen Stofftransport . 621
Kapitel 22 Biogeochemische Kreisläufe 625
22.1 Es gibt zwei Haupttypen biogeochemischer Kreisläufe. 627
22.2 Stoffe gelangen als
Input
ins Ökosystem. 628
22.3 Output bedeutet für das Ökosystem einen Stoffverlust. 628
22.4 Biogeochemische Kreisläufe unter globalen Gesichtspunkten. 631
22.5 Kohlenstoffkreislauf und Energiefluss sind eng gekoppelt. 631
22.6 Der Kohlenstoffkreislauf läuft je nach Tages- und Jahreszeit unterschiedlich
schnell ab. 633
22.7 Der globale Kohlenstoffkreislauf umfasst den Austausch zwischen
Atmosphäre, Ozeanen und Festland . 634
22.8 Der Stickstoffkreislauf beginnt mit der Fixierung des atmosphärischen
Stickstoffs . 635
22.9 Der Phosphorkreislauf hat kein Reservoir in der Atmosphäre. 639
22.10 Der Schwefelkreislauf ist ein kombinierter Stoffkreislauf . 645
22.11 Der globale Schwefelkreislauf ist nur unzureichend verstanden. 646
22.12 Der Sauerstoffkreislauf ist vorwiegend durch Organismen beeinflusst. 648
22.13 Die verschiedenen biogeochemischen Kreisläufe sind miteinander
gekoppelt. 650
TEIL VIII Biogeographische Ökologie 655
Kapitel 23 Terrestrische Ökosysteme
23.1 In den terrestrischen Ökosystemen spiegelt sich die Anpassung der
dominanten pflanzlichen Lebensformen wider. 663
23.2 Die Äquatorialzone ist durch tropische Regenwälder charakterisiert . 665
XIV
23.3
Savannen kommen
in halbtrockenen tropischen
Regionen
mit Regenzeiten vor. 673
23.4 Halbwüsten und Wüsten zeigen eine große Ökosystemvielfalt . 676
23.5 Mediterranes warmtemperates Klima begünstigt Hartlaubwälder und
Gebüschformationen. 680
23.6 In den kühltemperaten Bereichen der gemäßigten Klimazone dominieren
Laub abwerfende Waldökosysteme . 683
23.7 Die Steppen der gemäßigten Breiten unterscheiden sich nach klimatischer
und geomorphologischer Ausgangssituation. 687
23.8 In den borealen Regionen dominieren Nadelwälder. 690
23.9 Die arktische Tundra ist durch geringe Niederschläge und niedrige
Temperaturen gekennzeichnet . 693
Kapitel 24 Aquatische Ökosysteme 701
24.1 Stillgewässer können auf vielerlei Weise entstehen . 703
24.2 Stillgewässer haben definierte abiotische Eigenschaften . 705
24.3 Die Organismengemeinschaften der verschiedenen Zonen unterscheiden
sich voneinander. 706
24.4 Die Trophieverhältnisse haben entscheidenden Einfluss auf die
Organismengemeinschaft . 710
24.5 Viele limnische Organismen sind an das fließende Wasser angepasst. 718
24.6 Das Fließwasserökosystem ist in seinem Verlauf durch sich ständig
verändernde Umweltbedingungen charakterisiert. 721
24.7 Wo Flüsse ins Meer fließen, entstehen Ästuare mit Gezeitenfluss. 723
24.8 Meere gliedern sich in verschiedene Lebensbereiche. 725
24.9 Je nach Meerestiefe bilden sich unterschiedliche pelagische
Lebensgemeinschaften aus . 726
24.10 Der Meeresboden ist ein besonderer Lebensraum. 729
24.11 Korallenriffe sind hochkomplexe Ökosysteme aus Kolonien von
Korallentieren . 730
24.12 Über die Produktivität der Ozeane bestimmen Licht und Nährstoffe . 732
Kapitel 25 Grenzbereiche zwischen Wasser und Land
тл~
25.1 Die Gezeitenzone bildet den Übergang zwischen marinen und terrestrischen
Ökosystemen. 739
25.2 Felsküsten zeigen eine charakteristische Zonation. 739
25.3 Sandstrände und Wattlandschaften sind durch eine hohe Dynamik
charakterisiert . 742
25.4 Über die Struktur der Salzmarschen bestimmen Gezeiten und Salzgehalt . 744
25.5 In tropischen Gebieten treten Mangrovenwälder an die Stelle der
Salzmarschen. 747
25.6 Süßwasserfeuchtgebiete sind artenreiche und vielgestaltige Ökosysteme. 749
25.7 Über die Struktur von Süßwasserfeuchtgebieten bestimmen hydrologische
Faktoren. 754
Kapitel 26 Großräumige Muster der biologischen Vielfalt
~ш
26.1 Die Artenvielfalt hat sich im Laufe der Erdgeschichte verändert. 763
26.2 Frühere Aussterbeereignisse traten zeitlich gehäuft auf. 764
26.3 Die regionale und globale Artenvielfalt zeigt ein geographisch
variierendes Muster. 765
XV
26.4 Der Artenreichtum terrestrischer Ökosysteme steht im Zusammenhang
mit Klima und Produktivität. 766
26.5 In marinen Lebensräumen besteht eine negative Korrelation zwischen
Produktivität und Artenvielfalt . 769
26.6 Die Artenvielfalt ist eine Folge von Prozessen, die sich in verschiedenen
Dimensionen abspielen. 770
TEIL
IX
Humanökologie 777
Kapitel 27 Bevölkerungswachstum, Ressourcennutzung und
Nachhaltigkeit
7h:ì
27.1 Nachhaltige Ressourcennutzung sorgt für ein Gleichgewicht zwischen
Angebot und Nutzung. 785
27.2 Durch negative Folgen bei der Ressourcennutzung kann die Nachhaltigkeit
indirekt eingeschränkt sein. 788
27.3 Das Prinzip der Nachhaltigkeit orientiert sich an natürlichen Ökosystemen . . 789
27.4 Landwirtschaftliche Methoden unterscheiden sich durch den Umfang
der Energiezufuhr. 790
27.5 Wanderfeldbau ist in den feuchten Tropen eine bevorzugte Landnutzungsform 790
27.6 In gemäßigten Breiten dominiert die Intensivlandwirtschaft. 792
27.7 Verschiedene landwirtschaftliche Methoden stellen einen
Kompromiss
zwischen Nachhaltigkeit und Produktivität dar . 794
27.8 Nachhaltige Landwirtschaft ist auf ein vielfältiges Methodenspektrum
angewiesen . 797
27.9 Nachhaltige Forstwirtschaft verfolgt das Ziel, ein Gleichgewicht zwischen
Wachstum und Holzernte zu erreichen. 800
27.10 Der Ausbeutung der Fischbestände
muss
durch Kontrolle und gezielte
Maßnahmen Einhalt geboten werden. 804
27.11 Die Nutzung der Fischbestände erfordert einen Ökosystemaren Ansatz . 806
27.12 Ökonomische Gesichtspunkte sind ein entscheidender Faktor für die
Ressourcenplanung. 811
Kapitel 28 Habitatverlust, Artenvielfalt und Schutz der Natur
aiľ
28.1 Habitatzerstörung ist die Hauptursache für das gegenwärtige Artensterben . . . 819
28.2 Vom Menschen eingeschleppte
invasive
Arten bedrohen viele einheimische
Arten . 822
28.3 Arten sind in unterschiedlichem Ausmaß vom Aussterben bedroht. 826
28.4 Entscheidend für Schutzbestrebungen ist die Feststellung des
Gefährdungsgrades einer Art . 828
28.5 Regionen mit großer Artenvielfalt haben für den Naturschutz besondere
Bedeutung. 830
28.6 Entscheidendes Element aller Schutzbestrebungen ist der Artenschutz. 834
28.7 Einige Arten können nur noch durch gezielte Wiederansiedlung erhalten
werden. 836
28.8 Die Erhaltung von Lebensräumen schützt ganze Lebensgemeinschaften. 838
28.9 Zur Erhaltung von Lebensräumen gehört die Einrichtung von Schutzgebieten 839
28.10 Zum Schutz von gefährdeten Arten und Lebensgemeinschaften ist oft eine
Renaturierung erforderlich. 847
28.11 Biologische Sanierung. 850
28.12 Im Zentrum des Schutzgedankens steht eine Umweltethik. 850
XVI
Kapitel
29 Globaler Kiimawandei «55
29.1 Treibhausgase beeinflussen die Energiebilanz und das Klima der Erde. 857
29.2 Die Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre steigt. 857
29.3 Was geschieht mit dem freigesetzten CO2?. 859
29.4 Die COa-Konzentration der Atmosphäre beeinflusst die COz-Aufnahme
durch die Ozeane . 860
29.5 Pflanzen reagieren auf erhöhte COz-Konzentrationen. 861
29.6 Treibhausgase verändern das Erdklima . 863
29.7 Klimaveränderungen beeinflussen Ökosysteme in unterschiedlicher Weise . . . 867
29.8 Klimaveränderungen beeinflussen die globale Verbreitung der Ökosysteme . . 874
29.9 Die globale Erwärmung kann zum Anstieg des Meeresspiegels führen und
gefährdet küstennahe Ökosysteme. 875
29.10 Der Klimawandel bedroht die Landwirtschaft. 877
29.11 Der Klimawandel beeinträchtigt direkt und indirekt die menschliche
Gesundheit. 879
29.12 Zum Verständnis der globalen Veränderungen ist ökologische Forschung
im globalen Maßstab erforderlich. 881
Anhang ans
Anhang A: Literaturverzeichnis. 886
Anhang B: Quellen. 912
Anhang C: Index. 918
XVII |
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