Diversität Flashcards
Biodiversität
Unterscheidung der Ebenen
Biodiversität bedeutet Vielfalt im Sinne von Verschiedenartigkeit, Mannigfaltigkeit, Variation, Variabilität und Komplexität bei Organismen.
Dies schließt Merkmale innerhalb und zwischen Populationen, Arten, Biozönosen und Biozönosekomplexen ein.
Hierbei werden drei Ebenen unterschieden:
1. Diversität innerhalb des Artniveaus
2. Artendiversität
3. Diversität von Lebensgemeinschaften und Ökosystemen
Diversität als ökologischer Fachterminus
- Diversitätsmaße
Man unterscheidet verschiedene Diversitätsmaße.
α-Diversität: Zahl der Arten in einem Habitat oder Biotop
β-Diversität: Artenwechsel entlang ökologischer Gradienten (zB Berg-/Talregion, Uferzone eines Gewässers)
γ-Diversität: Diversität auf der Ebene von Landschaftsräumen (zB verschiedene Habitate oder Vegetationstypen)
δ-Diversität: Zönosewechsel entlang von Gradienten (Unterschiedlichkeit des Artbestandes zweier Gebiete)
ε-Diversität: Regionale Diversität (große Gebiete mit verschiedenen Landschaftstypen)
Beispiel für ε-Diversität
Pflanzliche Vielfalt nimmt von den Polen zum Äquator zu.
Ausnahmen:
- Gebiete mit extremem Klima (Wüsten, Gebirge) → geringere Artendiversität
- Gebiete mit günstigen Bedingungen (gemäßigte Breiten) → höhere Artendiversität
In den Tropen herrscht die höchste Stabilität (d.h. keine Störung durch Eiszeit), ein gleichbleibendes Klima (warm und feucht) und die höchste Diversität.
weitere Diversitätstypen
Diversität an Lebensformtypen:
- Fortbewegung (Graber, Kriecher, Kletterer, Springer)
- Lichtbedarf (Sonnen-/Schattenpflanzen)
Trophische Diversität:
- Produzenten, Konsumenten, Destruenten
- Herbivore, Fungivore, Bakterivore, Carnivore
Phänologische Diversität:
- tageszeitliche, jahreszeitliche und jahresperiodische Erscheinung
Genetische und populationsspezifische Diversität:
- Genotypenspektrum, Homo-/Heterozygotie, Gen-Drift, Mutationsrate
Biochemische Diversität:
- Pflanzeninhaltsstoffe, biochemische Verteidigung, Düfte als Lockmittel
Diversität und zeitliche Heterogenität
- Durch was kommt es zu zeitlicher Heterogenität? 4 Dinge
- klimatisch bedingte Schwankungen
- jahreszeitlich und zwischen mehreren Jahren
- z.B. Zeiten für Keimung, Paarung, Winterschlaf - circadiane Rhythmen
- endogen, Periodenlänge ca. 24 Stunden
- Tag-/Nachtrhythmen - biotische Interaktionen
- Bi- und Polysysteme
- Räuber-Beute, Wirt-Parasit - Sukzession
- nicht jahreszeitliche, gerichtete Abfolge von Ökosystemzuständen an einem Standort
- bedingt durch Muster der Kolonisation und Extinktion von Populationen
Jahreszeitliche Heterogenität
- Beispiel Kirschblüte
Kirschblüte im Laufe von 100 Jahren
Regressionsgerade im Mittel recht konstant, trotz jährlicher Schwankungen
Zeitliche Heterogenität verändert die Verfügbarkeit und Diversität der Blütenbestände für die Bestäuber.
Heterogenität durch endogene Aktivitätsrhytmen
- wird bestimmt durch circadiane Rhytmik (beim Mensch ca. 25h)
- Artenspektrum und DIversität zeigen einen Tag-/Nachtrhytmus
Schwankungen der Körpertemperatur des Menschen im Tageslauf - spezifisches Aktivitätsmuster
- heterogene Präsenz im Habitat
Heterogenität aufgrund biotischer Interaktionen
- Räuber-Beute
- Wirt-Parasit
- unterschiedlicher zeitlicher Verlauf der Populationsentwicklung
Sukzession und Diversität
Beispiel Sekundärsukzession
Beispiel Sekundärsukzession (Abholzung) in einem Eichen-/Kiefernwald
Im Verlauf der Sukzession verändert sich die Artenvielfalt.
zu Beginn wenige Pionierarten
es kommen weitere Arten hinzu, da noch nicht besetzte Standorte leicht zu besiedeln sind
Diversitätsmaximum im mittleren Stadium der Sukzession erreicht.
koexistierende Arten (frühe und späte) in der Übergangsphase von Kraut- zu Strauchstadium
im späten Stadium → Vegetationsdecke geschlossen und konkurrenzstarke, kräftige Pflanzen übernehmen → Diversität geht zurück
im frühen Waldstadium steigt Artenzahl nochmal gering an, generell kommt es aber zu einer Abnahme der Diversität im Klimaxstadium des Waldes
Abb. VL5, 7
Zeitskala des Artswechsels bei der Sukzession
- Was passiert bei wenig verfügbaren Ressourcen?
Wenige verfügbare Ressourcen führen zu einer Verlangsamung des Wachstums der konkurrenzstarken Arten → Verdrängung der frühen Arten tritt später ein → verlängerte Phase der Koexistenz und damit höhere Artenvielfalt
Pflanzensukzession und Diversität der Tiere
Voranschreiten der Pflanzensukzession führt zu Veränderungen in der Tierwelt.
- Pflanzengemeinschaft bildet Ressourcen und Habitate
- tolerante, angepasste Arten wie die Spitzmaus sind immer vorhanden
Jedes spezifische Sukzessionsstadium hat seine eigenen spezifischen Tiergemeinschaften.
Diversität und räumliche Heterogenität
Welche gibt es, bzw wo? 4 gefragt
- Großräumige Heterogenität in Ökosystemen
verschiedene Biotope, Habitatinseln - Kleinräumige Heterogenität in Biotopen
Nebeneinander verschiedener Teillebensräume (Mikrohabitate) - Kontaktzonen und Randeffekte
Rand- und Übergangsbereiche bieten Organismen vielfältige Lebensbedingungen - Korridore
ermöglichen in fragmentierten Landschaften den Individuenaustausch zwischen Habitaten
Großräumige Heterogenität - räumliche Isolation
- Beispiel Heidelandschaft in England
- Auswirkung auf Diversität
Beispiel für die Zerstückelung und räumliche Isolation von Lebensräumen und Habitaten: Heidelandschaft an der Südwestküste Englands
- heute 1084 einzelne, separierte Heideparzellen (früher 10 große Gebiete)
→ mosaikartige Landschaftsstruktur
→ negative Auswirkung auf Diversität
Im Allgemeinen enthalten großflächige Lebensräume sowohl eine größere Anzahl an Individuen (höhere Dichte) als auch mehr Arten (höherer Artenreichtum) als kleinere.
Großräumige Heterogenität - Habitatinseln
Equilibriumstheorie
Equilibriumstheorie (Mac Arthur & Wilson, 1963):
Die Anzahl der Arten, die eine Meeresinsel bewohnen steht in einem dynamischen Gleichgewicht (Equilibrium) zwischen den neu einwandernden (immigrierenden) Arten und solchen die bereits vorhanden waren, aber wieder ausgewandert (emigriert) oder lokal ausgestorben sind.
Nach der Theorie der Inselbiogeographie:
Einwanderungsrate (Immigrationsrate) sinkt mit zunehmendem Artenreichtum auf der Insel; gleichzeitig nimmt die Aussterberate (lokale Extinktionsrate) zu.
Gleichgewicht=Equilibrium=S
Abb. VL5, 9
Kleinräumige Heterogenität - abiotische Umwelt
vor Ort variierende Umweltfaktoren:
schaffen Mikrolebensräume und i.d.R. größere Artenvielfalt
Beispiele für kleinräumige Schwankungen von Umweltparametern:
- Wälder ⇒ Licht
- Gezeitenzone ⇒ Salz
- Boden von Gewässern ⇒ Nährstoffe
Kleinräumige Heterogenität - biotische Umwelt
Beispiel Wald und Vegetationsschichten
Der Belaubungsgrad (x-Achse) ist ein Maß für die vertikale Strukturdiversität eines Waldes. Je mehr vertikale Vegetationsschichten vorhanden sind, desto größer ist auch die Vielfalt der dort vorkommenden Vogelarten (y-Achse). Die Heterogenität der Vegetationsstruktur ist also maßgebend für die Diversität!
Pflanzliche Raumstrukturtypen - Zönosen
Stratozönosen:
- horizontale Schichten des Lebensraums (Stratotypen)
- Kronen-, Strauch-, Streuschicht
- Zönose: zB Bodenfauna
Chorizönosen:
- einzelne, gut abgrenzbare, vertikale Raumstrukturen (Choritopen)
- einzelner Baum oder Strauch, Vogelnest, Tierleiche
- Zönose: zB Phytophagenkomplex eines Baumes
Merozönosen:
- umfassen immer auch Teile eines Stratotops oder Choritops
- Kleinräume mit ökologischen Gilden von Tieren (Merotopen)
- Blätter, Blüten, Früchte
- Zönose: zB Gallbildner in Blättern, Blütenbesucher, Fruchtfresser
→ Beispiel Regenwald
Stratotope: 5 Vegetationsschichten (Stockwerke) im Regenwald
Choritop: zB Emergenten (Urwaldriesen) als 45m hohe Einzelbäume
Merotop: Früchte am Baum (umfassen Stratotop “obere Baumkronenschicht), dazugehörige Merozönose = Fruchtfresser (hier: Weißkopfmaki)
Kontaktzonen und Randeffekte
Übergangsbereiche zwischen verschiedenen Lebensräumen → vielfältige Lebensbedingungen
Kennzeichen:
plötzlicher Wechsel abiotischer Umweltbedingungen
u.a. Bodentyp, Mikro-/Mesoklima (Temperatur, Licht, Feuchte)
Strukturfaktoren:
Höhe, Breite, Dichte der Vegetation
beeinflussen den Gradienten der Umweltfaktoren
Ökotone
breite Kontaktzonen
mildern abiotische Faktorengradienten
Randeffekt
Randeffekt (edge effect):
Die abiotischen Umweltfaktoren in Rand- und Übergangsbereichen werden von beiden Lebensräumen beeinflusst.
- hoher Strukturreichtum und hohe Pflanzendiversität, Vielfalt an Kleinlebensräumen
- Ansiedlung spezifischer Arten des Übergangsbereiches sowie Vorkommen von Arten aus beiden Lebensräumen
→ hohe Diversität in Ökotonen (breite Kontaktzonen)
- treten in der Regel zwischen Wald/Gebüsch und Offenland auf
Korridore
In fragmentierten Landschaften ermöglichen Korridore den Arten- und Individuenaustausch zwischen Habitatinseln.
- häufig von Menschen geschaffen (zB Hecken, Baumreihen, Gehölzstreifen an Fließgewässern, Auenwaldstreifen)
- Netzwerk an Ausbreitungswegen
- Korridorgröße besonders günstig, wenn sie Aktionsradius einer Tierart entspricht
- erleichtern Individuen- und Genaustausch zwischen Subpopulationen (können zu Metapopulationen verschmelzen, welche über ein größeres Gebiet verteilt sind)
- Filtereffekt! Manchen Arten ist die Ausbreitung möglich, anderen nicht.
Zusammenfassung
Man unterscheidet verschiedene Diversitätstypen: α- bis ε-Diversität. Sie beschreiben die Lebensform, Trophiestufen, Phänologie, Genetik und Biochemie der Lebensgemeinschaften.
Die Artdiversität wird von der zeitlichen Heterogenität beeinflusst. Hierzu zählen Klima, circadiane Rhythmen, biotische Interaktionen und Sukzessionsvorgänge.
Räumliche Heterogenität wirkt über Isolation, Habitatinseln, abiotische Umweltfaktoren und biotische Umwelt (pflanzliche Raumstrukturen).
Randeffekte und Korridore können negative Auswirkungen räumlicher Isolation auf die Artdiversität abmildern.
Artenrealkurve
Artenreichtum (y-Achse) und Anzahl der gesammelten Individuen (x-Achse)
- ansteigende Linie, die sich dann abflacht und asymptotisch einer Gesamartenzahl annähert
- Man kann also nicht mehr Arten nachweisen, wenn man mehr sammelt!
Effekte der Häufigkeit
- Datenerfassung von Arten
Beziehung zwischen Häufigkeit und Auftreten von Individuen bei der Erfassung
- wenige häufige Arten, werden überproportional oft erfasst (Artenzahl steigt sehr schnell)
- regelmäßig auftretende Arten werden erst zu späterem Zeitpunkt vollständig erfasst, heißt nach vielen Probennahmen
- seltene Arten werden punktuell beobachtet und nur bei höherer Stichprobenzahl überhaupt vollständig erfasst
größere Skala: Beispiel
Beispiel:
vier Lebensräume in zwei Landschaftsräumen: Habitat a und b mit fünf Arten, Habitat mit vier Arten, Habitat mit drei Arten
α-Diversität: Zahl der Arten in einem Habitat oder Biotop
- bei a und b gleich
- bei c niedriger
- bei d am niedrigsten
β-Diversität: Artenwechsel entlang ökologischer Gradienten
- in Landschaft 1 niedrig (hohe Ähnlichkeit von a und b)
- in Landschaft 2 hoch (geringe Ähnlichkeit von c und d)
γ-Diversität: Diversität auf der Ebene von Landschaftsräumen
- in Landschaft 1 und 2 mit je 6 Arten gleich