Intra- und interspezifische Beziehungen
Im Buchenwald der Eifel sitzen im Frühjahr Kohlmeisen und Blaumeisen an derselben Nisthöhle, ein Luchs im Harz jagt Rehe, und in einem Teichrohrsänger-Nest wächst ein Kuckucksjunges heran. Alle diese Lebewesen wirken aufeinander ein – als biotische Faktoren. Welche Beziehungstypen lassen sich unterscheiden, und warum schwanken manche Populationen regelmäßig? Am Ende dieser Seite können Sie beides erklären.
Konkurrenz innerhalb und zwischen Arten
Biotische Faktoren sind alle Einflüsse, die von anderen Lebewesen ausgehen. Man unterscheidet, ob die Partner derselben Art angehören oder verschiedenen Arten.
Konkurrenz entsteht, wenn Individuen dieselbe knappe Ressource nutzen (Nahrung, Licht, Wasser, Nistplätze, Revier). Jeder Konkurrent verringert die Menge, die den anderen zur Verfügung steht.
| intraspezifische Konkurrenz | interspezifische Konkurrenz | |
|---|---|---|
| Beteiligte | Individuen einer Art | Individuen verschiedener Arten |
| Ressourcenbedarf | identisch | ähnlich, überlappend |
| Beispiel im Wald | Buchenkeimlinge kämpfen um Licht am Waldboden | Kohlmeise und Blaumeise um Nisthöhlen |
| Folge | Dichteregulation, Selbstausdünnung | Verdrängung oder Einnischung |
Intraspezifische Konkurrenz ist in der Regel besonders stark, weil die Partner genau die gleichen Ansprüche haben. Sie begrenzt das Wachstum einer Population: Je dichter sie wird, desto weniger Ressourcen hat jedes Individuum.
Unterscheiden Sie intraspezifische und interspezifische Konkurrenz und nennen Sie je ein Beispiel aus einem heimischen Wald.
Unterscheiden Sie intraspezifische und interspezifische Konkurrenz und nennen Sie je ein Beispiel aus einem heimischen Wald.
Das Konkurrenzausschlussprinzip
Der Biologe Gause kultivierte zwei Pantoffeltierchenarten. Getrennt wuchsen beide gut und erreichten eine stabile Dichte. Gemeinsam in einem Gefäß setzte sich Paramecium aurelia durch, P. caudatum starb aus. Beide nutzten dieselbe Nahrung (Bakterien) im gleichen Raum.
Die ökologische Nische ist das Wirkungsgefüge aus allen Ansprüchen einer Art an abiotische und biotische Faktoren und ihrer Rolle im Ökosystem. Je stärker sich die Nischen zweier Arten überlappen, desto größer ist die Konkurrenz.
Der Grund: Die überlegene Art vermehrt sich bei gleicher Ressource etwas schneller und nimmt der anderen die Nahrung weg. Koexistenz ist nur möglich, wenn sich die Nischen unterscheiden, etwa durch andere Nahrung, andere Nistorte oder andere Aktivitätszeiten (Einnischung, Nischendifferenzierung). So teilen sich Meisenarten den Wald: Kohlmeisen suchen eher am Boden und an dicken Ästen, Blaumeisen in den feinen Zweigen der Kronen.
In einer Versuchsreihe werden zwei Pantoffeltierchenarten (Paramecium aurelia und P. caudatum) getrennt und gemeinsam kultiviert. Getrennt erreichen beide eine stabile…
In einer Versuchsreihe werden zwei Pantoffeltierchenarten (Paramecium aurelia und P. caudatum) getrennt und gemeinsam kultiviert. Getrennt erreichen beide eine stabile Dichte, gemeinsam stirbt P. caudatum aus.
- a) Benennen Sie das zugrunde liegende Prinzip.
- b) Erklären Sie das Ergebnis mit Hilfe der ökologischen Nische.
Räuber-Beute-Beziehung und Lotka-Volterra-Regeln
Ein Luchs im Harz frisst Rehe: Der Räuber erbeutet und tötet das Beutetier. Bei einfachen Räuber-Beute-Systemen schwanken beide Populationsdichten periodisch.
Erklärung der Phasenverschiebung: Nimmt die Beute zu, finden Räuber mehr Nahrung und vermehren sich – aber mit Verzögerung (Tragzeit, Aufzucht). Wächst die Räuberpopulation, sinkt die Beutedichte. Dann fehlt den Räubern Nahrung, sie nehmen ab, und die Beute kann sich wieder erholen. Der Kreislauf beginnt von vorn.
Beschreiben Sie die Schwankungen der Populationsdichten bei einer Räuber-Beute-Beziehung nach den Lotka-Volterra-Regeln qualitativ (zeitliche Phasenverschiebung,…
Beschreiben Sie die Schwankungen der Populationsdichten bei einer Räuber-Beute-Beziehung nach den Lotka-Volterra-Regeln qualitativ (zeitliche Phasenverschiebung, Verlauf).
Die Populationen von Feldhase und Rotfuchs in einem Revier in Brandenburg schwanken periodisch. Die Hasenpopulation erreicht ihr Maximum im Jahr 3, die Fuchspopulation…
Die Populationen von Feldhase und Rotfuchs in einem Revier in Brandenburg schwanken periodisch. Die Hasenpopulation erreicht ihr Maximum im Jahr 3, die Fuchspopulation im Jahr 5.
- a) Erklären Sie die zeitliche Verschiebung.
- b) Nennen Sie zwei Gründe, warum reale Populationen vom einfachen Modell abweichen.
In einer Langzeitstudie werden Schneehasen- und Luchspopulationen über 60 Jahre erfasst. Die Daten zeigen etwa zehnjährige Zyklen. Eine Studie behauptet, die Zyklen…
In einer Langzeitstudie werden Schneehasen- und Luchspopulationen über 60 Jahre erfasst. Die Daten zeigen etwa zehnjährige Zyklen. Eine Studie behauptet, die Zyklen werden nicht allein durch Räuber, sondern auch durch die Nahrungsqualität der Pflanzen bestimmt.
- a) Erläutern Sie, welche Aussagen des Lotka-Volterra-Modells die Daten stützen.
- b) Entwickeln Sie ein Experiment (z. B. Ausschlussversuch) zur Prüfung der Hypothese, dass die Nahrung eine Rolle spielt, und benennen Sie Kontrollgruppe und Variablen.
- c) Beurteilen Sie die Grenzen des Modells.
Parasitismus und Symbiose
Enge Beziehungen wie Parasitismus und Symbiose bewerten Sie mit der Kosten-Nutzen-Analyse: Legen Sie Kriterien fest (Wachstum, Überleben, Fortpflanzung), vergleichen Sie diese für jeden Partner mit und ohne den anderen und leiten Sie daraus die Einstufung ab.
Bei engen Beziehungen leben die Partner dauerhaft zusammen. Man bewertet sie über Kosten und Nutzen für jeden Partner. Die Räuber-Beute-Beziehung ist dagegen keine dauerhafte Partnerschaft: Der Räuber (Nutzen) tötet das Beutetier, zum Beispiel Luchs und Reh.
| Beziehung | Partner A | Partner B | Beispiel |
|---|---|---|---|
| Parasitismus | Nutzen | Schaden | Kuckuck und Teichrohrsänger (Brutparasitismus), Mistel |
| Symbiose (Mutualismus) | Nutzen | Nutzen | Mykorrhiza zwischen Fichte und Pilz |
Die Mistel auf Apfelbäumen betreibt selbst Photosynthese, entzieht aber Wasser und Nährsalze: ein Halbparasit. Ein Parasit, der seinen Wirt tötet, verliert seinen Lebensraum und seine Nahrung. Selektion begünstigt daher Parasiten mit moderater Schadwirkung. Die Wirte entwickeln Abwehr, die Parasiten überwinden sie – ein Wettrüsten als Form der Koevolution.
Flechten bestehen aus Pilz und Alge. Der Pilz liefert Wasser, Mineralstoffe und Schutz, die Alge Zucker aus der Photosynthese. In nährstoffarmem Medium wachsen beide einzeln nur langsam. Man spricht von Symbiose, weil beide gemeinsam in extremen Lebensräumen (Gestein) bestehen. Man kann aber auch einen kontrollierten Parasitismus diskutieren, falls der Pilz die Alge stärker nutzt. Die Einstufung hängt von Messungen ab (Kosten-Nutzen-Analyse mit klaren Kriterien: Wachstum, Überleben und Fortpflanzung beider Partner): Wachstumsrate, Photosyntheseleistung und Zuckerabgabe der Alge mit und ohne Pilz, Überlebensraten unter verschiedenen Bedingungen. Bei guter Nährstoffversorgung kann sich die Bilanz verschieben, die Beziehung hängt also von Umweltbedingungen ab.
Ordnen Sie folgende Beispiele den Beziehungstypen Parasitismus, Symbiose, Räuber-Beute oder Konkurrenz zu und begründen Sie kurz: a) Mykorrhiza zwischen Fichte und Pilz…
Ordnen Sie folgende Beispiele den Beziehungstypen Parasitismus, Symbiose, Räuber-Beute oder Konkurrenz zu und begründen Sie kurz:
- a) Mykorrhiza zwischen Fichte und Pilz
- b) Luchs und Reh im Harz
- c) Kuckuck und Teichrohrsänger
- d) Kohlmeise und Blaumeise um Nisthöhlen
Der Mistelstrauch wächst auf Apfelbäumen und entzieht ihnen Wasser und Nährsalze, betreibt aber selbst Photosynthese. a) Ordnen Sie die Beziehung ein (Halbparasit) und…
Der Mistelstrauch wächst auf Apfelbäumen und entzieht ihnen Wasser und Nährsalze, betreibt aber selbst Photosynthese.
- a) Ordnen Sie die Beziehung ein (Halbparasit) und begründen Sie.
- b) Erläutern Sie, warum ein Parasit in der Regel nicht seinen Wirt vollständig tötet, und nennen Sie die Folge für die Koevolution.
Flechten bestehen aus Pilz und Alge. Beide leben zusammen auf Gestein. In Labor-Kulturen können beide einzeln wachsen, jedoch in nährstoffarmem Medium nur sehr langsam.…
Flechten bestehen aus Pilz und Alge. Beide leben zusammen auf Gestein. In Labor-Kulturen können beide einzeln wachsen, jedoch in nährstoffarmem Medium nur sehr langsam.
- a) Erklären Sie, ob es sich um Symbiose oder kontrollierten Parasitismus handeln könnte, und bewerten Sie die Kosten-Nutzen-Bilanz für beide Partner.
- b) Leiten Sie ab, welche Messungen die Einstufung stützen würden.
- c) Erläutern Sie die Abhängigkeit der Beziehung von Umweltbedingungen.
Der Kleine Leberegel (Lanzettegel) nutzt Schnecke und Ameise als Zwischenwirte und das Schaf als Endwirt; infizierte Ameisen beißen sich an Grashalmen fest. a)…
Der Kleine Leberegel (Lanzettegel) nutzt Schnecke und Ameise als Zwischenwirte und das Schaf als Endwirt; infizierte Ameisen beißen sich an Grashalmen fest.
- a) Beschreiben Sie den Zusammenhang zwischen Verhaltensänderung und Fortpflanzungserfolg des Parasiten.
- b) Analysieren Sie Kosten und Nutzen für den Parasiten und den Zwischenwirt Ameise.
- c) Erklären Sie, wie Koevolution zwischen Wirt und Parasit zu einem Wettrüsten führen kann.