Ökologische Nische und Freilandarbeit
Im Wald bei Münster hängen Kohlmeise, Blaumeise und Tannenmeise Seite an Seite in denselben Fichten. Alle drei fressen Insekten und Samen, und trotzdem verdrängt keine die andere. Wie ist das möglich? Und woran erkennt man im Freiland, warum eine Art genau hier vorkommt?
Die ökologische Nische als Wirkungsgefüge
Die ökologische Nische ist nicht der Ort, an dem eine Art lebt. Das ist das Habitat (z. B. „Fichtenwald“). Die Nische beschreibt, welche Rolle eine Art im Ökosystem spielt.
Merke dir: Habitat = „Adresse“, Nische = „Beruf“ einschließlich aller Ansprüche.
Man unterscheidet:
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Fundamentale Nische: das Spektrum, das die Art aufgrund ihrer physiologischen Potenz allein nutzen könnte (ohne Konkurrenten).
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Realisierte Nische: der Teil, den sie unter dem Einfluss von Konkurrenz und anderen biotischen Faktoren tatsächlich besetzt. Sie ist meist kleiner.
Definieren Sie den Begriff ökologische Nische als Wirkungsgefüge und unterscheiden Sie ihn von Habitat.
Definieren Sie den Begriff ökologische Nische als Wirkungsgefüge und unterscheiden Sie ihn von Habitat.
Konkurrenz und Einnischung
Wenn zwei Arten dieselbe Ressource nutzen, konkurrieren sie. Das Konkurrenzausschlussprinzip (Gause) besagt: Zwei Arten mit identischen Nischenansprüchen können auf Dauer nicht koexistieren. Die konkurrenzstärkere Art verdrängt die schwächere.
In der Natur gibt es einen zweiten Ausweg: Die Arten teilen die Ressourcen auf und verringern so die Überlappung ihrer Nischen. Dieses Auseinanderrücken der Nischen heißt Einnischung (Konkurrenzvermeidung, Ressourcenaufteilung). Es geschieht durch Selektion: Individuen, die Konkurrenz meiden, haben eine höhere reproduktive Fitness.
Beispiel Meisen: Tannenmeisen suchen in den Zweigspitzen der Wipfel, Blaumeisen in den äußeren Zweigen der mittleren Höhe, Kohlmeisen in den unteren, stammnahen Astbereichen und gelegentlich am Boden. So nutzen sie unterschiedliche Teile derselben Ressource.
Wird eine Art entfernt, kann sich die Nische der anderen erweitern: Sie nutzt dann Bereiche, die vorher von der Konkurrentin besetzt waren (Nischenerweiterung, die realisierte Nische nähert sich der fundamentalen).
Erläutern Sie das Konkurrenzausschlussprinzip und nennen Sie den Fachbegriff dafür, dass zwei konkurrierende Arten sich die Ressourcen aufteilen und so koexistieren…
Erläutern Sie das Konkurrenzausschlussprinzip und nennen Sie den Fachbegriff dafür, dass zwei konkurrierende Arten sich die Ressourcen aufteilen und so koexistieren können.
Kohlmeise, Blaumeise und Tannenmeise leben im selben Fichtenwald, suchen aber in unterschiedlichen Höhen und Astbereichen Nahrung. a) Erklären Sie, wie dies die…
Kohlmeise, Blaumeise und Tannenmeise leben im selben Fichtenwald, suchen aber in unterschiedlichen Höhen und Astbereichen Nahrung.
- a) Erklären Sie, wie dies die Koexistenz ermöglicht.
- b) Nennen Sie, was passiert, wenn eine Art entfernt wird (Nischenerweiterung).
Faktoren und Arten im Freiland erfassen
Um das Vorkommen einer Art zu begründen, erfasst man zwei Dinge: die ökologischen Faktoren und die Arten im Untersuchungsareal.
Abiotische Faktoren messen
| Faktor | Messgerät |
|---|---|
| Lufttemperatur, Bodentemperatur | Thermometer |
| Lichtstärke | Luxmeter |
| Luftfeuchtigkeit | Hygrometer |
| Boden-pH-Wert | pH-Messgerät oder Indikatorstreifen |
| Bodenfeuchte | Wägung vor und nach Trocknen, Feuchtesonde |
| Stickstoff-, Nitratgehalt | Teststäbchen, Photometer |
Arten erfassen (qualitativ und quantitativ)
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Bestimmen mit Bestimmungsschlüsseln.
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Transekt: Man legt eine Linie durch einen Gradienten (z. B. vom Waldinneren zum Waldrand) und wertet in festen Abständen Aufnahmeflächen (Quadrate) aus. Dabei schätzt man den Deckungsgrad der Pflanzen.
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Barberfallen (eingegrabene Becher) fangen bodenlebende Tiere wie Laufkäfer.
Die relative Häufigkeit einer Art ist
$$h = \dfrac{\text{Individuenzahl der Art}}{\text{Gesamtzahl aller Individuen}} \cdot 100\,\%$$Fehlerquellen: Fallen fangen nur aktive, bewegliche Tiere (Verzerrung zugunsten laufaktiver Arten); das Wetter beeinflusst die Aktivität; Fallen locken Tiere an oder töten sie; Zufall bei der Fallenplatzierung. Deshalb braucht man mehrere Fallen und Wiederholungen: So gleichen sich zufällige Schwankungen aus, und die Ergebnisse sind repräsentativer und besser abgesichert.
Nennen Sie drei abiotische Faktoren, die Sie an einem Waldrand messen würden, und je ein geeignetes Messgerät.
Nennen Sie drei abiotische Faktoren, die Sie an einem Waldrand messen würden, und je ein geeignetes Messgerät.
Auf einer Streuobstwiese bei Tübingen werden mit Barberfallen 120 Laufkäfer gefangen: 70 Art A, 30 Art B, 20 Art C. a) Berechnen Sie die relativen Häufigkeiten. b)…
Auf einer Streuobstwiese bei Tübingen werden mit Barberfallen 120 Laufkäfer gefangen: 70 Art A, 30 Art B, 20 Art C.
- a) Berechnen Sie die relativen Häufigkeiten.
- b) Nennen Sie zwei Fehlerquellen der Methode.
- c) Begründen Sie, warum mehrere Fallen und Wiederholungen nötig sind.
Bei einer Bestandsaufnahme eines Waldrandes wird ein Transekt von 20 m Länge angelegt, auf dem alle 2 m ein Quadrat von 1 m² ausgewertet wird; das erste Quadrat liegt…
Bei einer Bestandsaufnahme eines Waldrandes wird ein Transekt von 20 m Länge angelegt, auf dem alle 2 m ein Quadrat von 1 m² ausgewertet wird; das erste Quadrat liegt bei 0 m, das letzte bei 20 m. Die Deckungsgrade der Brennnessel steigen zum Waldrand hin von 5 % auf 80 %.
- a) Berechnen Sie, wie viele Aufnahmeflächen entstehen.
- b) Formulieren Sie eine Hypothese zu dieser Verteilung und nennen Sie einen geeigneten abiotischen Faktor zur Prüfung.
Nische, Artfund und Naturschutz
Vom Artfund auf den Standort schließen
Zeigerarten (Bioindikatoren) sind Arten mit enger ökologischer Potenz (stenöke Arten) für einen Faktor. Ihr Vorkommen erlaubt einen Rückschluss auf diesen Faktor. Für Pflanzen gibt es Zeigerwerte (z. B. nach Ellenberg) für Licht, Feuchte, Stickstoff, Säure.
Voraussetzungen: Die Art ist sicher bestimmt; ihre Ansprüche sind aus Untersuchungen bekannt; sie hat eine enge Potenz für den Faktor. Euryöke Arten (weite Potenz) eignen sich nicht.
Grenzen: Ein Fund zeigt nur, dass die Bedingungen derzeit passen, nicht welche Faktoren entscheidend sind. Andere Faktoren (Konkurrenz, Nutzungsgeschichte, Ausbreitung) können wirken; Zufallsfunde, Einzelexemplare oder Relikte täuschen; man sollte mehrere Zeigerarten kombinieren und Faktoren messen.
Beispiel: Die Bienen-Ragwurz im Magerrasen weist auf kalkreichen, nährstoffarmen Boden hin. Der Magerrasen bleibt nur durch Pflege offen: Beweidung (z. B. mit Schafen) und Mahd mit Abtransport des Mähguts entziehen Nährstoffe und verhindern Verbuschung und Verdrängung durch konkurrenzstarke Gräser.
Nischen und Eingriffe: Spechte
Der Mittelspecht ist an grobborkige Eichen gebunden (enge Nische), der Buntspecht nutzt viele Baumarten (weite Nische). Daher reagiert der Mittelspecht empfindlicher auf forstliche Eingriffe wie das Fällen alter Eichen. Maßnahmen zum Erhalt: alte Eichen und Totholz belassen, Habitatbäume markieren, Eichenanteil langfristig fördern, Umtriebszeiten verlängern.
Renaturierung eines Auenwalds
Wird an der Elbe ein Deich zurückverlegt, ändern sich abiotische Faktoren: Überflutungsdauer, Grundwasserstand, Bodenfeuchte, Sedimenteintrag und Strömung. Pionierarten (z. B. Weiden, Pappeln) profitieren von offenen Flächen. Stenöke Arten (z. B. Amphibien mit Bedarf an Altarmen) können zurückkehren, trockenheitsangepasste Arten gehen zurück. Ein Monitoring nutzt Indikatorarten, etwa Eisvogel, Fische der Auenzone oder Libellen. Sie werden gewählt, weil sie eng an bestimmte Faktoren (Wasserqualität, Strukturvielfalt) gebunden, gut zu bestimmen und standardisiert zu erfassen sind; erfasst wird in festen Abständen mit gleicher Methode.
Zwei Spechtarten (Buntspecht, Mittelspecht) kommen in einem Eichen-Hainbuchen-Wald vor. Der Mittelspecht ist an grobborkige Eichen gebunden, der Buntspecht nutzt viele…
Zwei Spechtarten (Buntspecht, Mittelspecht) kommen in einem Eichen-Hainbuchen-Wald vor. Der Mittelspecht ist an grobborkige Eichen gebunden, der Buntspecht nutzt viele Baumarten.
- a) Beschreiben Sie die Nischen beider Arten als Wirkungsgefüge.
- b) Beurteilen Sie, welche Art empfindlicher auf forstliche Eingriffe reagiert.
- c) Leiten Sie begründete Maßnahmen zum Erhalt des Mittelspechts ab.
Ein Auenwald an der Elbe soll renaturiert werden: Deiche werden zurückverlegt, Altarme wieder angebunden. a) Erläutern Sie, welche abiotischen Faktoren sich verändern.…
Ein Auenwald an der Elbe soll renaturiert werden: Deiche werden zurückverlegt, Altarme wieder angebunden.
- a) Erläutern Sie, welche abiotischen Faktoren sich verändern.
- b) Prognostizieren Sie die Folgen für Pflanzen- und Tierarten (Pionierarten, stenöke Arten).
- c) Entwerfen Sie ein Monitoring mit Indikatorarten und begründen Sie die Auswahl.
Bei der Kartierung eines Magerrasens werden Arten bestimmt. Der Fund einer Orchideenart (Bienen-Ragwurz) wird als Hinweis auf kalkreichen, nährstoffarmen Boden gewertet.…
Bei der Kartierung eines Magerrasens werden Arten bestimmt. Der Fund einer Orchideenart (Bienen-Ragwurz) wird als Hinweis auf kalkreichen, nährstoffarmen Boden gewertet.
- a) Begründen Sie, wie aus einem Artfund auf Standortbedingungen geschlossen wird, und nennen Sie die Voraussetzungen dafür (z. B. enge ökologische Potenz der Art, bekannte Zeigerwerte nach Ellenberg).
- b) Beurteilen Sie die Grenzen dieses Schlusses.
- c) Schlagen Sie Pflegemaßnahmen (Beweidung, Mahd) vor und begründen Sie sie.
Zurück zum Anfang: Die drei Meisenarten teilen sich Nahrungsräume (Einnischung), daher koexistieren sie trotz ähnlicher Ansprüche.
Auf einen Blick
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Habitat = Lebensraum; ökologische Nische = Wirkungsgefüge aus Faktoren, Ansprüchen und Einflüssen einer Art.
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Fundamentale Nische (ohne Konkurrenz) ist größer als die realisierte Nische.
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Konkurrenzausschlussprinzip: Gleiche Nischen führen zur Verdrängung; Einnischung ermöglicht Koexistenz.
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Freiland: abiotische Faktoren messen, Arten bestimmen (Transekt, Quadrate, Barberfallen), relative Häufigkeit berechnen, Wiederholungen gegen Fehler.
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Zeigerarten mit enger Potenz erlauben Rückschlüsse auf Standortfaktoren, aber mit Grenzen.
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Schutz- und Pflegemaßnahmen werden aus der Nische der Zielart begründet.