Intra- und interspezifische Beziehungen
Im Buchenwald der Eifel kämpfen junge Buchen um Licht, Kohlmeisen und Blaumeisen suchen dieselben Nisthöhlen, und der Fuchs jagt Mäuse. Jede dieser Situationen ist eine biotische Wechselwirkung. Wie lassen sie sich ordnen, und warum schwanken Räuber- und Beutepopulationen im Takt? Das klären wir auf dieser Seite.
Konkurrenz innerhalb und zwischen Arten
Konkurrenz entsteht, wenn Lebewesen dieselbe begrenzte Ressource nutzen (Licht, Wasser, Nahrung, Brutplätze, Reviere). Beide Seiten werden dadurch geschädigt (−/−), meist ist eine Seite stärker betroffen.
Die ökologische Nische ist das Wirkungsgefüge aus allen biotischen und abiotischen Umweltfaktoren, die eine Art nutzt und benötigt (begrenzt durch ihre ökologische Potenz). Intraspezifische Konkurrenz ist besonders stark, weil Artgenossen identische Ansprüche haben, also dieselbe ökologische Nische. Sie begrenzt das Populationswachstum dichteabhängig: Je dichter die Population, desto stärker die Konkurrenz.
| intraspezifisch | interspezifisch | |
|---|---|---|
| Beispiel im Wald | Rotbuchen-Keimlinge konkurrieren um Licht | Kohlmeise und Blaumeise um Nisthöhlen |
| Ansprüche | identisch | ähnlich, nur teilweise überlappend |
| Folge | Selbstregulation der Dichte | Verdrängung oder Einnischung |
Konkurrenzausschlussprinzip
Der russische Biologe Gause kultivierte zwei Pantoffeltierchenarten (Paramecium aurelia und P. caudatum) mit konstantem Futterangebot. Getrennt erreichten beide eine stabile Dichte, gemeinsam starb P. caudatum aus.
Der Grund: Die überlegene Art nutzt die gemeinsame Ressource effizienter, vermehrt sich dadurch schneller und verdrängt die schwächere Art.
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.
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
Der Luchs im Harz erbeutet Rehe. Räuber (+/−) töten ihre Beute und ernähren sich von ihr. In vielen Systemen schwanken beide Populationen periodisch.
Die Verschiebung erklärt sich so: Viel Beute → Räuber finden Nahrung und vermehren sich (mit Verzögerung) → die Beute wird stark dezimiert → Räuber verhungern oder vermehren sich weniger → die Beute erholt sich.
Der Räuber folgt dem Beutemaximum mit zeitlicher Phasenverschiebung, meist etwa eine Viertelperiode.
Grenzen des Modells
Reale Populationen weichen ab, denn das Modell nimmt vieles als konstant an:
-
nur zwei Arten, keine Alternativbeute, keine weiteren Fressfeinde
-
konstante Umwelt (Klima, Nahrungsqualität der Pflanzen, Versteckmöglichkeiten)
-
keine Wanderung, keine Krankheiten, keine Dichteregulation durch Konkurrenz
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
Bei engen Beziehungen leben zwei Arten über längere Zeit zusammen.
| Typ | Wirkung (A/B) | Beispiel |
|---|---|---|
| Parasitismus | Parasit +, Wirt − | Kuckuck und Teichrohrsänger (Brutparasit), Mistel (Halbparasit) |
| Symbiose | beide + (Mutualismus) | Mykorrhiza von Fichte und Pilz |
| Räuber-Beute | Räuber +, Beute − | Luchs und Reh |
| Konkurrenz | beide − | Kohlmeise und Blaumeise |
Beim Parasitismus nutzt der Parasit den Wirt als Nahrungsquelle oder Lebensraum und schädigt ihn, ohne ihn meist sofort zu töten. Ein Vollparasit deckt alles beim Wirt, ein Halbparasit wie die Mistel entzieht Wasser und Nährsalze, betreibt aber selbst Fotosynthese.
Warum tötet ein Parasit den Wirt meist nicht? Stirbt der Wirt, verliert der Parasit seinen Lebensraum. Selektion begünstigt daher Parasiten mit geringer Virulenz. Der Wirt wiederum wird durch Selektion resistenter. Daraus folgt Koevolution: gegenseitige evolutive Anpassung, ein „Wettrüsten“.
Bei der Symbiose hat jeder Partner Vorteile, z. B. beim Pilz in der Mykorrhiza: Er erhält Kohlenhydrate vom Baum, der Baum erhält Wasser und Mineralstoffe.
Kosten-Nutzen-Analyse
Ob eine Beziehung Symbiose oder Parasitismus ist, entscheidet die Bilanz aus Kosten und Nutzen für jeden Partner. Sie kann sich mit den Umweltbedingungen ändern: Flechten (Pilz und Alge) sind in nährstoffarmem Milieu für beide Partner günstig, bei reichem Nährstoffangebot können beide allein besser wachsen, sodass der Nutzen sinkt und die Beziehung einem kontrollierten Parasitismus ähnelt. Messbar sind z. B. Wachstumsrate, Biomasse und Fortpflanzung beider Partner mit und ohne Partner.
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.
Auf einen Blick
-
Intraspezifisch (gleiche Art) und interspezifisch (verschiedene Arten) beschreiben, wer wechselwirkt.
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Konkurrenz (−/−) um begrenzte Ressourcen; nach dem Konkurrenzausschlussprinzip verdrängt die stärkere Art die andere bei identischer Nische, sonst Einnischung.
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Räuber-Beute: periodische Schwankungen mit Phasenverschiebung (Lotka-Volterra-Regeln); das Modell vernachlässigt Umweltfaktoren, Alternativbeute und weitere Arten.
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Parasitismus (+/−) führt zu Koevolution und Wettrüsten; Symbiose (+/+) beruht auf einer positiven Kosten-Nutzen-Bilanz.
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Beziehungen hängen von den Umweltbedingungen ab; Erklärungen formulieren Sie kausal, nicht final.
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