Ökologische Nische und Freilandarbeit
Im Wald bei Münster sieht man Kohl-, Blau- und Tannenmeisen im selben Baum nach Nahrung suchen. Warum verdrängt nicht eine der drei Arten die anderen? Und woher weiß ein Biologe, warum eine Art genau hier vorkommt? Diese Seite zeigt Ihnen, wie man Nischen beschreibt und wie man im Freiland arbeitet.
Ökologische Nische als Wirkungsgefüge
Das Habitat ist der Lebensraum einer Art, also die „Adresse“ (z. B. Eichen-Hainbuchen-Wald). Die ökologische Nische ist dagegen die „Berufsbeschreibung“: Sie umfasst alle abiotischen und biotischen Faktoren, die eine Art nutzt oder braucht, und ihre Wechselwirkungen mit der Umwelt.
Man unterscheidet die Fundamentalnische (alles, was die Art ohne Konkurrenz nutzen könnte, entspricht der physiologischen Potenz) und die Realnische (das, was sie bei Konkurrenz tatsächlich nutzt, entspricht der ökologischen Potenz).
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
Nutzen zwei Arten dieselbe knappe Ressource, konkurrieren sie. Das Konkurrenzausschlussprinzip (Gause) besagt: Zwei Arten mit völlig identischen Nischenansprüchen können auf Dauer nicht koexistieren. Die konkurrenzstärkere Art verdrängt die schwächere.
Die Toleranzkurve zeigt, in welchem Bereich eines Faktors (z. B. Temperatur) eine Art lebt: Im Optimum ist die Aktivität oder Häufigkeit am höchsten, zwischen Optimum und Toleranzgrenze liegt der Pessimumbereich, in dem die Art nur eingeschränkt überlebt (kaum Wachstum oder Fortpflanzung), außerhalb der Toleranzgrenzen ist kein Leben möglich. Die physiologische Potenz ist der Bereich ohne Konkurrenz, die ökologische Potenz der engere Bereich, den die Art bei Konkurrenz tatsächlich besiedelt. Aus Daten liest man ab: Ist die Kurve schmal, ist die Art stenök, ist sie breit, ist sie euryök.
In der Natur weichen Arten oft aus: Sie teilen die Ressourcen auf und nutzen unterschiedliche Teile der Nische. Diese Einnischung (Ressourcenaufteilung) verringert die Konkurrenz und ermöglicht Koexistenz.
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).
Freilandarbeit: Faktoren messen und Arten erfassen
Im Freiland erfasst man zwei Dinge: abiotische Faktoren und Arten (hier qualitativ bzw. mit Häufigkeiten).
| Faktor | Messgerät |
|---|---|
| Lufttemperatur, Bodentemperatur | Thermometer |
| Lichtstärke | Luxmeter |
| Bodenfeuchte | Feuchtemessgerät, Trocknen und Wiegen |
| pH-Wert des Bodens | pH-Indikator, pH-Elektrode |
| Windgeschwindigkeit | Anemometer |
| Stickstoff- oder Phosphatgehalt | Bodentest (Testkit) |
Methoden zur Artenerfassung: Quadrat (Rahmen von z. B. 1 m², Schätzung des Deckungsgrads in %), Transekt (Linie, entlang der man Flächen in festem Abstand auswertet, geeignet für Gradienten wie den Waldrand) und Barberfallen (eingegrabene Becher für bodenlebende Insekten).
Beobachtung → Hypothese → Messung: Steigt der Deckungsgrad der Brennnessel zum Waldrand von 5 % auf 80 %, könnte man als Hypothese formulieren: „Die Brennnessel kommt dort häufiger vor, weil der Boden am Waldrand stickstoffreicher ist.“ Man prüft sie, indem man den Stickstoffgehalt entlang des Transekts misst.
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.
Zeigerarten und Standortbedingungen
Arten mit enger ökologischer Potenz (stenöke Arten) sind Zeigerarten: Ihr Vorkommen verrät etwas über den Standort. Die Bienen-Ragwurz wächst z. B. auf kalkreichen, nährstoffarmen Magerrasen. Für den Schluss braucht man Zeigerwerte (z. B. nach Ellenberg), die jeder Art Werte für Licht, Feuchte, Stickstoff, Reaktion (pH) zuordnen. Diese stammen aus vielen Messungen.
Pflege von Magerrasen: Ohne Nutzung wachsen sie zu (Verbuschung, Sukzession zum Wald), und Nährstoffe reichern sich an. Beweidung (z. B. Schafe) und Mahd mit Abtransport des Mähguts entziehen Nährstoffe und halten die Fläche offen. So bleiben lichtbedürftige, konkurrenzschwache Arten erhalten.
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.
Nischen, Eingriffe und Renaturierung
Spezialisten (stenöke Arten) haben enge Nischen und reagieren empfindlich auf Veränderungen, Generalisten (euryöke Arten) nutzen viele Ressourcen und sind robuster. Der Mittelspecht ist an grobborkige Eichen gebunden und daher empfindlicher als der Buntspecht. Wird der Eichenanteil verringert, verliert er Nahrung (Insekten in der Borke) und Lebensraum. Maßnahmen zum Erhalt: Alteichen und Totholz belassen, Eichenanteil sichern, Umtriebszeiten verlängern, Biotopbäume markieren.
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.
Zurück zum Anfang: Die drei Meisenarten koexistieren, weil sie ihre Nischen durch Ressourcenaufteilung trennen; warum eine Art in einem Gebiet vorkommt, erschließt man aus Messungen und Zeigerarten.
Auf einen Blick
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Habitat = Lebensraum, ökologische Nische = Wirkungsgefüge aus allen Ansprüchen und Beziehungen einer Art.
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Fundamentalnische (ohne Konkurrenz) und Realnische (mit Konkurrenz).
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Konkurrenzausschlussprinzip: Identische Nischen können nicht dauerhaft koexistieren; Einnischung ermöglicht Koexistenz.
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Freiland: abiotische Faktoren messen, Arten mit Quadrat, Transekt, Barberfalle erfassen; Wiederholungen mindern Zufall.
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Zeigerarten erlauben Rückschlüsse auf Standorte, aber nur mit Zeigerwerten und Vorsicht.
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Renaturierung und Pflege richten sich nach den Nischenansprüchen der Zielarten.