Populationsökologie: Wachstum, Konkurrenz und Räuber-Beute-Beziehungen
Du beschreibst exponentielles und logistisches Wachstum von Populationen, erklärst Konkurrenz und ökologische Nischen und deutest Räuber-Beute-Zyklen.
Erklärung
Eine Population sind alle Individuen einer Art, die zur gleichen Zeit in einem Gebiet leben und sich miteinander fortpflanzen. Die Populationsökologie untersucht, wie sich ihre Größe verändert.
Exponentielles Wachstum
Unter idealen Bedingungen (genug Nahrung, Platz, keine Feinde) wächst eine Population exponentiell: Sie verdoppelt sich in gleichen Zeitabständen. Bakterien können sich unter günstigen Bedingungen etwa alle 20 Minuten teilen. Aus einer Zelle würden in 24 Stunden rechnerisch 2⁷² Zellen.
Logistisches Wachstum
In der Natur sind Ressourcen begrenzt. Das Wachstum verlangsamt sich und die Population pendelt sich um die Kapazität K ein, die maximale Individuenzahl, die der Lebensraum dauerhaft tragen kann. Der Verlauf ist S-förmig (sigmoid): langsamer Beginn, schnelles Wachstum, Abflachung.
Regulierende Faktoren
- dichteabhängige Faktoren: wirken stärker, je dichter die Population ist (Nahrungskonkurrenz, Krankheiten, Fressfeinde, Stress)
- dichteunabhängige Faktoren: wirken unabhängig von der Dichte (Wetter, Kälteeinbruch, Überschwemmungen)
Konkurrenz und ökologische Nische
- Intraspezifische Konkurrenz: zwischen Individuen derselben Art um Nahrung, Reviere und Partner
- Interspezifische Konkurrenz: zwischen verschiedenen Arten mit ähnlichen Ansprüchen
Nach dem Konkurrenzausschlussprinzip können zwei Arten mit genau gleichen Ansprüchen nicht dauerhaft im selben Lebensraum koexistieren. Arten weichen deshalb in unterschiedliche ökologische Nischen aus: Sie nutzen andere Nahrung, andere Zeiten oder andere Bereiche des Lebensraums. Verschiedene Meisenarten suchen zum Beispiel in unterschiedlichen Teilen der Bäume nach Nahrung.
Räuber-Beute-Beziehungen
Die Größen von Räuber- und Beutepopulationen beeinflussen sich gegenseitig. Ein klassisches Beispiel sind Daten zu Luchsen und Schneeschuhhasen aus Fellhandelsaufzeichnungen in Kanada. Die Lotka-Volterra-Regeln beschreiben das vereinfacht:
- Die Populationsgrößen von Räuber und Beute schwanken periodisch, die Maxima des Räubers folgen denen der Beute zeitlich verzögert.
- Über lange Zeit bleiben die Mittelwerte beider Populationen konstant.
- Werden beide gleich stark dezimiert (etwa durch Jagd oder Gift), erholt sich die Beute schneller.
In der Natur wirken viele weitere Faktoren, die Regeln sind ein Modell.
Das musst du dir merken
Ohne Begrenzung wächst eine Population exponentiell, in der Natur meist logistisch bis zur Kapazität K. Dichteabhängige und dichteunabhängige Faktoren regulieren. Arten mit gleichen Ansprüchen weichen in verschiedene ökologische Nischen aus. Räuber und Beute schwanken periodisch und zeitversetzt.
Beispiele mit Lösungsweg
Beispiel 1
- 4 Stunden = 8 Verdopplungen
- 100 · 2⁸ = 100 · 256
Ergebnis 25 600 Bakterien
Beispiel 2
- Weniger Mäuse bedeuten weniger Nahrung für die Eulen.
- Die Eulen ziehen weniger Junge groß, ihre Zahl sinkt mit Verzögerung.
Ergebnis Der Räuber folgt der Beute zeitversetzt (1. Lotka-Volterra-Regel).
Aufgaben zum Üben
Was ist die Kapazität K?
Lösung anzeigen
Die maximale Populationsgröße, die ein Lebensraum dauerhaft tragen kann.
Ist ein strenger Winter ein dichteabhängiger oder dichteunabhängiger Faktor?
Lösung anzeigen
Dichteunabhängig.
Was besagt das Konkurrenzausschlussprinzip?
Lösung anzeigen
Zwei Arten mit identischen Ansprüchen können nicht dauerhaft nebeneinander im selben Lebensraum bestehen.
Fehler, die Punkte kosten
Es wird angenommen, dass Populationen in der Natur unbegrenzt exponentiell wachsen.
Begrenzte Ressourcen führen zu logistischem Wachstum.
Die Lotka-Volterra-Regeln werden als exaktes Naturgesetz behandelt.
Sie sind ein vereinfachtes Modell, in der Natur wirken viele weitere Faktoren.
Hinweis zur Klassenstufe
In welcher Klasse genau dieses Thema drankommt, unterscheidet sich zwischen den Ländern. Klasse 12 ist der häufigste Zeitpunkt.