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45 2. Populationsökologie Was ist eine Population? Schwerpunkte: 1. Populationsgrösse 2. Populationsdynamik.

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Präsentation zum Thema: "45 2. Populationsökologie Was ist eine Population? Schwerpunkte: 1. Populationsgrösse 2. Populationsdynamik."—  Präsentation transkript:

1 45 2. Populationsökologie Was ist eine Population? Schwerpunkte: 1. Populationsgrösse 2. Populationsdynamik

2 45 Was ist eine Population? Summe der Individuen einer Art in einem Siedlungsgebiet in Wechselwirkung miteinander z.B. Karpfen in einem Teich Löwenzahl in einer Wiesenlandschaft Eichenblattläuse in einem Eichenwald Menschen in einer Stadt intraspezifische Konkurrenz Genfluss

3 45 Populationen haben neue Eigenschaften: Populationsgrösse (Gesamtzahl im Siedlungsgebiet / Areal) Populationsdichte = Abundanz räumliche Verteilung Altersstruktur mehr als „Summe der Individuen“ emergente Eigenschaften

4 46 Erster Schwerpunkt: Populationsgrösse Ziel: von Zeitpunkt t die Populationsgrösse zum Zeitpunkt t + Δ t berechnen 4 wichtige Parameter jeweils auf Δ t bezogen - Geburten (Natalität) - Sterbefälle (Mortalität) - Zuwanderung (Immigration) - Abwanderung (Emigration) N (t + Δ t ) = N (t) + Geburten – Sterbefälle + Zuwanderung – Abwanderung fundamentale Gleichung für die Populationsgrösse

5 47 In natürlichen Populationen: unwahrscheinlich, dass N Geburten = N Sterbefälle oder N Zuwanderung = N Abwanderung Populationsgrösse verändert sich regelmässige Erfassung nötig Zeitreihe Zeitschritte

6 47 grosse Schwankungen niedrige Populationsdichte sehr konstant Dynamik einer Population unbegrenztes Wachstum? Zyklen?

7 49 Wie erfassen wir die Populationsdichte? 1.Auszählen von Probeflächen - repräsentative Probeflächen im Gebiet - sinnvolle Wahl der Flächengrösse - homogene Struktur? - genügende Anzahl Probeflächen 2. Fang-Wiederfang-Methode

8 49 zufällig strukturierte Umwelt je 5 Stichproben / je 100 Individuen benötigte Probenzahl: wenige – eine - viele gleichmässig Territorialverhalten geklumpt Sozialverhalten Kolonien

9 50 Zweite Methode: Fang-Wiederfang-Methode (mobile oder kryptische Arten) Zeitpunkt t: M Individuen fangen, markieren, entlassen Zeitpunkt Δ t : W Individuen fangen, W mark. bestimmen ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 10 % markiert alle wieder nur Hälfte gefunden wieder gefunden

10 50 Population mit 100 Tieren 10 fangen und markieren (M) ideale Vermischung vorausgesetzt weder Geburt noch Tod noch Migration Markierung behindert nicht und fällt nicht ab 10 Neufang (W), 1 markiert (W mark ) 10 x 10 / 1 = 100

11 50 weitere Möglichkeiten der Abschätzung der Populationsgrösse - Fallen für Kleinsäuger - Fanggefässe mit Fixierflüssigkeit für Arthropoden Aktivitätsdichte: nicht quantitativ nur innerhalb der Methode vergleichbar tiergruppenspezifisch

12 51 Index zur Berechnung der Populationsgrösse Frassschäden nach Rangskala geschätzt Einfarbige Ackerschnecke

13 51 Index zur Berechnung der Populationsgrösse Auszählen von Larven pro kg Ast log Skala! Lärchentriebwickler

14 51 Index zur Berechnung der Populationsgrösse Zählen aller Vögel auf standardisierten Exkursionen Schwarzhalstaucher

15 51 Index zur Berechnung der Populationsgrösse Jagdstatistik Marderhund

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18 53 Zweiter Schwerpunkt: Populationsdynamik Komplexer Zusammenhang: erste Vereinfachung: ohne Ein- und Auswanderung N(t + Δt) = N(t) + Geburten - Sterbefälle zweite Vereinfachung: diskrete Zeitschritte N(t + 1) = N(t) + Geburten - Sterbefälle

19 53 Populationsdynamik: zwei wichtige Grössen Wachstumsrate der Population = N(t + 1) - N(t) = Geburten – Sterbefälle Individuelle Wachstumsrate =

20 54 g = pro-Kopf-Geburtenrate s = pro-Kopf-Sterberate Annahme: g und s = konstant, pro Zeitschritt gleich nicht umweltabhängig N(t + 1) = N(t) + g N(t) – s N(t) N(t + 1) = N(t) + (g – s) N(t) (g – s) = R individuelle N(t + 1) = N(t) + R N(t) Wachstumsrate = (1 + R) N(t)

21 54 Dynamik einer Population ergibt sich aus der Berechnung aufeinanderfolgender Zeitschritte

22 55 negatives Wachstum

23 56 exponentielles Wachstum Ist das realistisch? Viele Annahmen: - Zeitschritte (z.B. pro Jahr) - keine Ein- / Auswanderung - g und s unverändert - ressourcenunabhängig - alle Individuen gleich (Alter, Geschlecht) - dichteunabhängig Gibt es das?

24 56 unbegrenztes Wachstum möglich solange Ressourcen nicht begrenzt Beispiel: invasive Arten

25 57 Lösung für Problem des unbegrenztes Wachstums Individuen verbrauchen Ressourcen: N(R) R(N) ist bei N = 0 max, bei N max = 0 → Kapazität K

26 58 R m und K bestimmen dynamisches Verhalten dichteabhängige individuelle Wachstumsrate damit Regulation möglich (nicht unbedingt linear) Veränderung von R: mit zunehmender Dichte nimmt indiv. Geburtenrate ab, Sterberate zu aus ungebremstem Wachstum wird assymptotische Annährung an K (Kapazität, carrying capacity) s-förmiges Populationswachstum logistisches Wachstum

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28 s-förmiges Wachstum assymptotisch zu K: logistisches Wachstum Dichteabhängigkeit Regulation

29 bisherige Annahme: bei sehr kleinen Populationen ist R am grössten Aber: l Mindestgrösse einer Population Partnerfindung bei mehr Individuen leichter grosses Rudel jagt erfolgreicher als kleines grosse Vogelkolonie verteidigt besser als kleine Allee-Effekt 60

30 zwei Gleichgewichtssituationen stabiles und labiles Gleichgewicht 60

31 r (statt R) für Wachstumsrate der Population r und K sind die zwei zentralen Faktoren Optimierung des Populationswachstums bezogen auf r bzw. K r-Selektion und K-Selektion 76

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33 r-Strategen viele Mikroorganismen (Bakterien) Kleinkrebse (ephemere Gewässer) Gewässerinsekten wie Zuckmücken etc. Blattläuse Sperlinge, viele Kleinsäuger (Mäuse) Pionierpflanzen K-Strategen viele Säugetiere (Bären, Wale, Primaten, Elefanten) der Mensch soziale Insekten (Bienen) Bäume


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