3. Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Arten 3.1 Nahrungserwerb Spezialisierung Optimierung 3.2 Trophische Ebenen Zersetzer Primärproduzenten: Pflanzen Primärkonsumenten: Herbivoren Sekundärkonsumenten: Carnivoren Omnivoren Parasiten, Krankheitserreger 95
Prokaryoten erfolgreich in allen 4 Gruppen 3.1 Nahrungserwerb Prokaryoten erfolgreich in allen 4 Gruppen Eukaryoten nur photoautotroph und chemoheterotroph 96
Generalist und Spezialist Phytophagen (Herbivoren) Spezialisierung Generalist und Spezialist Phytophagen (Herbivoren) monophag: fressen an einer Art oligophag: Arten einer Gattung polyphag: breiteres Spektrum Carnivoren (Fleischfresser) Omnivoren (Allesfresser) Individuen oftmals spezialisierter als Population (Vegetarier – Inuit) 96
Individuen spezialisiert, Population = Generalist 97
} individuelles Suchbild Maximierung assoziatives Lernen der Fitness physiologische Effizienzhypothese assoziatives Lernen erhöhter Erfolg verbessert Erfahrung mit Beute reduziert Handhabungszeit Spezialisierung kann vorteilhaft sein zielt auch auf Optimierung 97
Optimierung: Energie pro Zeiteinheit Optimaler Nahrungserwerb: optimal foraging 100
optimal ist nicht maximal trade-offs (Grösse, Gewinn) Nahrungswahl hängt ab von: Angebot Alternativen Hungerzustand Hierarchie-Schwellenwert-Modell 101
Entscheidung hängt ab von - Häufigkeit - Erfahrung Handling Lerneffekt Abhängigkeit der Prädationsrate von der Dichte der Beute = funktionelle Reaktion 102
3 Typen funktioneller Reaktion linear: konstante Rate dichteunabhängig Filtrierer: Daphnien, Wale negativ dichteabhängig: komplexe Such- und Handhabungszeit Parasitierung positiv dichteabhängig: Lerneffekt Rückenschwimmer 105
numerische Reaktion meist begrenzt Summe der funktionellen Reaktionen eines Räubers in seinem Leben = Umsetzung von Beute in Nachkommen = numerische Reaktion (je mehr …desto…) (trophische oder Konvertierungseffizienz) zu wenig Räuber: geringe numerische Reaktion (Allee-Effekt) zu viele Räuber: begrenzte numerische Reaktion (Territorien, Nistplätze begrenzt) numerische Reaktion meist begrenzt 107
Pflanzen beziehen Energie von der Sonne 3.2 Trophische Ebenen Aufbau Ökosystem Pflanzen beziehen Energie von der Sonne Herbivoren von Pflanzen, Carnivoren von Tieren Parasiten von einer trophischen Ebene Omnivoren von 2 trophischen Ebenen Destruenten von allen trophischen Ebenen 108
Zersetzer (Destruenten, Detritivoren) treten in Artkomplexen auf Tiere zerkleinern (Asseln, Tausendfüssler etc.) Mikroorganismen bauen ab spezialisiert (schwer abbaubare Substrate wie Cellulose, Lignin, Chitin….) führt zu Sukzession Besonderheit: haben keinen Einfluss auf anfallendes Substrat (Räuber-Beute kontrollieren sich gegenseitig) global keine Anreicherung toter Biomasse ressourcen- / substratkontrolliert Konkurrenz muss häufig sein 108
Primärproduzenten (Pflanzen) < 18 % aller Arten > 98 % aller Biomasse immobil Syntheseleistung (Struktur + Schutz) grösste Lebewesen modularer Aufbau, Meristeme, Neuaustrieb Herbivorieschutz 110
Terpenoide (a-g) Phenole (h-n) Alkaloide (o-r) 111
Primärkonsumenten: Herbivoren - Pflanzen << P, N als Tiere - C:N Pflanzen 40:1 Tiere 10:1 - grösste Verschiebung zwischen Nährstoffen - >> Pflanzennahrung unbrauchbar - chemische Verteidigung der Pflanzen - Cellulose schwer nutzbar (Cellulase) - Symbiose mit Mikroorganismen (Termiten, Kühe) 113
Herbivorie in allen Tiergruppen Spezialisierung auf Pflanzenorgane Blattfresser (Käfer, Schmetterlingsraupen) Phloemsauger (Blattläuse) Xylemsauger (einige Zikaden) Blattminierer (Wurzel-, Stängel-, …) Gallbildner Pollen, Nektar … Samen, Früchte … 113
Sekundärkonsumenten: Carnivoren fressen pro Leben echte Räuber: mehrere Beute grösser als Beute Parasitoide: einmal Beute kleiner als Beute Familiengruppe der Schlupfwespen (Hymenoptera) Fam. Raupenfliegen (Tachinidae, Diptera) 114
Hymenoptera (Hautflügler) Ichneumonidae (Schlupfwespen) Pteromalidae (Erzwespen) Aphidiidae parasitieren Aphididae 114
Beispiel: Marienkäfer (Coccinellidae) trophische Ebene Omnivoren Beispiel: Marienkäfer (Coccinellidae) trophische Ebene Larve frisst Blattläuse Herbivoren darin Schlupfwespe Carnivoren Imago Pollen, Nektar Primärproduktion Blattläuse Herbivoren weiter verbreitet als angenommen 115
nutzen Wirt als Lebensraum obligatorisch vom Wirt abhängig Parasiten Drei Bedingungen: nutzen Wirt als Lebensraum obligatorisch vom Wirt abhängig schädigen Wirt (meist nicht tödlich) weit verbreitet (Mikroorganismen, Pilze, Pflanzen, Tiere) ökologisch sehr relevant Hauptproblem: Wirt finden Hauptvorteil: Schlaraffenland 115
Fast alle Arten sind Wirte für Parasiten Die meisten Parasiten sind recht artspezifisch → die meisten Arten leben parasitisch → parasitische Lebensweise ist ein wichtiger Lebenstil Mikroparasiten: Einzeller Bakterien Viren „klassische“ Krankheiten Makroparasiten 115
Trematoda (Saugwürmer) Makroparasiten: Ektoparasiten Zecken Flöhe Läuse Endoparasiten Cestoda (Band-) Nematoda (Spul-) Trematoda (Saugwürmer) 116
Makroparasiten komplexe Entwicklungszyklen oft mit Wirtswechsel 116