Ökologie - Biologie für die Oberstufe

Zusammenfassung
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2 Abiotische Umweltfaktoren – ihr Einfluss auf das Leben
Ein Kernthema der Ökologie ist die Erfassung und Quantifizierung
von äußeren Einflüssen, welche auf Individuen einwirken
und somit deren Vorkommen und Verbreitung beeinflussen.
Man unterscheidet in diesem Zusammenhang grundsätzlich
zwischen abiotischen und biotischen Faktoren.
Abiotischer Faktor Temperatur (2.1)
Leben ist nur in bestimmten Temperaturbereichen möglich,
daher ist es für das Überleben eines Organismus von größter
Bedeutung die Körpertemperatur innerhalb eines für ihn tolerierbaren
Bereiches zu halten (Thermoregulation). Je nach Art
der Regulation ihrer Körpertemperatur kann man Tiere in drei
Kategorien einteilen: Poikilotherme, Homoiotherme und Heterotherme.
Poikilotherme Tierarten, bei denen die Köpertemperatur
mit der der Umgebung schwankt, sind auf Wärmezufuhr von
außen angewiesen (= ektotherm / wechselwarm). Tierarten, die
über die Verstoffwechselung energiereicher organischer Verbindungen
selbst Körperwärme erzeugen können, bezeichnet man
als endotherm / gleichwarm. Manche Tiere sind heterotherm,
das heißt, dass sie eine je nach äußeren Umweltbedingungen
zeitweise endotherme und zeitweise ektotherme Lebensweise
besitzen.
Im Tierreich sind verschiedene Strategien realisiert, um die
Wärmeaufnahme und die Wärmeabgabe im Gleichgewicht zu
halten. So verringern Wärmeisolierungen wie Haare, Federn und
Fettschichten den Wärmeaustausch zwischen einem Tier und
seiner Umwelt. Anpassungen des Kreislaufsystems oder Kühlung
durch Wärmeabgabe mittels Verdunstung stellen weitere
Strategien der Thermoregulation dar. Viele Tierarten regulieren
ihre Körpertemperatur durch ihr Verhalten. Zum Erwärmen suchen
sie sonnige, warme Stellen auf, zum Abkühlen schattige
Orte. Besondere physiologische Mechanismen wie Kältezittern
oder die zitterfreie Thermogenese, aber auch die Gefrierpunkterniedrigung
von Körperflüssigkeiten durch Einlagerung von
„Frostschutzsubstanzen“ sind spezielle Anpassungen um auch
ungünstige thermische Verhältnisse durchzustehen.
Abiotischer Faktor Wasser (2.2)
Wasser ist Grundlage allen Lebens und auf der Erde allgegenwärtig.
So sind alle Meeres- und Süßwasserlebensräume direkt
oder indirekt als Elemente eines globalen Wasserkreislaufes
miteinander verbunden, innerhalb dessen Wasser von der Atmosphäre
zur Erdoberfläche und zu einem späteren Zeitpunkt
wieder zurück in die Atmosphäre gelangt.
Wasser verfügt über eine Vielzahl von Eigenschaften, die
ökologisch und biologisch sehr bedeutsam sind: Wasser besitzt
eine charakteristische Molekülstruktur und ist eine polare
Substanz. Zwischen Wassermolekülen bilden sich Wasserstoff-
brückenbindungen aus, die den Zusammenhalt der Teilchen
stark erhöhen. Darüber hinaus ist Wasser ein hervorragendes
Lösungsmittel für polare Substanzen und verfügt über eine
enorme Oberflächenspannung, was ebenfalls durch die Wasserstoffbrückenbindungen
bedingt wird. Die spezifische Anordnung
der Wassermoleküle verleiht Wasser ein besonderes
Dichte-Temperatur-Verhältnis, welches man als Dichteanomalie
des Wassers bezeichnet. Wasser kann zudem beträchtliche
Wärmemengen aufnehmen, speichern und zu einem späteren
Zeitpunkt wieder abgeben, weshalb größere Gewässer als eine
Art „Temperaturpuffer“ wirken.
Ein Großteil des Wassers wird durch die Transpiration der
Pflanzen verdunstet. Wasser strömt dazu vom Boden durch die
Pflanze in die Atmosphäre. Hierzu gibt es einen effektiven Langstreckentransport
innerhalb der Pflanze, die Massenströmung.
Treibender Motor der Massenströmung ist die Wasserpotenzialdifferenz
(und damit einhergehende Sogwirkung) zwischen
Blatt und Wurzel.
Pflanzen haben eine Vielzahl von Anpassungsmechanismen
an die Wasserverfügbarkeit ausgebildet. Grundsätzlich kann die
Wasserabgabe durch das Öffnen und Schließen der Stomata
reguliert werden. Für viele Lebensräume sind je nach Wasserverfügbarkeit
jedoch ganz spezielle Anpassungen erforderlich: So
gibt es in Wüsten und anderen wasserarmen Gebieten hochgradig
angepasste Trockenpflanzen (Xerophyten) und die ebenso
stark spezialisierten Hygro- und Hydrophyten sind die Pflanzen
der Feuchtgebiete und Gewässer.
Landtiere müssen ihren Wasserverlust, der durch Verdunstung,
Atmung und Exkretion zustande kommt, ausgleichen, indem
sie Wasser mit der Nahrung aufnehmen, trinken und / oder
den Wasserverlust reduzieren. Durch bestimmte Stoffwechselprozesse
wird darüber hinaus im Körper Wasser gebildet. Arten
in trockenen Regionen können den Wasserverlust durch vielerlei
Anpassungen (nächtliche Lebensweise, Resorption von Wasser)
begrenzen.
Wasserorganismen müssen die Aufnahme von zu viel Wasser
verhindern und überschüssiges Wasser wieder abgeben
können. Süßwasserfische halten ihr osmotisches Gleichgewicht
beispielsweise durch Absorption und Speicherung von Salz in
speziellen Körperzellen und durch die Abgabe großer Mengen
wässrigen Urins aufrecht.
Abiotischer Faktor Solarstrahlung (2.3)
Die auf die Erde eintreffende Solarstrahlung stellt einen wesentlichen
abiotischen Faktor für den Erfolg von Leben dar. Ein
Mangel aber auch ein Zuviel an Sonnenlicht ist begrenzend
für das Vorkommen verschiedener Organismen. Licht ist eine
Erscheinungsform der elektromagnetischen Strahlung und um-