UMWELTBESTÄNDIGKEIT: FAKTOREN UND BEISPIELE - UMGEBUNG - 2025

Die Umweltbeständigkeit sind die Faktoren, die zusammen das Wachstum einer natürlichen Bevölkerung begrenzen. Diese können von der Bevölkerungsdichte abhängen, z. B. von Wettbewerb, Raub, Parasitismus oder Umweltqualität. Sie können auch unabhängig von der Dichte wie Katastrophen oder Wettersaison sein.

Ohne umweltregulatorische Faktoren würde jede natürliche Bevölkerung exponentiell entsprechend ihrem biotischen Potenzial wachsen. Die Auswirkungen von Umweltresistenzen begrenzen jedoch das Bevölkerungswachstum und erreichen ein Gleichgewicht.

Prädation Dichteabhängiger Umweltwiderstandsfaktor. Autor: www.flirck.com

Die unterschiedlichen Wechselwirkungen zwischen den Faktoren, die beim Bevölkerungswachstum Umweltresistenzen ausüben, erzeugen eine sehr unterschiedliche Bevölkerungsdynamik.

Populationen erreichen im Allgemeinen ein dynamisches Gleichgewicht, das grafisch in Kurven dargestellt wird, die um einen Gleichgewichtswert schwingen.

Was ist Umweltbeständigkeit?

Das einfachste Modell der Dynamik einer Population geht davon aus, dass unter optimalen Umweltbedingungen die Anzahl der Individuen entsprechend dem biotischen Potenzial der Population zunimmt.

Mit anderen Worten, die Pro-Kopf-Wachstumsrate (r) ist unabhängig von der Bevölkerungsgröße immer gleich. Unter diesen Voraussetzungen wäre das Bevölkerungswachstum exponentiell.

In der Natur können Populationen in einer Anfangsphase exponentiell wachsen, aber sie können diese Dynamik nicht unendlich aufrechterhalten. Es gibt Faktoren, die das Wachstum dieser Bevölkerung begrenzen oder regulieren. Die Summe dieser Faktoren wird als Umweltbeständigkeit bezeichnet.

Faktoren, die Umweltresistenz ausüben, verringern die Pro-Kopf-Wachstumsrate, wenn sich die Bevölkerung ihrer optimalen Größe nähert, besser bekannt als Tragfähigkeit.

Diese Dynamik erzeugt ein logistisches Wachstum, das im Allgemeinen ein dynamisches Gleichgewicht mit stabilen periodischen Schwankungen um die Tragfähigkeit (K) erreicht.

Umweltresistenzfaktoren

-Densoindependent

Wenn die Faktoren, die Umweltresistenz erzeugen, unabhängig von der Dichte des Individuums sind, werden sie als dichtunabhängig bezeichnet.

Einige von der Dichte unabhängige Faktoren können in regelmäßigen Abständen mit den Jahreszeiten auftreten, z. B. Feuer, Dürre, Überschwemmung oder Frost. Diese greifen in die Regulierung der Bevölkerungsgröße ein.

Indem sie sich Jahr für Jahr wieder konstituieren, üben sie einen konstanten selektiven Druck aus, der zuweilen zu spezifischen Anpassungen bei Individuen geführt hat, die es ihnen ermöglicht haben, ihre Fitness zu verbessern und Jahr für Jahr zu überleben, trotz ihrer regulatorischen Wirkung.

Andere zufällige dichteunabhängige Effekte wie extreme Klimaveränderungen, Vulkanausbrüche und andere Naturkatastrophen können zu unregelmäßigen Veränderungen der Populationen führen. Sie können die Populationsgröße nicht auf einem konstanten Niveau oder an einem Gleichgewichtspunkt halten.

-Densodependent

Wenn die Faktoren, die das Bevölkerungswachstum regulieren, von der Dichte der Individuen abhängen, werden sie als dichteabhängig bezeichnet. Diese Faktoren können abiotisch oder biotisch sein.

Abiotischen Faktoren

Abiotische dichteabhängige Umweltresistenzfaktoren sind solche, die auftreten, wenn die Zunahme der Populationsgröße die physikochemischen Bedingungen des Lebensraums verändert.

Beispielsweise kann eine hohe Bevölkerungsdichte die Ansammlung schädlicher Abfälle erzeugen, die das Überleben oder die Reproduktionsrate von Individuen verringern.

Biotische Faktoren

Biotische Faktoren sind solche, die sich aus der Interaktion zwischen Individuen einer Art oder verschiedener Arten ergeben. Zum Beispiel Wettbewerb, Raub und Parasitismus.

Wettbewerb

Wettbewerb entsteht, wenn die lebenswichtigen Ressourcen, die von Individuen derselben oder verschiedener Arten verwendet werden, begrenzt sind. Einige einschränkende Ressourcen können Nährstoffe, Wasser, Territorium, Schutz vor Raubtieren, Individuen des anderen Geschlechts, Licht usw. sein.

Mit zunehmender Bevölkerung nimmt die Verfügbarkeit von Ressourcen pro Kopf ab, wodurch die Reproduktionsrate des Einzelnen und die Wachstumsrate der Bevölkerung verringert werden. Dieser Mechanismus erzeugt eine Dynamik des logistischen Wachstums.

Prädation

Prädation ist eine Art Interaktion zwischen Arten, bei der ein Individuum einer Spezies (Raubtier) ein Individuum einer anderen Spezies (Beute) jagt, um es als Nahrung zu konsumieren. Bei dieser Art der Interaktion übt die Dichte jeder Population eine Regulierung auf die andere aus.

Wenn die Beute ihre Populationsgröße erhöht, nimmt die Population des Raubtiers aufgrund der Verfügbarkeit von Nahrung zu. Mit zunehmender Dichte der Raubtiere nimmt jedoch die Beutepopulation aufgrund eines Anstiegs des Raubdrucks ab.

Diese Art der Interaktion erzeugt Bevölkerungswachstumskurven, deren Gleichgewicht dynamisch ist. Eine statische Populationsgröße wird in der Tragfähigkeit nicht erreicht, aber die Populationen schwingen ständig um diesen Wert.

Schmarotzertum

Parasitismus ist eine Interaktion, durch die ein Individuum einer Art (Parasit) von Individuen einer anderen Spezies (Wirt) profitiert und deren Überlebens- oder Reproduktionswahrscheinlichkeit verringert. In diesem Sinne wird es auch als Mechanismus zur Regulierung der Bevölkerung angesehen.

Die Interaktion zwischen Parasiten und Wirten kann eine Dynamik erzeugen, die der von Raubtieren und Beutetieren ähnelt. Die Vielfalt der Arten von Parasit-Wirt-Wechselwirkungen in der Natur ist jedoch unendlich, daher kann auch eine komplexere Dynamik erzeugt werden.

-Interaktionen

In der Natur interagieren dichteabhängige und unabhängige Effekte bei der Regulation von Populationen und erzeugen eine große Vielfalt von Mustern.

Eine Bevölkerung kann durch dichteabhängige Faktoren nahe an der Tragfähigkeit gehalten werden und schließlich aufgrund einer dichteabhängigen Naturkatastrophe einen starken Rückgang erfahren.

Beispiele

Bakterielles Wachstum

Wenn ein Inokulum von Bakterien in ein Kulturmedium ausgesät wird, kann eine Wachstumskurve mit vier Phasen beobachtet werden. In dieser Kurve können das anfängliche exponentielle Wachstum und die Auswirkungen der Umweltregulierung klar erkannt werden.

Zunächst ist eine stationäre Phase erkennbar und schließlich ein Rückgang der Bevölkerungsgröße.

Während der ersten Anpassungsphase vermehren sich Bakterien nicht, sondern synthetisieren RNA, Enzyme und andere Moleküle. Während dieser Phase wird kein Bevölkerungswachstum beobachtet.

Bakterienwachstumskurve. Autor: M • Komorniczak -talk-Illustration von: Michał Komorniczak Diese Datei wurde in Creative Commons 3.0 veröffentlicht. Namensnennung-Weitergabe unter gleichen Bedingungen (CC BY-SA 3.0) Wenn Sie auf Ihrer Website oder in Ihrer Veröffentlichung meine Bilder (entweder original oder modifiziert) verwenden, werden Sie gebeten, mir folgende Angaben zu machen: Michał Komorniczak (Polen) oder Michal Komorniczak (Polen) Weitere Informationen erhalten Sie über Wikimedia Commons an meine E-Mail-Adresse:

In der nächsten Phase erfolgt die Zellteilung. Bakterien vermehren sich durch binäre Fusion, eine Zelle teilt sich in zwei Tochterzellen.

Dieser Mechanismus erzeugt ein exponentielles Wachstum, bei dem sich die Bevölkerungsgröße in jedem aufeinanderfolgenden Zeitraum verdoppelt. Diese Phase kann jedoch nicht unendlich fortgesetzt werden, da die Nährstoffe in der Umwelt allmählich begrenzt werden.

Die dritte Phase der Kurve ist stationär. Die Verringerung der Nährstoffe und die Anreicherung von Toxinen führen zu einer Verringerung des Bevölkerungswachstums, bis ein konstanter Wert in der Anzahl der Bakterien erreicht ist. Zu diesem Zeitpunkt wird die Rate der Produktion neuer Bakterien durch die Rate des bakteriellen Todes ausgeglichen.

In der letzten Phase der Kurve nimmt die Anzahl der Bakterien abrupt ab. Dies tritt auf, wenn alle Nährstoffe im Kulturmedium aufgebraucht sind und die Bakterien absterben.

Luchs und Hasen

Das typische Beispiel für die Populationsregulierung zwischen Raubtier- und Beutepopulationen ist das von Luchs und Hase. Eine Abnahme der Populationsgröße von Hasen führt zu einer Abnahme der Anzahl von Luchsen.

Eine geringere Anzahl von Luchsen verringert den Raubdruck von Hasen und führt wiederum zu einer Erhöhung der Anzahl von Luchsen.

Es ist wichtig zu berücksichtigen, dass die Populationsdynamik von Hasen auch durch die Verfügbarkeit von Nahrungsmitteln für sie vermittelt wird.

Populationsdynamik durch Umweltregulierung zwischen Luchsen (Raubtieren) und Hasen (Beute). Autor: CNX OpenStax, über Wikimedia Commons

Lemminge

Eine interessante Fallstudie findet bei den Lemmingen in Grönland statt. Die Population dieser Säugetiere wird von vier Raubtierarten reguliert: einer Eule, einem Fuchs, einer Vogelart und dem Hermelin (Mustela erminea).

Die ersten drei sind opportunistische Raubtiere, die sich nur dann von Lemmingen ernähren, wenn sie reichlich vorhanden sind. Während sich das Hermelin ausschließlich von Lemmingen ernährt.

Diese Wechselwirkung zwischen den verschiedenen regulatorischen Faktoren führt zu periodischen Schwankungen des Bevölkerungswachstums, die bei Lemmingen Vierjahreszyklen erzeugen. Diese Dynamik kann folgendermaßen erklärt werden.

Wenn Lemminge eine geringe Populationsgröße haben, werden sie nur von Hähnen gejagt. Da es einen relativ geringen Raubdruck hat, erhöht es schnell seine Populationsgröße.

Mit zunehmender Lemmingpopulation beginnen opportunistische Raubtiere, sie häufiger zu jagen. Andererseits erhöhen Hähne auch ihre Bevölkerungszahl, da die Verfügbarkeit von Nahrungsmitteln erhöht ist. Diese Situation erzeugt eine dichteabhängige Grenze für die Lemmingpopulation.

Die Zunahme der Anzahl räuberischer Arten und der Größe ihrer Populationen erzeugt einen sehr starken Raubdruck auf die Lemminge, was zu einer abrupten Abnahme der Populationsgröße führt.

Diese Abnahme der Beute spiegelt sich in einer Verringerung der Populationsgröße der Hähne im folgenden Jahr wider, da die Nahrung abnimmt und ein neuer Zyklus beginnt.

Unterschied zum biotischen Potenzial

Das biotische Potenzial ist die maximale Wachstumskapazität einer natürlichen Bevölkerung unter optimalen Umweltbedingungen.

Wenn zum Beispiel reichlich Nahrung vorhanden ist, sind die Umgebungsbedingungen für Feuchtigkeit, pH-Wert und Temperatur günstig, und ihre Individuen sind keinen Raubtieren oder Krankheiten ausgesetzt.

Theoretische Beziehung zwischen biotischem Potenzial, Umweltbeständigkeit und Tragfähigkeit. Geändert von: flickr.com/photos/internetarchivebookimages

Dieses Populationsmerkmal wird durch die Fortpflanzungsfähigkeit von Individuen (im Allgemeinen Frauen) bestimmt, dh durch die Anzahl der Nachkommen, die es während seines gesamten Lebens produzieren kann, abhängig vom Alter der ersten Fortpflanzung, der Anzahl von Kinder in jedem Fortpflanzungsereignis und der Häufigkeit und Menge dieser Ereignisse.

Das biotische Potenzial einer Bevölkerung wird durch Umweltresistenz begrenzt. Die Interaktion zwischen beiden Konzepten erzeugt die Tragfähigkeit.

Verweise

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