Was beschreibt das exponentielle Wachstumsmodell einer Population?

Erklärung: Exponentielles Wachstum (J-Kurve) tritt auf, wenn Ressourcen unbegrenzt sind: dN/dt = r × N. Die Population verdoppelt sich in regelmäßigen Zeitabständen. In der Natur kommt dies nur kurzfristig vor, z. B. nach Besiedlung eines neuen Lebensraums.

Die maximale Populationsgröße, die ein Lebensraum dauerhaft tragen kann, nennt man ___.

Erklärung: Die Kapazitätsgrenze (K) wird durch die verfügbaren Ressourcen (Nahrung, Raum, Nistplätze) bestimmt. Bei Annäherung an K verlangsamt sich das Wachstum und die Population stabilisiert sich (logistisches Wachstum, S-Kurve).

Beim logistischen Wachstum nähert sich die Populationsgröße asymptotisch der Kapazitätsgrenze K.

Erklärung: Richtig. Das logistische Wachstumsmodell (S-Kurve) beschreibt: dN/dt = r × N × (K-N)/K. Anfangs wächst die Population fast exponentiell, dann verlangsamt sich das Wachstum zunehmend und die Populationsgröße nähert sich asymptotisch K an.

Was sind dichteabhängige Faktoren der Populationsregulation?

Erklärung: Dichteabhängige Faktoren (intraspezifische Konkurrenz, Krankheiten, Prädation, Parasiten) wirken stärker bei hoher Populationsdichte und regulieren die Population um die Kapazitätsgrenze. Dichteunabhängige Faktoren (Frost, Dürre) wirken unabhängig von N.

Ordne die Phasen des logistischen Populationswachstums.

Erklärung: Die logistische Wachstumskurve (S-Kurve) zeigt vier Phasen: Anfangs ist das Wachstum wegen geringer Individuenzahl langsam, beschleunigt dann exponentiell, wird durch zunehmende Konkurrenz gebremst und pendelt sich nahe der Kapazitätsgrenze ein.

Das Konkurrenzausschlussprinzip von Gause besagt, dass zwei Arten mit identischer ökologischer ___ nicht dauerhaft koexistieren können.

Erklärung: Nach dem Konkurrenzausschlussprinzip verdrängt die konkurrenzstärkere Art die andere, wenn beide exakt dieselbe ökologische Nische besetzen. Koexistenz ist nur durch Nischendifferenzierung möglich (unterschiedliche Ressourcennutzung).

Welches Modell beschreibt die typischen Schwankungen von Räuber- und Beutepopulationen?

Erklärung: Die Lotka-Volterra-Regeln beschreiben die periodischen Schwankungen von Räuber- und Beutepopulationen: Die Beutepopulation steigt zuerst, die Räuberpopulation folgt zeitversetzt. Es entstehen gegenläufige Schwingungen um einen Mittelwert.

In einer Räuber-Beute-Beziehung nach Lotka-Volterra erreicht die Räuberpopulation ihr Maximum zeitgleich mit der Beutepopulation.

Erklärung: Falsch. Die Räuberpopulation folgt der Beutepopulation zeitversetzt: Wenn die Beute zunimmt, vermehren sich die Räuber mit Verzögerung. Das Räubermaximum liegt zeitlich nach dem Beutemaximum. Die Schwankungen sind phasenverschoben.

Wie viele Lotka-Volterra-Regeln gibt es?

Erklärung: Es gibt drei Lotka-Volterra-Regeln: 1. Periodische Schwankungen der Populationsgrößen, 2. Konstanz der zeitlichen Mittelwerte, 3. Störung der Mittelwerte (wird eine Population dezimiert, erholt sich die Beute schneller als der Räuber).

Ordne die Lotka-Volterra-Regeln nach ihrer Nummer.

Erklärung: Die drei Lotka-Volterra-Regeln sind: 1. Periodische Populationsschwankungen, 2. Konstanz der Mittelwerte, 3. Störung der Mittelwerte (die dritte Regel ist wichtig für das Verständnis von Pestizideinsatz in der Landwirtschaft).

Die Fortpflanzungsstrategie, bei der viele Nachkommen mit geringer elterlicher Fürsorge produziert werden, nennt man ___-Strategie.

Erklärung: r-Strategen (z. B. Fische, Insekten) produzieren viele Nachkommen bei geringem Elternaufwand. K-Strategen (z. B. Elefanten, Menschen) investieren viel in wenige Nachkommen. Die Begriffe leiten sich aus der logistischen Gleichung ab (r = Wachstumsrate, K = Kapazitätsgrenze).

Was beschreibt die ökologische Nische einer Art?

Erklärung: Die ökologische Nische ist ein abstraktes Konzept (kein Ort), das alle abiotischen und biotischen Ansprüche einer Art umfasst: Temperaturbereich, Nahrung, Nistplätze, Aktivitätszeit, Feinde. Man unterscheidet Fundamentalnische (potenziell) und Realnische (tatsächlich).

Intraspezifische Konkurrenz findet zwischen Individuen verschiedener Arten statt.

Erklärung: Falsch. Intraspezifische Konkurrenz (innerartlich) findet zwischen Individuen derselben Art statt und ist oft intensiver, da sie identische Ressourcen benötigen. Interspezifische Konkurrenz (zwischenartlich) findet zwischen verschiedenen Arten statt.

Eine Bakterienpopulation verdoppelt sich alle 20 Minuten. Wie viele Zellen entstehen aus einer einzigen Zelle nach 3 Stunden (= 9 Verdopplungen)?

Erklärung: Bei exponentiellem Wachstum mit Verdopplung: N = N₀ × 2^n. Nach 3 Stunden (180 min / 20 min = 9 Generationen): N = 1 × 2⁹ = 512 Zellen. Dies verdeutlicht die enorme Geschwindigkeit exponentiellen Wachstums.

Wenn zwei Arten durch Konkurrenz ihre Nischen verengen und unterschiedliche Ressourcen nutzen, spricht man von Nischen___.

Erklärung: Nischendifferenzierung (auch Einnischung) ermöglicht die Koexistenz konkurrierender Arten. Beispiel: Verschiedene Darwinfinken-Arten haben unterschiedliche Schnabelformen entwickelt, um verschiedene Nahrungsquellen zu nutzen und Konkurrenz zu vermeiden.

Welcher ökologische Faktor ist dichteunabhängig?

Erklärung: Dichteunabhängige Faktoren wie Kälteeinbrüche, Dürren oder Überschwemmungen wirken unabhängig von der Populationsgröße. Sie können Populationen stark dezimieren, regulieren sie aber nicht um einen Gleichgewichtswert wie dichteabhängige Faktoren.

Ordne die Beziehungen zwischen Organismen von negativ bis positiv für beide Partner.

Erklärung: Ökologische Beziehungen variieren von beidseitig negativ (Konkurrenz) über einseitig vorteilhaft (Parasitismus, Kommensalismus) bis beidseitig vorteilhaft (Mutualismus/Symbiose). Diese Klassifikation hilft bei der Analyse von Ökosystemen.

In einer Population mit 100 Individuen werden in einem Jahr 30 Geburten und 10 Todesfälle gezählt. Wie hoch ist die Wachstumsrate r (pro Kopf, in Prozent)?

Erklärung: Die Wachstumsrate r = (Geburten - Todesfälle) / N = (30 - 10) / 100 = 0,2 = 20 %. Dies bedeutet, die Population wächst um 20 % pro Jahr. Bei exponentiellem Wachstum wäre N nach einem Jahr 120.

K-Strategen sind typischerweise kurzlebig und produzieren viele Nachkommen.

Erklärung: Falsch. K-Strategen (z. B. Elefanten, Wale, Menschen) sind langlebig, werden spät geschlechtsreif, haben wenige Nachkommen und investieren viel in deren Aufzucht. Diese Strategie ist in stabilen Lebensräumen nahe der Kapazitätsgrenze vorteilhaft.

Aufgabe 1 von 19