Biologie

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Biologie

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Biologie
Ökologische isolation
Populationen leben im gleichen Gebiet aber vers ökologische nischen 

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Zeitliche Isolation 
Gleiches Gebiet aber vers Zeiten geschlechtsreif 

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Verhaltensbedingte isolation 
Vers. Paarungsverhalten 

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Mechanische Isolation 
Unterschiedlicher Bau der Geschlechtsorgane 

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Darwins Evolutionstheorie
Durch Selektion werden stärkste Gene der Art weiter gereicht.

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Grundlagen der Selektionstheorie
Überproduktion von Nachkommen
-> alle lebewesen erzeugen nachkommen im überschuss. trotzdem nimmt gesamtpopulation nicht zu, da nur wenige zur fortpflanzung kommen. die meisten fallen selektion zum opfer

Variabilität
->nachkommen untereinander unterscheiden sich geringfügig, unterschiede sind heutzutage auf deren gene und genkombinationen zurückzuführen

Vererbung
->feste veränderungen (Mutationen) die an nachkommen weitergegeben werden

Konkurrenz
->im „kampf ums dasein“ gewinnen die besser angepassten organismen (survival of the fittest) und können damit ihre gene weiter vererben 

Selektion
->durch die natürliche auslese werden die lebewesen den umweltbedingungen immer besser angepasst 

Artwandel 
->im verlauf von langen zeiträumen führt diese schrittweise bessere angepasstheit der lebewesen zu einem wandel der arten 

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Was ist eine Population?

Eine Population umfasst alle in einem bestimmten Gebiet vorkom-
menden Individuen einer Art, die sich untereinander uneingeschränkt
fortpflanzen können (gemeinsamer Genpool).

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Was ist die Wachstumsrate?

Das Wachstum einer Population wird durch ihre Wachstumsrate be-
stimmt.

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Wie kann die Wachstumsrate berechnet werden?

Die Wachstumsrate ist die Differenz zwischen Geburtenrate
und Sterberate.

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Wie ist die Form der Wachstumskurve, wenn ein unbegrenzter Lebensraum vorhanden ist?

J-Form

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Wie nenn man die Wachstumskurve, wenn die Populationsentwicklung durch einen oder mehrere Umweltfaktoren begrenzt wird?

Logistische Wachstumskurve

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Nenn die 5 Phasen der Umweltkapazität?

Anlaufphase (lag-Phase)

Expon. Phase (log-Phase)

Logistische Phase 

Stationäre Phase

Absterbephase

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Anlaufphase 

Einstellung auf Lebensbedingungen

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Exponentielle Phase

optimale Wachstumsbedingungen

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Logistische Phase

Verringerte Wachstumsrate durch
begrenzenden Faktor

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Stationäre Phase

Annähern und Erreichen der Umweltkapazität (Biotopkapazität) K

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Absterbephase

Tod durch Nahrungsmangel und Anhäufung von Abfallprodukten

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Kennzeichen eines superexponentiellen Wachstums?

Die ständig verkürzenden Verdoppelungszeiten 

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Gründe für superexponentielles Wachstum?


• die Ausweitung der landwirtschaftlichen Anbauflächen,
• die Steigerung der Agrarproduktion durch Verbesserung der Tech-
nik, der Düngung und der Schädlingsbekämpfung,
• die Industrialisierung und
• die bessere hygienische und medizinische Versorgung.

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Regionale Unterschiede im Bevölkerungswachstum

Etwa 90 % des jährlichen Bevölkerungswachstums entfallen auf die Entwicklungsländer in Afrika und Asien. Die meisten Industrienationen wei-
sen dagegen Geburtenrückgänge auf.

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Faktoren, die die Größe einer Population beeinflussen

dichteunabhängige Faktoren (v. a. abiotische Faktoren):
Klima- und Bodenfaktoren


dichteabhängige Faktoren (v. a. biotische Faktoren):
– Nahrung
– Wohnraum
– Konkurrenten
– Fressfeinde
– Parasiten,
Krankheitserreger

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Zu was führt der Einfluss dichteabhängiger Faktoren auf die Populationsdichte?

negativen Rückkopplung

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Fressfeind-Beute-Beziehung

Die Wachstumsrate einer Fressfeindpopulation ist von der Populati-
onsdichte ihrer Beute abhängig. Umgekehrt führen natürlich auch ver-
änderte Fressfeinddichten zu Schwankungen in der Beutepopulation.

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In einer idealisierten Fressfeind-Beute-Beziehung, in der der Fress-
feind z. B. nur von einer Beuteart abhängig ist, gelten die folgenden
Regeln

• 1. Volterrasche Regel: Die Populationskurven von Fressfeind und
Beute schwanken periodisch. Die Maxima der Fressfeindpopulation
folgen dabei phasenverzögert denen der Beutepopulation.
• 2. Volterrasche Regel: Die Populationskurven schwanken jeweils
um einen Mittelwert.
• 3. Volterrasche Regel: Vermindert man die Fressfeind- und die
Beutepopulation gleich stark, nimmt die Individuenzahl der Beute-
tiere schneller wieder zu als die ihrer Fressfeinde.

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Biodiversität 

Biodiversität bezeichnet den Artenreichtum der Tier- und Pflanzen-
welt. Ein Ökosystem gilt als umso stabiler, je größer seine Biodiversi-
tät ist, d. h. je mehr Arten in ihm leben.

Biodiversität bezeichnet den Artenreichtum der Tier- und Pflanzen-
welt. Ein Ökosystem gilt als umso stabiler, je größer seine Biodiversi-
tät ist, d. h. je mehr Arten in ihm leben.

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Vernichtung naturnaher Lebensräume

U. a. durch Anlegen von Monokulturen (Nahrungs-, Holz- und Ener-
giepflanzen) sowie von Siedlungs- und Verkehrsflächen.

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Eintrag von Schadstoffen in die Umwelt

• Boden: Übermäßige Düngung mit Mineraldünger, Pestizideinsatz
⇒ Rückstandsbildung, Auswaschung in Gewässer, Anreicherung in
den Nahrungsketten.
• Gewässer: Ungeklärte Abwässer, ausgewaschener Mineraldünger
⇒ Eutrophierung: Vermehrung des Phyto- und des Zooplanktons
→ Anhäufung toter Biomasse → Sauerstoffmangel → anaerober
Abbau.
• Luft:
– Schwefeldioxid und Stickoxide (z. B. aus Verbrennung fossiler
Brennstoffe) ⇒ Saurer Regen: Hemmung des Pflanzenwachs-
tums („Waldsterben“).
– Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe (FCKW) ⇒ Abbau der Ozon-
schicht.
– Kohlenstoffdioxid (z. B. aus Verbrennung fossiler Brennstoffe),
Methan, Stickoxide, FCKW ⇒ Treibhauseffekt: Treibhausgase
absorbieren Wärmestrahlung, die normalerweise ins Weltall
zurückgestrahlt wird → globale Erwärmung (Klimawandel).

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Invasive Arten

Invasive Arten beanspruchen die gleichen ökologischen Nischen
wie einheimische Arten und können diese verdrängen.
– Amerikanische Grauhörnchen verdrängen einheimische Eichhörn-
chen.
– Der Nilbarsch vernichtete im Victoriasee viele einheimische Bunt-
barscharten.
– Der Riesenbärenklau nimmt konkurrierenden Pflanzen das Licht.

• Invasive Arten beanspruchen die gleichen ökologischen Nischen
wie einheimische Arten und können diese verdrängen.
– Amerikanische Grauhörnchen verdrängen einheimische Eichhörn-
chen.
– Der Nilbarsch vernichtete im Victoriasee viele einheimische Bunt-
barscharten.
– Der Riesenbärenklau nimmt konkurrierenden Pflanzen das Licht.

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Nicht invasiven Arten

Nicht invasiven Arten ist es gelungen, eine weitgehend konkur-
renzfreie ökologische Nische zu besetzen.
– Die Rosskastanie wächst verwildert in Laubwäldern. Stärkere
Ausbreitung wird durch schnelles Austrocknen der Samen (Kasta-
nien) und durch die Kastanien-Miniermotte verhindert.
– Der Bachsaibling lebt in begradigten Flüssen, die für Bachforel-
len als Lebensraum nicht mehr geeignet sind.

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Freizeitverhalten des Menschen

Der boomende Tourismus führt zu Eingriffen in empfindliche Lebens-
räume (z. B. Gebirgsregionen, Gewässer): erhöhter Wasser- und Ener-
gieverbrauch, größere Mengen an Abfall, Abwasser und Abgasen.

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Ökonomische Aspekte


• „Schatzkammer“ z. B. für neue Nahrungs- und Nutzpflanzen, Heil-
mittel und medizinische Wirkstoffe
• „Genetische Reserve“ in der Tier- und Pflanzenzucht
• Nutzwert z. B. für die Bestäubung von Nutzpflanzen

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Ökologische Aspekte

• Voraussetzung für stabile Ökosysteme
• Anpassungsfähigkeit an veränderte Umweltbedingungen

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Bioindikatoren

Ein Bioindikator ist eine Art, deren Vorkommen an eine ganz be-
stimmte Kombination von Umweltfaktoren gebunden ist. Eine gute
Entwicklung einer solchen Art bzw. ihr Fehlen lässt Rückschlüsse auf
den Zustand eines Ökosystems zu.

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Zeigerpflanzen

Gehäuftes Auftreten von Brennnesseln zeigt Stickstoffüberschuss im Boden an.

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Leitorganismen der Gewässergüteklassen

In sehr reinem, sauerstoffreichem Wasser kommen Eintagsfliegenlarven, Steinfliegenlarven und Kieselalgen vor.

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Tropismus 

Ein Tropismus ist eine nach Reizen ausgerichtete Wachstumsbewegung einzelner Organe.

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Chemo-Tropismus

Andere Wachstumsbewegung findet man bei Wurzeln, die auf bestimmte Stoffe zu oder von anderen Stoffen weg wachsen. Man spricht hier von Chemo-Tropismus. 

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Thigmo-Tropismus 

Oder bei den Ranken vieler Kletterpflanzen wie Bohnen oder Zaunrüben, die Thigmo-Tropismus zeigen. Deren Ranken wachsen solange suchend umher, bis sie einen Halt
finden.

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Nastie 

Eine Nastie ist eine Bewegung einzelner Organe, deren Richtung anatomisch vorgegeben ist. Eine Nastie wird zwar durch einen Reiz ausgelöst, ist aber nicht nach dem Reiz ausgerichtet.

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Thigmo-Nastie

Thigmo-Nastie demonstriert das heimische Springkraut: Berührt man die Früchte so explodieren sie förmlich und schleudern turgordruckgetrieben die Samen von sich.

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Seismo-Nastie 

Seismo-Nastie zeigt der heimische Sauerklee: Erschütterungen von
fallenden Regentropfen bewirken das Absenken der Blätter.


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Venusfliegenfalle

Seismo- oder thigmonastische Bewegungen, die durch Insekten
ausgelöst werden, schließen die Klappfallen der Venusfliegenfalle

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Mimose

Besonders eindrucksvoll sind die Seismo-, Chemo-, oder Thermo-
Nastien der Fieder und Fiederchen der Mimose. In ihren Blättern
werden die Signale des Reizes mit ca. 5 –10 cm /s transportiert. Erst
nach ca. 15 Minuten sind die Gelenke einer gereizten Mimose
wieder mit Zellsaft „aufgepumpt“ und die Blätter voll aufgerichtet.

Besonders eindrucksvoll sind die Seismo-, Chemo-, oder Thermo-
Nastien der Fieder und Fiederchen der Mimose. In ihren Blättern
werden die Signale des Reizes mit ca. 5 –10 cm /s transportiert. Erst
nach ca. 15 Minuten sind die Gelenke einer gereizten Mimose
wieder mit Zellsaft „aufgepumpt“ und die Blätter voll aufgerichtet.

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Phytohormone


Phytohormone sind organische Substanzen, die als Wachstumsfakto-
ren das Wachstum von Pflanzen regulieren. Da Phytohormone, wie
Hormone, schon bei geringsten Konzentrationen wirken und über das
Leitungssystem der Pflanze transportiert werden, bezeichnet man sie
auch als Pflanzenhormone.

Phytohormone sind organische Substanzen, die als Wachstumsfakto-
ren das Wachstum von Pflanzen regulieren. Da Phytohormone, wie
Hormone, schon bei geringsten Konzentrationen wirken und über das
Leitungssystem der Pflanze transportiert werden, bezeichnet man sie
auch als Pflanzenhormone.

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Auxine 

Auxine werden in der Spross-Spitze und in jungen Blättern gebildet.
Sie fördern die Zellteilung z. B. in Spross-Meristemen und regen das
Streckungswachstum an, indem sie die Dehnbarkeit der Zellwände
erhöhen. Auxine fördern somit das Wachstum des Hauptsprosses.
Gleichzeitig unterdrücken Auxine die Bildung von Seitensprossen und
fördern die Wurzelbildung. Auxine spielen eine wichtige Rolle beim
positiven Foto-Tropismus vieler Pflanzen.

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Taxien

Taxien sind nach Reizen ausgerichtete Fort-Bewegungen.

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Nastien

Nastien sind Bewegungen einzelner Organe, deren Richtung anatomisch vorgegeben ist. Alle Nastien werden
durch Reize ausgelöst, sind aber nicht nach Reizen ausgerichtet.

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Tropismen

Tropismen sind nach Reizen ausgerichtete Wachstumsbewegungen einzelner Organe.

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Evolution

Evolution: Stammesgeschichtliche Entwicklung der Lebewesen in
Richtung einer besseren Angepasstheit an die Umwelt (meist Entwick-
lung von einfacheren zu höher entwickelten Formen).

Evolution: Stammesgeschichtliche Entwicklung der Lebewesen in
Richtung einer besseren Angepasstheit an die Umwelt (meist Entwick-
lung von einfacheren zu höher entwickelten Formen).

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Evolutionstheorien

LAMARCK: Schrittweise aktive Anpassung der Arten.
Grundsätze der Theorie:
– Ständiger Gebrauch von Organen lässt diese größer und stärker
werden; bei Nichtgebrauch verkümmern sie.
– Erworbene Anpassungen werden vererbt.
– Treibende Kraft ist ein „Vervollkommnungstrieb“ (Streben nach
Anpassung).



DARWIN: Passiver Artwandel durch Selektion.
Grundsätze der Theorie:
– Alle Arten haben mehr Nachkommen, als für die Erhaltung der
Art notwendig sind (Überproduktion).
– Die Individuen einer Art unterscheiden sich (Variabilität). Viele
Unterschiede sind erblich.
– Im Überlebenskampf / Konkurrenzkampf (struggle for life) haben
die verschiedenen Individuen ungleiche Chancen.
– Die am besten an die Umwelt angepassten Individuen einer Art
überleben (survival of the fittest) = natürliche Auslese (Selekti-
on).
– Vorteilhafte Eigenschaften werden vererbt und so immer häufiger
unter den Individuen einer Art (Artwandel).

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