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Artenturnover - ein Maß für die zeitliche Dynamik in Biozönosen

Referat (Handout) 2000 9 Seiten

Biologie - Botanik

Leseprobe

Artenturnover: Ein Maß für die zeitliche Dynamik in Biozönosen.

Referat von Christoph Scherber im Rahmen des Seminars „Aktuelle Aspekte der Biodiversitätsforschung“, 11.01.2000.

Teil I: Einleitung und theoretische Grundlagen

Inselbiogeographie: aktuelle Beispiele zur Besiedlung neu entstandener Inseln

- In Indonesien - zwischen Sumatra und Java - liegt die vulkanische Insel Krakatau, auf der bei einem Vulkanausbruch 1883 alles Leben vernichtet wurde.
- Ähnliches geschah am 14.11.1963 vor Island: Hier entstand die Insel Surtsey (Größe 2,5 km²) durch einen gewaltigen subozeanischen Vulkanausbruch.

Nach kurzer Zeit treffen erste Pflanzen und Tiere ein: sie regnen als Aeroplankton ab oder werden von Stürmen an die Küste verschlagen. Nun kann man eine bestimmte Gruppe genauer untersuchen, zum Beispiel Vögel, Reptilien oder Pflanzen - Ergebnis:

- zu Beginn ist die Einwanderungsrate von neuen Arten der jeweiligen Gruppe relativ hoch, zum Beispiel eine neue Art pro Jahr
- die besten Kolonisten siedeln sich schnell an
- dann sinkt die Einwanderungsrate kontinuierlich ab: Auf nahegelegenen Inseln oder Kontinenten gibt es zwar weitere Arten, doch sie besitzen oft eine geringere Ausbreitungsfähigkeit
- je mehr Arten aus der untersuchten Gruppe eingewandert sind, desto stärker sinkt die Immigrationsrate noch nicht auf der Insel ansässiger Arten, zum Beispiel eine neue Art pro Jahrzehnt.
- zugleich steigt die Aussterberate an - denn immer mehr Arten konkurrieren um den verfügbaren Raum und die vorhandenen Ressourcen

Schließlich entspricht die Aussterberate der bereits auf der Insel ansässigen Arten ungefähr der Einwanderungsrate neuer Arten - die Artenzahl befindet sich in einem dynamischen Gleichgewicht (equilibrium theory of island biogeography).

Die Zusammensetzung der Flora und Fauna ändert sich ständig, aber die Gesamtartenzahl bleibt konstant. Diese permanente Änderung der Artenzusammensetzung bezeichnet man als Artenturnover.

Wichtige Grundbegriffe der Inselbiogeographie

Bevor der Begriff „Artenturnover“ näher definiert wird, sollen zunächst noch einmal grundelgende Begriffe der Inselbiogeographie vorgestellt werden.

Erinnerung: Arten-Flächen-Beziehung: die Zahl der Arten verdoppelt sich etwa bei einer Verzehnfachung der Fläche. Ebenso bedeutet eine zehnfache Verkleinerung der Fläche, daß die Artenzahl sich dabei halbiert (wichtig für den Artenschutz).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

mit A = Fläche; S = Artenzahl; C ist eine Konstante, die von der Organismengruppe abhängt; z ist ein Parameter, der von der Lage der Insel und der betrachteten Organismengruppe abhängt (z Œ [0,15...0,35] ).

Die Biodiversität nimmt proportional zur Inselgröße zu. Auf einer größeren Insel pendeln sich Aussterbe- und Einwanderungsrate erst bei einer höheren Gesamtartenzahl ein.

Entfernungseffekt: Je weiter eine Insel von den Kontinenten oder von anderen Inseln entfernt ist, desto niedriger ist ihre Gesamtartenzahl. Entlegenere Inseln werden (logischerweise) langsamer besiedelt.

Meeresferne Inseln: Tafelberge, Inselberge und Vegetationsinseln

In einigen Erdteilen finden sich besonders alte geologische Formationen, wie zum Beispiel

der Guyanaschild im Südosten Venezuelas. Die Gebirgsmassen hier sind über 600 Millionen Jahre alte Reste des ursprünglichen südamerikanischen Kontinents. Dort, wo der Guyanaschild von Sandstein überlagert ist, haben sich durch jahrmillionenlange Erosionsvorgänge sogenannte Tafelberge mit plateauförmiger Oberfläche gebildet. Sie sind aufgrund ihrer extrem ausgeprägten Isolation ozeanischen Inseln vergleichbar und beherbergen z.T. 70% endemische Arten.

Der Begriff „Artenturnover“: eine Begriffsabgrenzung

Wright (1984: 331) schreibt: „Turnover occurs as species become extinct and / or colonize an island.“ (Turnover kann man immer dann beobachten, wenn Arten aussterben und/oder eine Insel neu besiedeln)

Ganz allgemein wird der Begriff „Turnover“ aber in den verschiedensten Disziplinen

verwendet, die wörtliche Übersetzung bedeutet nichts anderes als „Umsatz“. Eine allgemeine Definition könnte lauten:

Turnover bedeutet, daß sich die Zusammensetzung einer Gruppe von Lebewesen auf einem bestimmten taxonomischen Niveau ändert, und zwar durch Sortierungsprozesse auf demselben oder einem anderen taxonomischen Niveau. (Gilinsky, 1998: 163)

Was bedeutet „Aussterben?“

Eine Population, die zunächst genügend fortpflanzungsfähige Individuen („propagules“, wörtl.: „Brutkörperchen“) besitzt, verschwindet oder verliert ihre Reproduktionsfähigkeit.

Zeitlicher und räumlicher Turnover

Zeitlicher Turnover:

In der klassischen Ökologie gab es hierzu zwei verschiedene Theorien, die schließlich von MacArthur und Wilson kombiniert wurden:

- vorhersagbare „Sukzession“ von Artengemeinschaften im Laufe der Zeit, die mit einem
„Klimaxstadium“ endet. Sukzession ist durch zwischenartliche Interaktionen angetrieben, z.B. die Erstbesiedler modifizieren den Boden so, daß nachfolgende Besiedler günstige Lebensbedingungen vorfinden.
- oder: Vergesellschaftungen als Zufallsergebnis der Wirkung von abiotischen Umweltfaktoren
Keine dieser beiden Sichtweisen ist vollständig korrekt. Beide aber gehen von der Annahme aus, daß Populationen ihre Zusammensetzung im Laufe der Zeit ändern (Zeitlicher Turnover).
Der bekannteste Versuch einer Kombination der oben vorgestellten Theorien stammt von MacArthur und Wilson:

„communities develop toward an equilibrium of species richness, but not of species composition.“ (Russell, 1998: 379)

Zeitlicher Turnover ist heute auch in beinahe allen fossil erhaltenen Lebensgemeinschaften feststellbar. Artentstehung und das Aussterben von Arten sind dabei für die beobachteten Schwankungen in den Artenzahlen verantwortlich.

Räumlicher Turnover

Populationen, können durch zeitliche oder räumliche Dynamik eine unterschiedliche Zusammensetzung aufweisen => Beispiel Mosaikzykluskonzept!

Die Berechung von Turnoverraten

Eine allgemeine Formel für die Berechung der Turnoverrate lautet:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Gesamtzahl anwesender Arten x Beobachtungsintervall

Die Turnoverrate setzt sich aus zwei Teilen zusammen:

1.) im Zähler werden die Veränderungen in der Artenzusammensetzung bilanziert

2.) der Nenner dient zur Standardisierung auf die Gesamtartenzahl und die Zeit. (daher der Begriff „Rate“).

Der Zusammenhang zwischen Turnover und Beobachtungsintervall ist nichtlinear (Diamond & May 1977). Daher ist es möglicherweise besser, von dem Begriff „Turnoverrate“ Abstand zu nehmen und statt dessen zu definieren:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Wichtig: In der Ökologie werden nur die Bestandsaufnahmen zu Beginn und am Ende einer Untersuchungsperiode gezählt (pairwise turnover), während bei palaeontologischen Fragestellungen alle ausgestorbenen bzw. neu erschienenen Arten innerhalb des betrachteten Intervalls aufsummiert werden (cumulative turnover).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Zusammenhang zwischen Diversität und Turnover:

Eine Änderung der Diversität setzt Turnoverprozesse voraus, Turnover muß jedoch keine Änderung der Diversität bedeuten.

Diversität wird hier ganz allgemein als „richness of any of the focal entities in the genealogical hierarchy“ angesehen (Gilinsky, 1998: 166). Das Verhältnis zwischen Turnover und Diversität wird durch Aussterbe- und Einwanderungsprozesse bestimmt.

Beispiel:

Einwanderungsrate ist größer als Aussterberate => Turnover findet statt => Diversität steigt.

[...]

Details

Seiten
9
Jahr
2000
ISBN (eBook)
9783638119610
Dateigröße
401 KB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v3237
Institution / Hochschule
Universität Rostock – FB Biologie
Schlagworte
Biogeographie Botanik Zoologie Ökologie Turnover Wilson Artenzahl Isolation Population Biodiversität

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Titel: Artenturnover - ein Maß für die zeitliche Dynamik in Biozönosen