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Biologie · Oberstufe und Abitur · Klasse 11–13

Populationsbiologie: Wachstum und Regulation

Exponentielles und logistisches Wachstum, KapazitÀt, dichteabhÀngige Faktoren, RÀuber-Beute-Beziehungen und Lebensstrategien.

🎯 Lernziele

Nach diesem Thema kannst du 


  • exponentielles und logistisches Wachstum beschreiben und unterscheiden
  • die KapazitĂ€t (UmweltkapazitĂ€t K) erklĂ€ren
  • dichteabhĂ€ngige und dichteunabhĂ€ngige Faktoren unterscheiden
  • RĂ€uber-Beute-Zyklen beschreiben und kritisch deuten
  • r- und K-Strategen vergleichen

💡 ErklĂ€rung

Eine Population ist die Gesamtheit der Individuen einer Art, die zur selben Zeit in einem Gebiet leben und sich untereinander fortpflanzen können. Ihre GrĂ¶ĂŸe Ă€ndert sich durch Geburten, TodesfĂ€lle, Zu- und Abwanderung.

Bei unbegrenzten Ressourcen wĂ€chst eine Population exponentiell: Pro Zeitabschnitt kommt immer derselbe Prozentsatz hinzu, die Kurve wird immer steiler (J-Kurve). In der Natur sind Ressourcen begrenzt. Dann wĂ€chst die Population logistisch (S-Kurve): Nach einer Anlaufphase wĂ€chst sie schnell, das Wachstum verlangsamt sich, und die GrĂ¶ĂŸe pendelt sich um die KapazitĂ€t K ein – die maximale Individuenzahl, die der Lebensraum dauerhaft tragen kann.

DichteabhĂ€ngige Faktoren wirken umso stĂ€rker, je dichter die Population ist: innerartliche Konkurrenz um Nahrung und Raum, Fressfeinde, Parasiten und ansteckende Krankheiten. Sie regulieren die Population in Richtung K. DichteunabhĂ€ngige Faktoren wirken unabhĂ€ngig von der Dichte, z. B. KĂ€lteeinbrĂŒche, Überschwemmungen oder DĂŒrre.

In RĂ€uber-Beute-Beziehungen schwanken die Populationen oft periodisch und zeitlich versetzt: Viele Beutetiere → mehr RĂ€uber → weniger Beute → weniger RĂ€uber → mehr Beute (Lotka-Volterra-Regeln, ein vereinfachtes Modell). Die bekannten Fangdaten von Luchs und Schneeschuhhase der Hudson's Bay Company zeigen solche Zyklen; heute weiß man, dass dabei auch Nahrungsangebot der Hasen und andere Faktoren eine Rolle spielen. r-Strategen (z. B. viele Insekten) haben viele Nachkommen mit geringer Brutpflege und schwankende Populationen; K-Strategen (z. B. Elefanten) wenige Nachkommen, intensive Brutpflege und Populationen nahe K.

Beispiel

Werden Rentiere auf eine Insel ohne Fressfeinde gebracht, wĂ€chst ihre Zahl zunĂ€chst nahezu exponentiell. Übersteigt sie die KapazitĂ€t, werden die Flechten ĂŒberweidet; bei Nahrungsmangel – oft verschĂ€rft durch einen harten Winter – kann die Population zusammenbrechen. Solche VerlĂ€ufe sind von Inseln wie St. Matthew Island (Alaska) beschrieben.

📘 Fachbegriffe

Population
Fortpflanzungsgemeinschaft einer Art in einem Gebiet.
exponentielles Wachstum
Wachstum mit konstanter Rate; J-förmige Kurve.
logistisches Wachstum
Wachstum, das sich der KapazitÀt annÀhert; S-förmige Kurve.
KapazitÀt K
Maximale PopulationsgrĂ¶ĂŸe, die ein Lebensraum dauerhaft tragen kann.
dichteabhÀngiger Faktor
Wirkung steigt mit der Populationsdichte (Konkurrenz, Krankheiten).
r-Strategie / K-Strategie
Viele Nachkommen, wenig FĂŒrsorge / wenige Nachkommen, viel FĂŒrsorge.

⚠ Typische Fehler

  • Logistisches Wachstum als „stoppt plötzlich bei K“ beschreiben – es nĂ€hert sich K allmĂ€hlich an und schwankt darum.
  • Wetterereignisse als dichteabhĂ€ngig einordnen.
  • Das Lotka-Volterra-Modell als vollstĂ€ndige ErklĂ€rung realer Zyklen ansehen – es ist eine Vereinfachung.

✏ Übungen

Aufgabe 1 · leicht: Ordne zu: SpÀtfrost, Konkurrenz um NistplÀtze, Grippeepidemie, Hochwasser.

Lösung anzeigen

DichteunabhÀngig: SpÀtfrost, Hochwasser. DichteabhÀngig: Konkurrenz um NistplÀtze, Grippeepidemie (Ansteckung steigt mit der Dichte).

Aufgabe 2 · mittel: Eine Bakterienpopulation verdoppelt sich alle 20 Minuten. Wie viele Bakterien entstehen aus einem Bakterium in 3 Stunden unter idealen Bedingungen?

Lösung anzeigen

3 h = 9 Verdopplungen → 2âč = 512 Bakterien.

Aufgabe 3 · anspruchsvoll: Beschreibe und erklÀre, warum das Maximum der RÀuberpopulation zeitlich nach dem Maximum der Beutepopulation liegt.

Lösung anzeigen

Steigt die Beutezahl, finden RĂ€uber mehr Nahrung und ziehen mehr Junge groß – das dauert eine Fortpflanzungsperiode. Wenn die RĂ€uberzahl ihr Maximum erreicht, hat der hohe Fraßdruck die Beutezahl bereits gesenkt. Die RĂ€uberkurve folgt der Beutekurve deshalb phasenverschoben.

✅ Selbsttest

1. Welche Kurvenform beschreibt logistisches Wachstum?
2. Welcher Faktor ist dichteabhÀngig?
3. Welche Eigenschaft passt zu K-Strategen?

đŸ§Ÿ Zusammenfassung

  • Exponentiell (unbegrenzt) vs. logistisch (begrenzt, AnnĂ€herung an K).
  • DichteabhĂ€ngige Faktoren regulieren, dichteunabhĂ€ngige wirken zufĂ€llig.
  • RĂ€uber-Beute-Zyklen sind phasenverschoben; Modell = Vereinfachung.
  • r-Strategen: viele Nachkommen; K-Strategen: wenige, intensive FĂŒrsorge.

đŸ‘© Frag CELINA zu „Populationsbiologie: Wachstum und Regulation“

Passt dazu: Ökologie: Lebewesen und Umwelt · Ökosysteme: Nahrungsbeziehungen und StoffkreislĂ€ufe · Evolutionstheorien und Artbildung