Biologie · Oberstufe und Abitur · Klasse 11â13
Populationsbiologie: Wachstum und Regulation
Exponentielles und logistisches Wachstum, KapazitÀt, dichteabhÀngige Faktoren, RÀuber-Beute-Beziehungen und Lebensstrategien.
đŻ Lernziele
Nach diesem Thema kannst du âŠ
- exponentielles und logistisches Wachstum beschreiben und unterscheiden
- die KapazitÀt (UmweltkapazitÀt K) erklÀren
- dichteabhÀngige und dichteunabhÀngige Faktoren unterscheiden
- RĂ€uber-Beute-Zyklen beschreiben und kritisch deuten
- r- und K-Strategen vergleichen
đĄ 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 GröĂe 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 GröĂe pendelt sich um die KapazitĂ€t K ein â 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, Ăberschwemmungen oder DĂŒrre.
In RĂ€uber-Beute-Beziehungen schwanken die Populationen oft periodisch und zeitlich versetzt: Viele Beutetiere â mehr RĂ€uber â weniger Beute â weniger RĂ€uber â mehr Beute (Lotka-Volterra-Regeln, ein vereinfachtes Modell). Die bekannten Fangdaten von Luchs und Schneeschuhhase der Hudson's Bay Company zeigen solche Zyklen; heute weiĂ 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.
Werden Rentiere auf eine Insel ohne Fressfeinde gebracht, wĂ€chst ihre Zahl zunĂ€chst nahezu exponentiell. Ăbersteigt sie die KapazitĂ€t, werden die Flechten ĂŒberweidet; bei Nahrungsmangel â oft verschĂ€rft durch einen harten Winter â kann die Population zusammenbrechen. Solche VerlĂ€ufe sind von Inseln wie St. Matthew Island (Alaska) beschrieben.
đ 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 PopulationsgröĂe, 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.
â ïž Typische Fehler
- Logistisches Wachstum als âstoppt plötzlich bei Kâ beschreiben â es nĂ€hert sich K allmĂ€hlich an und schwankt darum.
- Wetterereignisse als dichteabhÀngig einordnen.
- Das Lotka-Volterra-Modell als vollstĂ€ndige ErklĂ€rung realer Zyklen ansehen â es ist eine Vereinfachung.
âïž Ăbungen
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 â 2âč = 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 groĂ â das dauert eine Fortpflanzungsperiode. Wenn die RĂ€uberzahl ihr Maximum erreicht, hat der hohe FraĂdruck die Beutezahl bereits gesenkt. Die RĂ€uberkurve folgt der Beutekurve deshalb phasenverschoben.
â Selbsttest
đ§Ÿ Zusammenfassung
- Exponentiell (unbegrenzt) vs. logistisch (begrenzt, AnnÀherung an K).
- DichteabhÀngige Faktoren regulieren, dichteunabhÀngige wirken zufÀllig.
- RĂ€uber-Beute-Zyklen sind phasenverschoben; Modell = Vereinfachung.
- r-Strategen: viele Nachkommen; K-Strategen: wenige, intensive FĂŒrsorge.
đ© Frag CELINA zu âPopulationsbiologie: Wachstum und Regulationâ
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