Abiotische Faktoren: Temperatur

2.1.2Abiotische Faktoren
Temperatur – lokale
Betrachtung
  • Temperatur
  • Pinguine
  • Bergmannsche Regel
  • Pessimumgesetz

Bei der globalen Betrachtung haben wir die Biosphäre
als Ganzes gesehen. Nun wollen wir die abiotischen Auswirkungen am unteren
Ende der Hierarchie betrachten.

  • Organismus
einzelnes Lebewesen mit den Kennzeichen des Lebens
  • Spezies
Population von Individuen die sich fortpflanzen können
  • Population
Anzahl Spezies an einem Ort
  • Biozönose
Gruppe von Organismen (Pflanze/Tier), die eine bestimmte Rolle
im System spielen, gemeinsam zusammenleben und miteinander in Wechselwirkung
stehen
  • Ökosystem
eine natürliche Einheit von Lebewesen, und Umwelt
  • Biom
ein großes geographisches Gebiet mit einheitlichen klimatischen
Bedingungen, einem Komlex von Biozönosen charakterisiert durch
bestimmte Vegetation
  • Biosphäre
der Teil der Erdkruste, Wasser und Atmospäre wo Organismen
leben

Alle Lebewesen benötigen einen bestimmten Temperaturbereich.
Der mittlere Bereich ist der Beste. Man nennt ihn Temperaturoptimum.
Zu niedrige und zu hohe Temperaturen führen zum Absterben ( siehe
Pessimum-Gesetz weiter unten)

Wechselwarme
Lebewesen
(Wirbellose, Fische, Amphibien, Reptilien) können
ihre Körpertemperatur nicht kontrollieren. Sie müssen deshalb
in einem engeren Temperaturbereich leben wie Gleichwarme
(Vögel, Säugetiere).

In nördlichen Klimazonen sind viele gleichwarme
Vögel und Säugetiere aktiv, wenn wechselwarme Amphibien und
Reptilien überwintern müssen.

Beispiel 1 Verbreitung
von Pinguinen

Pinguine sind
flugunfähige Vögel, die nur auf der Südhalbkugel vorkommen.
Es gibt 17 Arten, die zwischen den Galapagos-Inseln und dem antarktischen
Kontinent leben. Man findet sie ebenfalls in Afrika, Australien und Neuseeland.

Systematik:

Reich:

Tiere

Stamm:Chordata
(Chordatiere)
Klasse:Aves (Vögel)
Ordnung:Sphenisciformes
(Flossentaucher)
Familie:
Spheniscidae (Pinguine)

Sie werden in 6 Gattungen eingeteilt.
Die mittlere Körpergröße schwankt von 39 cm bis 130cm
je nach Gattung.

Die größte Gattung, die Kaiserpinguine
( bis 130 cm) leben auf dem antarktischen Kontinent entlang der Küste
bei teilweise -40 °C.

Die kleinste Gattung, die kleinen blauen Pinguine
( bis 40 cm) sind an den südlichen Küsten Australiens
und Neuseelands beheimatet.

Die nördlichste Gattung ist der Galapagos-Pinguin
( 55 cm) am Äquator.

Interessant ist, daß im Wesentlichen
die Pinguine umso größer sind, je südlicher sie vorkommen.

Abb. 21 enthält eine
kleine Auswahl von Gattungen. Die Darstellung zeigt auch, daß die
Abhängigkeit von Verbreitung und Körpergröße eine
gewisse Abweichung aufweist. Das Verbreitungsgebiet der Pinguine umfaßt
einen Temperaturbereich von 16-28° C (Seetemperatur Galapagos)
bis – 40° auf dem antarktischen Kontinent.

Die Körpermasse des kleinen blauen Pinguins
ist 1 Kg, die des Galapagos-Pinguins beträgt im Mittel
2,2 Kg, die des Kaiser-Pinguins 30 Kg. Der Unterschied
ist ca. das 30-fache. Vergleichen wir jedoch die Oberfläche
und das Volumen erhält man eine interessante Beziehung:

volumen1 - Abiotische Faktoren: Temperatur

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Abb. 17

Kaiserpinguine

_0513 - Abiotische Faktoren: Temperatur

 


Abb. 18

Küste auf Galapagos
bartolom - Abiotische Faktoren: Temperatur

 


Abb. 20

Galapagos Pinguine

penguin2 - Abiotische Faktoren: Temperatur

Gpingu1 - Abiotische Faktoren: Temperatur

pinguin1 - Abiotische Faktoren: Temperatur

Das Verhältnis Oberfläche
zu Volumen beim Kaiser-Pinguin ist nur ca. 1/3 wie der beim
kleinen blauen Pinguin, d.h.
der
Kaiserpinguin verliert durch seine Körperfläche wesentlich weniger
Energie als der kleine blaue Pinguin. Die Nahrungsaufnahme zur Energieproduktion
kann deshalb auch geringer sein.

Diese Anpassung an die Temperatur ist typisch für
viele Säuger und Vögel, sie entspricht der Bergmannschen
Regel
. Dieses
Prinzip findet man auch beim Vergleich anderer Körpereigenschaften
z.B. Körperextremitäten wie Ohren sind bei Arten kalter Gebiete
meist kleiner wie bei Tieren warmer Gebiete.

Wechselwarme Tiere ( z. B. Insekten oder
Reptilien) sind dort in großer Artenzahl und mit teilweise extremer
Körpergröße vorhanden, wo die Temperatur gleichbleibend
hoch ist: in den Tropen.

2.1.3 Pessimum-Gesetz

Abiotische Faktoren wie die Temperatur bestimmen also,
welche Typen von Lebewesen in der speziellen Umwelt leben. In der Wüste,
wo es nur wenig Wasser und einen starken Temperaturwechsel von
heiß zu kalt gibt, können nur stark anpassungsfähige Pflanzen
überleben, wie z. B. Kakteen.

Den Bereich eines Umweltfaktors, innerhalb dessen eine
Art lebt, bezeichnet man als ökologische
Potenz
gegenüber dem Umweltfaktor.
Sie kann eng (stenök) oder weit (eurök)
sein. Bären und Ratten sind eurök bezüglich der Temperatur,
die Bachforellen sind stenök, denn sie brauchen eine bestimmte Wassertemperatur.

Die Population wird durch den ungünstigsten Faktor
bestimmt (Wirkungsgesetz der Umweltfaktoren): Pessimum-Gesetz
(Minimumgesetz).

temp1 - Abiotische Faktoren: Temperatur

Die Abbildung links gibt den Zusammenhang wieder:

Die ökologische Potenz ist der Bereich, in dem sich die
Art noch fortpflanzt.

Das Optimum ist der Bereich, in dem die Art am besten gedeiht.

Der Pessimumbereich ist der Bereich, in dem die Art gerade noch
existieren kann, begrenzt durch die Minima oder die Kardinalpunkte.

Das Pessimumgesetz wurde schon 1840 durch Justus v.
Liebig
im Zusammenhang mit der Düngung von Pflanzen aufgestellt.
Er nannte es Gesetz vom Minimum.
Liebig erkannte, daß immer der Wachstumsfaktor das Pflanzenwachstum
begrenzt, der sich im Minimum befindet. Ist zum Beispiel Stickstoff im
Minimum, kann eine Zugabe anderer
Faktoren das Wachstum nicht steigern. Eine Düngung mit Stickstoff
dagegen steigert das Wachstum bis wieder ein anderer Faktor im Verhältnis
zum Bedarf im Minimum ist.


Abb. 21

Pinguine – Größenvergleich

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Abb. 22

Temperaturabhängigkeit

 

 

 

 

 

Untersuchung zu abiotischen
und biotischen Faktoren
:

Studium eines Mikrobiotop z. B. unter einem Stein, unter
einem verrottenden Balken, oder der Rinde am Fuß eines Baums oder
in einem Graben usw.

Material:
250 ml Becherglas, Metermaß, Waage, kleine Plastiktüte,
Herd/Mikrowelle/Brutschrank

Aufgaben:

  • beschreiben Sie es, listen sie einige abiotische und
    biotische Faktoren auf.
  • vergleichen Sie die verschiedenen Faktoren mit den
    Faktoren eines großen Biotops

Vorgehensweise:

  1. Arbeiten Sie in Gruppen zu drei Personen; eine
    ist für Pflanzen, eine für Tiere und eine für physikalische
    Faktoren zuständig.
  2. Wählen sie ein geeignetes Mikrobiotop
    aus (siehe oben)
  3. Beobachten Sie den Ort ihres Mikrobiotops, seine
    Wasserversorgung, wie es Wind und Erosion ausgesetzt ist und welche
    relative Menge Licht es bekommt. Vergleichen Sie diese Faktoren mit
    denselben eines Makrobiotops. Beantworten Sie Frage 1 weiter unten.
  4. Bestimmen Sie den Feuchtigkeitsgehalt des Mediums,
    in dem Lebewesen ihres Mikrobiotops leben. Nehmen Sie eine Probe des
    Mediums und heben Sie es in der Tüte auf. Bestimmen Sie die Masse
    der Probe. (Zerstören Sie bei der Probenentnahme ihr Mikrobiotop
    nicht.). Bestimmen Sie die Masse eines trockenen, sauberen Becherglases
    und halten Sie die Daten fest. Geben Sie ca. 100ml der Probe in das
    Becherglas und wiegen Sie wieder. Nun stellen Sie das Becherglas mit
    der Probe in den heißen Brutschrank bis die Probe total trocken
    ist. Dann wiegen Sie wieder. Bestimmen Sie den Wasserverlust.
  5. Bestimmen Sie die Dimensionen ihres Mikrobiotops
  6. Nun studieren sie die biotischen Faktoren darin.
    Zählen Sie die Anzahl der Pflanzen in einer Fläche von 100
    cm2. Von der Zahl in dieser Fläche ausgehend , berechnen
    Sie die Gesamtzahl der Pflanzen in ihrem Mikrobiotop. bestimmen sie,
    welche Pflanzen wachsen ( Moose, Farne, Gräser Kräuter usw
    ). Vergleichen Sie die Zahl mit dem Makrobiotop.
  7. Untersuchen Sie die Oberfläche ihrer Medien
    nach Insektenlarven, Würmertn, Spinnen, Wanzen, Asseln usw. Falls
    Sie die Tiere nicht benennen können, fertigen Sie eine Zeichnung
    an und betiteln Sie mit Buchstaben.

Meßdaten:

  1. Beschreiben Sie den Ort, die Windverhältnisse,
    die Sonneneinstrahlung, die Feuchtigkeit und die Lichtverhältnisse
    ihres Mikrobiotops.
  2. Bestimmen Sie die Masse des
  3. sauberen Becherglases
  4. des Becherglases mit nichterhitztem Medium
  5. mit trockenen Medium
  6. des Wasserverlusts
  7. Dimensionen des Mikrobiotops
  8. Anzahl der Pflanzen
  9. Art der Pflanzen
  10. Am meisten verbreitete Pflanzen
  11. Tiere im Mikrobiotop
  12. Gleiche oder ähnliche Tiere im Makrobiotop

Schlußfolgerungen:

  1. Wie ist das Mikrobiotop unterschieden vom Makrobiotop?
  2. Wie groß war die Wassermenge im Medium? Vergleichen
    Sie mit dem Makrobiotop.
  3. Vergleichen Sie die Menge und Arten von Pflanzen
    im Mikro- und Makrobiotop.
  4. Glauben Sie, daß die Pflanzenarten und Wuchshöhen
    in Relation zu ihrer Umwelt stehen?
  5. Sind die Tiere im Mikro und Makobiotop ähnlich?
  6. Welcher Faktor war bei der Bestimmung der Art und
    Anzahl der Pflanzen am wichtigsten: Feuchtigkeit, Temperatur, Nährstoffangebot,
    Schutz vor Wind oder Regen, Schutz vor Feinden oder Stärke der
    Sonneneinstrahlung? Erkären Sie.
Weiterführende
Quellen:

Abiotische Faktoren: http://www.erft.de/schulen/ggb/salzw/swabiot.htm

Erd-Gallery; 127 globale Fakten, Karten: http://hum.amu.edu.pl/~zbzw/glob/glob1.htm
Alles zu Pinguinen: http://www.antarktis.ch/32.htm
Galapagos: http://www.discovergalapagos.com/mainmenu.html
und
http://www.discovergalapagos.com/links.html
Antarktis: http://www.antarktis.ch/

Karten der Erde: http://www.mapquest.com/

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