Ökologische Potenz (Vertiefungswissen)
Erfahre, was ökologische Potenz wirklich bedeutet und wie Umweltfaktoren das Überleben und die Fortpflanzung von Arten beeinflussen. Welche Unterschiede gibt es zur physiologischen Potenz? Entdecke Beispiele mit Baumarten und erkenne, wie wichtig Toleranzbereiche sind. Interessiert? Das und mehr erfährst du im Text!
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Grundlagen zum Thema Ökologische Potenz (Vertiefungswissen)
Ökologische Potenz – Biologie
Ist dir schon einmal aufgefallen, dass nicht jede Art in jedem Lebensraum vorkommt? Dieses Phänomen bezieht sich auf die ökologische Potenz der jeweiligen Art.
In diesem Text wird erläutert, was eine ökologische Potenz ist und die Grundlagen der ökologischen Potenz werden einfach erklärt.
Ökologische Potenz – Definition
Die ökologische Potenz wird auch häufig als ökologische Amplitude bezeichnet. Sie bezeichnet die Toleranzbereiche von Umweltfaktoren, in denen eine Art überleben und sich fortpflanzen kann. Der Toleranzbereich ist in Minimum, Maximum, Präferenzbereich (Präferendum), Optimum und Pessima untergliedert.
Umweltfaktoren und ökologische Potenz
Die ökologische Potenz in der Biologie zeigt, dass Umweltfaktoren sich unterschiedlich auf verschiedene Arten auswirken. Die ökologische Potenz gibt also die Toleranzbereiche für eine bestimmte Art bezogen auf bestimmte Umweltfaktoren an. Auf einen Organismus wirken immer mehrere Umweltfaktoren gleichzeitig ein.
Aber was genau versteht man unter Umweltfaktoren? Man unterscheidet zwischen abiotischen und biotischen Umweltfaktoren. Abiotische Umweltfaktoren sind Einflüsse aus der unbelebten Umwelt wie beispielsweise Licht, Feuchtigkeit und Temperatur.
Biotische Umweltfaktoren beziehen sich auf die belebte Umwelt und können beispielsweise Fressfeinde oder Konkurrenten derselben Art sein.
Es gibt also immer mehrere Umweltfaktoren, für die eine Art eine ökologische Potenz aufweist – zum Beispiel die Temperatur, die Bodenbeschaffenheit und Fressfeinde. Wie häufig eine Art in einem bestimmten Lebensraum vorkommt, wird durch den Faktor bestimmt, dessen Wert am weitesten vom Optimum entfernt liegt. Dieser Faktor wird als limitierender Faktor bezeichnet. Daraus lässt sich das sogenannte Wirkungsgesetz der Umweltfaktoren ableiten. Dieses besagt, dass das Vorkommen und Überleben einer Art immer von dem limitierenden Faktor bestimmt wird (z. B. Nährstoffe, Licht, Wasser etc.).
Was aber versteht man unter dem Optimum in der Biologie? Das Optimum gibt den Bereich der Toleranzkurve an, bei dem die Eigenschaft des Umweltfaktors optimal für den Organismus ist.
Minimum und Maximum geben dagegen die Werte des Faktors an, die die untere bzw. obere Toleranzgrenze kennzeichnen. Der Präferenzbereich (Präferendum) kennzeichnet den Bereich, den ein Lebewesen selbst bevorzugt, er liegt um das Optimum herum. Als ökologische Potenz bezeichnet man den Bereich, in dem sich die Art entwickeln und fortpflanzen kann. Die Randbereiche zwischen Minimum bzw. Optimum und ökologischer Potenz nennt man Pessima.
Ökologische und physiologische Potenz – Unterscheidung
Neben der ökologischen Potenz gibt es noch die physiologische Potenz. Die physiologische Potenz erweitert die ökologische Potenz und zeigt, in welchen tatsächlichen Lebensräumen eine Art leben könnte, wenn es keine Konkurrenten geben würde. Sie gibt den Toleranzbereich einer Art auf einen bestimmten Faktor an ohne Berücksichtigung der Konkurrenz. In die ökologische Potenz hingegen gehen alle Umweltfaktoren, also auch die Konkurrenten, mit ein.
Ökologische Potenz – Beispiele
Um ein besseres Verständnis für die ökologische Potenz zu bekommen, schauen wir uns Beispiele mit verschiedenen Baumarten an.
Die Rotbuche
Rotbuchen wachsen sowohl auf nassen als auch auf trockenen Böden. Da sie große Schwankungen des Umweltfaktors Bodenfeuchte vertragen, haben die Rotbuchen diesbezüglich einen breiten Toleranzbereich. Lebewesen mit einem breiten Toleranzbereich werden als euryök oder eurypotent bezeichnet.
Die Schwarzerle
Schwarzerlen kommen nur an nassen Standorten vor, wie beispielsweise an Flüssen oder Seen. Im Vergleich zur Rotbuche hat die Schwarzerle in Bezug auf den Umweltfaktor Bodenfeuchte einen engeren Toleranzbereich. Daher werden sie auch als stenök oder stenopotent bezeichnet.
Die Steineiche
Die Steineiche hat in Bezug zum Umweltfaktor Bodenfeuchte ebenfalls einen engen Toleranzbereich. Bevorzugt wird ein trockener Standort, sodass man Steineichen nicht in der Nähe von Gewässern findet.
Zum besseren Verständnis kannst du dir die Toleranzkurven der ökologischen Potenz für die Rotbuche und die Schwarzerle noch einmal in der Abbildung ansehen. Für beide Baumarten ist der jeweilige Präferenzbereich der ökologischen Potenz für den Umweltfaktor Bodenfeuchte schraffiert. Zusätzlich kannst du das Optimum und den Präferenzbereich der entsprechenden Baumart ansehen.
Zusammenfassung zur ökologischen Potenz
Du hast nun anhand von verschiedenen Beispielen gelernt, welche wichtige Rolle die ökologische Potenz in der Biologie spielt. Die wichtigsten Begriffe fassen wir dir noch einmal stichpunktartig zusammen:
- ökologische Potenz (ökologische Amplitude): gibt den Bereich eines bestimmten Umweltfaktors an, in dem eine Art unter Berücksichtigung von Konkurrenten überleben und sich fortpflanzen kann
- physiologische Potenz: gibt den tatsächlichen Bereich eines Umweltfaktors an, in dem eine Art überleben kann. Konkurrenten werden nicht mit einbezogen. Die physiologische Potenz hat daher einen breiteren Toleranzbereich als die ökologische Potenz.
- abiotische Umweltfaktoren: beziehen sich auf die unbelebte Umwelt (Licht, Feuchtigkeit, Temperatur etc.)
- biotische Umweltfaktoren: beziehen sich auf die belebte Umwelt (Fressfeinde, Konkurrenten etc.)
- Wirkungsgesetz der Umweltfaktoren: besagt, dass der limitierende Faktor das Vorkommen und Überleben einer Art bestimmt
Du kennst nun den Unterschied zwischen ökologischer und physiologischer Potenz und kannst Toleranzkurven für ökologische Potenzen interpretieren. Nun kannst auch du die ökologische Potenz leicht erklären. Zur Überprüfung deines Wissens kannst du die nachfolgenden Aufgaben und Arbeitsblätter bearbeiten.
Transkript Ökologische Potenz (Vertiefungswissen)
Die Ökologische Potenz
Hallo! Wenn du einen Spaziergang gemacht hast, ist dir bestimmt schon einmal aufgefallen, dass verschiedene Pflanzen immer an bestimmten Orten wachsen.
Eine Sauerkleepflanze wächst zum Beispiel immer im Schatten und eine Schwarzerle wächst immer in feuchten Gebieten z.B. nahe eine Flusses. Andere Pflanzen wie z.B. Rotbuchen kannst du an vielen verschiedenen Orten finden. Hast Du dich schon einmal gefragt, woran das eigentlich liegt? Das hat etwas mit dem Toleranzbereich und der ökologischen Potenz der Pflanzen zu tun. Wie das genau funktioniert, lernst du in diesem Video!
Die Grundlagen der ökologischen Potenz kennst du vielleicht schon. Trotzdem wollen wir die wichtigsten Sachen hier noch einmal wiederholen. Beginnen wir mit der so genannten Toleranzkurve. Tiere und Pflanzen können in Bezug auf einen bestimmten Umweltfaktor wie z.B. Temperatur, Licht oder Feuchtigkeit in einem bestimmten Bereich dieses Umweltfaktors leben.
Dieses ist der Toleranzbereich. Er wird von Minimum und Maximum begrenzt. Dort, wo der jeweilige Organismus die höchste Vitalität oder Lebensfähigkeit besitzt, liegt das Optimum der Toleranzkurve. Allerdings bevorzugen Organismen einen bestimmten Bereich des jeweiligen Umweltfaktors, der um das Optimum herum liegt. Dieser Bereich wird als Präferenzbereich oder Präferendum bezeichnet.
In den äußeren Bereichen des Toleranzbereiches ist der jeweilige Organismus zwar lebensfähig, allerdings kann er sich hier nicht mehr fortpflanzen. Die Randbereiche werden daher als Pessimum bezeichnet.
Den Bereich, in dem sich der Organismus entwickeln und auch fortpflanzen kann, also den Bereich zwischen den beiden Pessima, bezeichnet man als ökologische Potenz. Nachdem wir jetzt die Grundlagen der ökologischen Potenz eines Organismus noch einmal wiederholt haben, wollen wir uns jetzt ein Beispiel genauer anschauen.
Kommen wir nun noch einmal auf das Beispiel in der Einleitung zurück: Rotbuchen kannst du an vielen Orten finden. Sie wachsen sowohl auf nassen als auch auf trockenen Böden. Man sagt auch, sie haben einen breiten Toleranzbereich, bei dem Minimum und Maximum der tolerierten Bodenfeuchte also weit auseinander liegen. Sie vertragen große Schwankungen hinsichtlich eines Umweltfaktors. Solche Organismen werden auch als euryök oder eurypotent bezeichnet.
Schwarzerlen findest du dagegen ausschließlich auf feuchten Böden also z.B. in der Nähe von Seen oder Flussläufen. Schwarzerlen haben einen engen Toleranzbereich. Man sagt auch, solche Arten sind stenök oder stenopotent. Ähnlich wie die Schwarzerle hat auch die Steineiche nur einen engen Toleranzbereich. Sie toleriert nur relativ trockene Böden, so dass du Steineichen nicht in der Nähe von Seen oder Flüssen findest.
Jetzt musst du dir natürlich klarmachen, dass auf einen Organismus immer mehrere Umweltfaktoren gleichzeitig einwirken. Und das sind nicht nur die abiotischen Faktoren wie Feuchtigkeit, Licht und Temperatur. Auch biotische Faktoren wie Fressfeinde oder Konkurrenz mit anderen Organismen spielen eine wichtige Rolle.
Die Schwarzerle hat z.B. gar nicht so einen kleinen Toleranzbereich wie angenommen. Sie würde auch ganz gut auf frischen oder nur leicht feuchten Boden zurecht kommen. Jedoch kann sie sich an diesen Standorten gegenüber anderen Baumarten nicht durchsetzen!
Die Lebensverhältnisse bei denen ein Organismus unter Ausschluss aller anderen Konkurrenten überleben könnte, bezeichnet man als physiologische Potenz! Diese weicht aber häufig vom tatsächlichen Verbreitungsgebiet ab. Die Schwarzerle setzt sich in er freien Natur also nur an sehr nassen Standorten gegen alle anderen Konkurrenten durch und kann nur dort existieren! Ihre ökologische Potenz ist also immer noch sehr klein.
Die Häufigkeit einer Art wird hauptsächlich von dem Faktor bestimmt, der am weitesten vom Optimum entfernt liegt. Das ist sozusagen der limitierende Faktor. Daraus ergibt sich das so genannte Wirkungsgesetz der Umweltfaktoren, welches besagt, dass das Vorkommen und Überleben einer Art immer von diesem limitierenden Faktor bestimmt wird.
So sind zum Beispiel am Boden eines ergrünten Laubwaldes im Sommer genügend Nährstoffe und Wasser in der Erde vorhanden, der limitierende Faktor für Pflanzen ist hier aber das wenige Licht, das bis zum Boden eines Laubwaldes durchdringt. Für die Boden nahen Pflanzen ist es aber lebensnotwendig. Die Pflanzen können also trotz der ausreichenden Nährstoffe und des Wassers nur wenig Fotosynthese betreiben.
Jetzt hast du vieles über die Toleranzbereiche verschiedener Pflanzen gelernt: Du hast viele Fachbegriffe kennen gelernt und weißt, dass es neben der ökologischen Potenz noch die physiologische Potenz gibt und dass viele Umweltfaktoren den Lebensraum einer Art eingrenzen. Der limitierende Faktor ist dabei immer derjenige, der am weitesten vom jeweiligen Optimum entfernt ist. Wenn du das nächste mal also einen Spaziergang durch Feld und Wald machst und siehst, dass eine Pflanze immer an einem bestimmten Ort wächst, dann weißt du jetzt ganz genau Bescheid.
Tschüss und bis zum nächsten Mal!
Ökologische Potenz (Vertiefungswissen) Übung
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Beschreibe die Begriffe „stenök“ und „euryök“ und nenne jeweils ein Beispiel.
TippsDas Wort „stenos“ stammt aus dem Griechischen und bedeutet „eng“.
LösungDie Begriffe „stenök“ und „euryök“ beschreiben die ökologische Potenz eines Organismus und beziehen sich immer auf einen Umweltfaktor. Bezüglich der Feuchtigkeit des Bodens ist die Rotbuche euryök (eurys = breit). Sie hat einen großen Toleranzbereich und demnach liegen die Grenzen ihrer ökologischen Potenz weit auseinander. Die Schwarzerle ist hingegen stenök (stenos = eng). Sie besitzt nur einen engen Toleranzbereich und kann nur in sehr feuchtem Boden konkurrenzfähig sein.
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Beschrifte das Diagramm zur „Ökologischen Potenz“.
TippsDas Maximum beschreibt die maximale Intensität eines Umweltfaktors.
LösungDas Diagramm zeigt die Intensität der Vitalität in Bezug zur Intensität eines Umweltfaktors. Ein Organismus ist nicht bei allen Ausprägungen eines Umweltfaktors gleich vital (lebendig). Er bevorzugt oft nur einen kleinen Bereich, kann jedoch auch Schwankungen ertragen. Den Bereich des Umweltfaktors, in dem sich der Organismus am vitalsten verhält, bezeichnet man als Optimum. Um diesen Bereich herum liegt der Präferenzbereich. Weicht der Umweltfaktor weiter von diesem Bereich ab, kann sich der Organismus zwar noch fortpflanzen, ist aber deutlich weniger vital. Diesen gesamten Bereich bis hin zum Optimum bezeichnet man als ökologische Potenz. Außerhalb dieses Bereiches kann sich der Organismus nicht mehr fortpflanzen und kann sogar versterben. Die Grenzen, die ein Lebewesen bezüglich eines Umweltfaktors lebensfähig erduldet, werden durch das Minimum und das Maximum begrenzt. Der gesamte Lebensbereich des Organismus wird als Toleranzbereich bezeichnet.
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Entscheide, ob die Organismen stenök oder euryök gegenüber einem bestimmten Umweltfaktor sind.
Tipps„Stenök“ stammt vom griechischem „stenos“ und bedeutet „eng“.
LösungOb ein Organismus stenök oder euryök gegenüber einem Umweltfaktor ist, ist immer eine relative Betrachtung. Wenn ein Lebewesen stenök ist, hat es einen relativ engen Toleranzbereich. Es verträgt keine großen Schwankungen dieses Umweltfaktors. Euryöke Organismen hingegen zeigen einen relativ großen Toleranzbereich auf und sind meist weit verbreitet. Dabei kommt es nicht darauf an, ob ein Organismus ein Extrem besonders gut toleriert, sondern wie weit seine ökologische Toleranz im Gesamten ausgeprägt ist. Der große Kaiserpinguin in der Antarktis überlebt sehr gut und ohne große Konkurrenz in seiner Heimat, würde am Äquator jedoch überhitzen. Der kleine Galapagos-Pinguin am Äquator würde wiederum in kälteren Regionen erfrieren. Beide Arten haben also einen eingeschränkten Toleranzbereich.
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Werte die Diagramme zur physiologischen und ökologischen Potenz der Bäume aus.
TippsReinkulturen bezeichnet Populationen der gleichen Art ohne Einfluss anderer Arten und Konkurrenten.
LösungWenn ein Lebewesen in der Natur nur an wenigen extremen Standorten vorkommt, heißt dies noch nicht, dass es nur an diesen Standorten überleben könnte. Oft leben aber verschiedene Arten in einem Ökosystem, die um die gleichen Nährstoffe konkurrieren. Dabei setzen sich langfristig jedoch nur die besser angepassten Arten durch. Man unterscheidet daher zwischen der ökologischen Potenz und der physiologischen Potenz. Die physiologische Potenz beschreibt den Bereich der Umweltfaktoren, bei denen eine Art überhaupt existieren kann. Die ökologische Potenz beschreibt hingegen den Bereich der Umweltfaktoren, in dem sich die Art auch gegen Konkurrenten durchsetzen kann. Die Rotbuche hat z.B. eine relativ große ökologische Potenz, aber nur eine relativ kleine physiologische Potenz. An den Standorten, an denen sie vorkommt, kann sie sich also sehr gut gegen andere Arten durchsetzen. Die Waldkiefer hingegen kann sich nur an extremen Standorten durchsetzen, könnte jedoch ohne Konkurrenz fast überall wachsen. Sie besitzt eine große physiologische Potenz, aber eine geringe ökologische Potenz.
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Benenne abiotische und biotische Faktoren.
TippsBiotische Faktoren gehen von lebendigen Organismen aus.
LösungDie gesamte ökologische Potenz eines Organismus wird durch verschiedene Umweltfaktoren beeinflusst. Diese unterteilen sich wiederum in abiotische und biotische Umweltfaktoren. Abiotische Faktoren gehen von nicht lebendigen Dingen aus. Das kann z.B. Lichteinstrahlung, Feuchtigkeit oder die Temperatur sein. Biotische Faktoren gehen hingegen von lebendigen Dingen aus. Hierzu zählen Fressfeinde und Konkurrenz, aber auch die Nahrung bei Tieren oder Parasiten.
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Werte das Diagramm zur Fotosyntheseleistung aus.
TippsDie $CO_2$-Aufnahme spiegelt die Fotosyntheseleistung wider.
Der $CO_2$-Gehalt der Luft ist relativ konstant.
LösungDie Fotosynthese wird vor allem durch die zwei Umweltfaktoren Licht und $CO_2$ begrenzt. Dabei verhalten sich Sonnen- und Schattenpflanzen aber durchaus unterschiedlich. Beide benötigen zunächst eine gewisse Lichtmenge, um überhaupt die Fotosynthese ablaufen zu lassen. Die Schattenpflanzen sind dabei bereits bei geringen Lichtmengen effektiv, können aber nur eine recht schlechte maximale Fotosyntheseleistung erbringen, weil sie einen höheren $CO_2$-Gehalt benötigen. Dieser ist in der Luft aber relativ konstant. Daher kann die Pflanze trotz höherer Lichtmengen keine bessere Fotosyntheseleistung erbringen. Sonnenpflanzen können auch den geringen $CO_2$-Gehalt der Luft noch zu einer sehr hohen Fotosyntheseleistung nutzen. Ihre Fotosyntheserate steigt bei höheren Lichtmengen daher immer noch weiter an, bis auch bei ihnen der $CO_2$-Gehalt zum limitierenden Faktor wird.
Ökologische Nische (Vertiefungswissen)
Abiotischer Faktor Temperatur – Einfluss auf Tiere
Ökologische Potenz (Basiswissen)
Ökologische Potenz (Vertiefungswissen)
Ökologische Nische – Ökosystem See
Extreme Lebensräume – Anpassung von Pflanzen und Tieren
Pflanzen in extremen Lebensräumen
abiotischer Faktor Licht – Einfluss auf Pflanzen
Licht als abiotischer Faktor – Anpassung der Pflanzen (Basiswissen)
Licht als abiotischer Faktor – Anpassung der Pflanzen (Vertiefungswissen)
Pflanzenbewegungen – Tropismen
Abiotischer Faktor Wasser – Einfluss auf Tiere
Abiotischer Faktor Wasser – Einfluss auf Pflanzen (Basiswissen)
abiotischer Faktor Wasser – Einfluss auf Pflanzen (Vertiefungswissen)
Bergmannsche Regel
Allensche Regel
Temperatur als abiotischer Faktor – Anpassung der Pflanzen
Abiotischer Faktor Temperatur – Einfluss auf Pflanzen
pH-Wert als abiotischer Faktor – Anpassung der Pflanzen (Basiswissen)
Salz als abiotischer Faktor – Anpassung der Tiere
Osmoregulation bei Fischen
Zeigerpflanzen – Indikator der Umwelt
Bioindikatoren – Bestimmen und Bedeutung
Pflanzen trockener und feuchter Standorte
Mineralstoffhaushalt der Pflanzen
Pinguine – Anpassung an einen besonderen Lebensraum
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sofaheld-Level
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Vokabeln
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Hallo Lshirokova,
vielen Dank für deine Frage!
Nein, die ökologische Potenz und die physiologische Potenz können nicht gleichgesetzt werden.
Die physiologische Potenz bezieht sich auf den Bereich der abiotischen Umweltbedingungen, innerhalb dessen eine Art überleben und sich entwickeln kann.
Die ökologische Potenz hingegen beschreibt die Fähigkeit einer Art, in einem bestimmten Umweltbereich zu konkurrieren und zu überleben, unter Berücksichtigung von biotischen Faktoren wie z. B. Nahrungskonkurrenz.
Obwohl die physiologische Potenz einer Art einen Einfluss auf ihre ökologische Potenz hat, sind sie nicht dasselbe. Eine Art kann beispielswese eine breite physiologische Potenz haben und in einem weiten Spektrum von Umweltbedingungen überleben, aber aufgrund von Konkurrenz mit anderen Arten in einem bestimmten ökologischen Bereich nicht gut existieren.
Ich hoffe, ich konnte dir weiterhelfen.
Liebe Grüße aus der Redaktion
Könnte die ökologische Potenz in der Toleranzkurve nicht mit der physiologischen Potenz gleichgesetzt werden, wenn nein, warum nicht?
Vielen Dank für das tolle Video :)
Hallo Sa Sta,
die ökologische Potenz gibt an, in welchem Wertebereich eines bestimmten Umweltfaktors eine Art über längere Zeit überleben und sich fortpflanzen kann. Das Optimum stellt den Wert dar, bei dem die Art die größte positive Wirkung des Umweltfaktors zeigt- also die Spitze der Toleranzkurve. Das Präferendum zeigt den gesamten Vorzugsbereich der Art für den Umweltfaktor.
Beste Grüße aus der Redaktion
Wenn möglich, bitte rasch antworten.