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4.1: Dichteunabhängiges Wachstum - Biologie

4.1: Dichteunabhängiges Wachstum - Biologie


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Dichte im Sinne der Bevölkerungsdichte gibt an, wie viele Individuen durchschnittlich pro Flächeneinheit vorhanden sind. Sie sehen vielleicht: "Die Dichte der Elche im Yellowstone-Nationalpark beträgt im Sommer etwa 10 bis 20.000." Das Symbol n wird oft für die Bevölkerungsdichte verwendet.

Im ersten Fall oben würdest du schreiben n = 4,5, der Mittelpunkt zwischen 3 und 6. Im zweiten Fall würdest du schreiben n = 15000. Aus dem Kontext sollte klar sein, um welches Gebiet es sich handelt.

Vor diesem Hintergrund sind alle folgenden Aussagen äquivalent:

  1. Die Einwohnerzahl verdoppelt sich jede Stunde. (Wie im Bakterienbeispiel des vorherigen Kapitels.)
  2. Die Bevölkerung N(t) verdoppelt sich jede Stunde. Hier wird die Anzahl der Personen durch den Buchstaben dargestellt n, und N(t) bedeutet Bevölkerung zur Zeit T. Im bakteriellen Beispiel gab es zu Beginn des Experiments ein Bakterium, als die Uhr anfing zu laufen, also würdest du schreiben n (0) = 1. Eine Stunde später hatte sich die hypothetische Population verdoppelt, also würdest du schreiben n (1) = 2. Nacheinander verdoppeln ergibt dann n (2) = 4, n (3) = 8 usw. bis nach fünf Tagen oder 120 Stunden, n (120) = 1036, oder etwas mehr – genug, um alle Ozeane der Welt zu füllen.
  3. Die Bevölkerung n verdoppelt sich jede Stunde. Oft wird das „(T )” wird der Einfachheit halber weggelassen, wobei zu beachten ist, dass die Population N eine Funktion der Zeit ist.
  4. n verdoppelt sich jede Stunde. Schon seit n stellt in diesem Fall eine Bevölkerung dar, das Wort „Bevölkerung“ wird der Kürze halber oft weggelassen.
  5. n (T + 1) = 2n (T ). Auf Englisch würde dies lauten „n von T plus 1 gleich zweimal N von T.“ Das bedeutet einfach, dass die Bevölkerung zu irgendeinem Zeitpunkt, zu jeder Zeit, T, wenn mit 2 multipliziert, ist die Population im nächsten Zeitschritt, T Plus eins.
  6. Die Bevölkerungsveränderung pro Stunde entspricht der Bevölkerungsgröße in dieser Stunde. Das mag ziemlich verwirrend klingen. Aber es bedeutet, dass der Betrag, um den die Population im Zeitschritt zunimmt, gleich der Gesamtpopulation ist. Normalerweise ist der Anstieg viel geringer, vielleicht ein paar Prozent, aber hier haben wir es mit einer schnell wachsenden Bakterienpopulation zu tun.
  7. Die Bevölkerungsveränderung pro Stunde beträgt n (T +1) minus N(t), Was ist zu sagen n (T +1)− n (T ) = 2n (T )−n (T ) = n (T ). Hier die Bevölkerung in der nächsten Stunde, n (T +1), abzüglich der Bevölkerung jetzt, n (T ), also der Bevölkerungsveränderung, ist doppelt so hoch wie die aktuelle Bevölkerung, 2n (T ), abzüglich der aktuellen Bevölkerung, n (T ) (vielleicht nicht weniger verwirrend).
  8. Die stündliche Veränderung der Bevölkerung, nennen Sie es „Delta N“ oder ∆n, istn /∆T = 2N(t)N(t) = N(t). Hier bedeutet das Symbol Delta (∆) verändern in oder der Unterschied. Alson bedeutet die Veränderung in n, undT bedeutet die Änderung von t. Also die Änderung in n pro Zeiteinheit wird geschrieben ∆n /∆T, wobei delta T ist die verwendete Zeiteinheit, z. B. Stunde oder Tag. Diese Aussage ist somit dieselbe wie die vorherige, jedoch mit Symbolen, um sie zu verkürzen.
  9. n /∆T = n. Dies bedeutet, dass die Bevölkerungsveränderung in jeder Zeiteinheit gleich der Bevölkerungsgröße selbst ist. Das liegt nur daran, dass sich die Bevölkerung mit jedem Zeitschritt verdoppelt.
  10. (frac{1}{N}, ,frac{∆N}{∆t}, =,1) Dies teilt nur beide Seiten der vorherigen Gleichung durch N und sieht vielleicht noch verwirrender aus . Im Folgenden erweist es sich jedoch als das nützlichste von allen.

Um fortzufahren, konzentrieren wir uns auf die letzte Gleichung, deren Teile in der Box unten eingefärbt sind.

In der ersten Reihe steht das „∆n = 1“ bezieht sich auf eine Veränderung der Population eines Individuums, denn Delta (∆) bedeutet Veränderung. In der zweiten Reihe steht das „∆T “ im Nenner modifiziert dies auf die Änderung in jedem Zeitschritt – in diesem Fall jede Stunde. In der dritten Reihe ist die 1/n ändert es drastisch, um die Veränderung in der Bevölkerung zu bedeuten pro Person in der Bevölkerung.

Dies könnte bedeuten, dass ein neues Individuum geboren wird, während das Elternteil weiterlebt, oder dass zwei neue Individuen geboren werden und das Elternteil stirbt oder dass sich das Elternteil in zwei Teile teilt oder andere gleichwertige Ereignisse. In diesem Modell sind diese Details Abstraktionen, die für die Projektion der Population keine Rolle spielen. Das Modell zeichnet einfach die Anzahl der Nachkommen auf, die von jedem Mitglied der Population produziert werden und die überleben, um sich fortzupflanzen. Mit 100 multipliziert ergibt dies das prozentuale Bevölkerungswachstum. Für den Menschen entspricht dies der Zahl der Kinder pro Familie, die das Erwachsenenalter erreichen. (Wenn es jedoch zwei Elternteile pro Familie gibt, muss es durch zwei geteilt werden.) Wie schnell das explodiert, haben Sie aus der Berechnung in Kapitel 3 gesehen.


Unterschied zwischen dichteabhängig und dichteunabhängig

Das Bevölkerungswachstum wird von jeder Nation der Welt sorgfältig beobachtet und untersucht. Denn jede Veränderung der Einwohnerzahl kann sehr große Auswirkungen auf die Wirtschaft eines Landes sowie auf die Umwelt haben.
Bevölkerungswachstum wird nicht nur in der menschlichen Bevölkerung beobachtet, sondern auch in der Populationsökologie von Pflanzen und Tieren. Die Analyse und Untersuchung des Bevölkerungswachstums ist wichtig für das Gleichgewicht des Ökosystems.

Es werden verschiedene Faktoren herangezogen, um festzustellen, ob die Erde trotz des Aussterbens mehrerer Arten und der Überbevölkerung einiger Arten ihr Bevölkerungswachstum aufrechterhalten kann. Es gibt zwei Faktoren, die wichtig sind, um zu bestimmen, wie eine bestimmte Population dichteabhängige Faktoren und dichteunabhängige Faktoren wächst oder abnimmt.
Dichteabhängige Faktoren sind diejenigen, die für die Regulierung der Population im Verhältnis zu ihrer Dichte verantwortlich sind, wie Konkurrenz, Prädation und Krankheiten. Es wirkt normalerweise in einer großen Population und führt dazu, dass die Population entweder zunimmt oder abnimmt, je nachdem, wie sie sich auf das Ökosystem auswirkt.

Zum Beispiel kann eine riesige Bevölkerung die natürlichen Ressourcen und das Nahrungsangebot eines Gebiets erschöpfen. Dies führt zu einem Mangel an diesen notwendigen Elementen, wodurch das Gebiet nicht in der Lage ist, seine Bevölkerung zu versorgen, und wird schließlich zu einer Verringerung der Bevölkerung des Gebiets aufgrund von Hunger, Durst und Witterungseinflüssen führen, wenn keine Unterkunft verfügbar ist.
Dichteunabhängige Faktoren hingegen sind solche, die die Bevölkerung regulieren, ohne ihre Dichte zu berücksichtigen, wie beispielsweise Naturkatastrophen und das Wetter. Es funktioniert sowohl in großen als auch in kleinen Populationen und basiert nicht auf der Bevölkerungsdichte.

Naturkatastrophen wie Überschwemmungen, Brände, Stürme, Dürren, extreme Temperaturen sowie die Störung und der Zerfall des natürlichen Lebensraums von Organismen können zu einem Rückgang ihrer Population führen, egal wie groß oder klein sie ist. Buschbrände können den Lebensraum vieler Tierarten schädigen. Einige können direkt durch das Feuer sterben, aber andere, die es überleben, werden auch aufgrund von Nahrungs- und Wassermangel sowie des Fehlens einer Unterkunft für sie sterben.
Dichteunabhängige Faktoren wirken von selbst und ändern sich nicht entsprechend ihrer Dichte, im Gegensatz zu dichteabhängigen Faktoren, die entsprechend der Bevölkerungsdichte variieren, die von ihren Zuwachsraten und Verlustraten abhängt.
Sowohl die Dichteabhängigkeit als auch die Dichteunabhängigkeit können bei der Bestimmung und Analyse des Bevölkerungswachstums zusammen auftreten. Die Dichteabhängigkeit kann getestet werden, indem die Beziehung zwischen der Wachstumsrate und der Dichte einer bestimmten Population analysiert wird.

1. Dichteabhängige Faktoren sind diejenigen, die das Wachstum einer Bevölkerung in Abhängigkeit von ihrer Dichte regulieren, während dichteunabhängige Faktoren diejenigen sind, die das Bevölkerungswachstum regulieren, ohne von ihrer Dichte abhängig zu sein.
2. Beispiele für dichteabhängige Faktoren sind Nahrung, Unterkunft, Raub, Konkurrenz und Krankheiten, während Beispiele für dichteunabhängige Faktoren Naturkatastrophen wie Überschwemmungen, Brände, Tornados, Dürren, extreme Temperaturen und die Störung des Lebensraums lebender Organismen sind.
3. Dichteabhängige Faktoren wirken normalerweise in großen Populationen, während dichteunabhängige Faktoren sowohl in großen als auch in kleinen Populationen wirken.
4. Dichteunabhängige Faktoren wirken von selbst, während dichteabhängige Faktoren von den Gewinn- und Verlustraten abhängen.


19.2 Bevölkerungswachstum und Regulierung

Populationsökologen verwenden eine Vielzahl von Methoden, um die Populationsdynamik zu modellieren. Ein genaues Modell sollte in der Lage sein, die in einer Population auftretenden Veränderungen zu beschreiben und zukünftige Veränderungen vorherzusagen.

Bevölkerungswachstum

Die beiden einfachsten Modelle des Bevölkerungswachstums verwenden deterministische Gleichungen (Gleichungen, die zufällige Ereignisse nicht berücksichtigen), um die Änderungsrate der Bevölkerungsgröße im Laufe der Zeit zu beschreiben. Das erste dieser Modelle, das exponentielle Wachstum, beschreibt theoretische Populationen, deren Zahl ohne Begrenzungen ihres Wachstums wächst. Das zweite Modell, das logistische Wachstum, setzt dem reproduktiven Wachstum Grenzen, die mit zunehmender Bevölkerungsgröße intensiver werden. Keines der Modelle beschreibt adäquat natürliche Populationen, aber sie bieten Vergleichspunkte.

Exponentielles Wachstum

Charles Darwin wurde in seiner Theorie der natürlichen Auslese stark vom englischen Geistlichen Thomas Malthus beeinflusst. Malthus veröffentlichte 1798 ein Buch, in dem es heißt, dass Bevölkerungen mit unbegrenzten natürlichen Ressourcen sehr schnell wachsen, was ein exponentielles Wachstum darstellt, und dass das Bevölkerungswachstum dann abnimmt, wenn die Ressourcen erschöpft sind, was auf ein logistisches Wachstum hinweist.

Das beste Beispiel für exponentielles Wachstum bei Organismen sind Bakterien. Bakterien sind Prokaryoten, die sich hauptsächlich durch binäre Spaltung vermehren. Diese Teilung dauert bei vielen Bakterienarten etwa eine Stunde. Werden 1000 Bakterien in eine große Flasche mit reichlich Nährstoffen gegeben (damit die Nährstoffe nicht schnell erschöpft sind), verdoppelt sich die Bakterienzahl bereits nach einer Stunde von 1000 auf 2000. In einer weiteren Stunde teilt sich jedes der 2000 Bakterien und produziert 4000 Bakterien. Nach der dritten Stunde sollten sich 8000 Bakterien im Kolben befinden. Das wichtige Konzept des exponentiellen Wachstums besteht darin, dass die Wachstumsrate – die Zahl der Organismen, die in jeder reproduktiven Generation hinzugefügt werden – selbst zunimmt, d. h. die Populationsgröße nimmt immer stärker zu. Nach 24 dieser Zyklen wäre die Population von 1000 auf über 16 Milliarden Bakterien angestiegen. Wenn die Bevölkerungszahl, n, über der Zeit aufgetragen, ergibt sich eine J-förmige Wachstumskurve (Abbildung 19.5ein).

Das Bakterien-in-einem-Kolben-Beispiel ist nicht wirklich repräsentativ für die reale Welt, in der die Ressourcen normalerweise begrenzt sind. Wenn eine Art jedoch in einen neuen Lebensraum eingeführt wird, den sie für geeignet hält, kann sie für eine Weile exponentiell wachsen. Im Fall der Bakterien im Kolben sterben einige Bakterien während des Experiments ab und vermehren sich daher nicht, daher wird die Wachstumsrate von einer maximalen Rate, bei der keine Mortalität auftritt, verringert. Die Wachstumsrate einer Bevölkerung wird im Wesentlichen durch Subtraktion der Sterberate bestimmt. D, (Anzahl der Organismen, die während eines Intervalls sterben) aus der Geburtenrate , B, (Anzahl der Organismen, die während eines Intervalls geboren werden). Die Wachstumsrate lässt sich in einer einfachen Gleichung ausdrücken, die die Geburten- und Sterberaten zu einem einzigen Faktor zusammenfasst: R. Dies wird in der folgenden Formel dargestellt:

Der Wert von R kann positiv sein, was bedeutet, dass die Bevölkerungsgröße zunimmt (die Änderungsrate ist positiv) oder negativ, was bedeutet, dass die Bevölkerungsgröße abnimmt, oder null, in diesem Fall bleibt die Bevölkerungsgröße unverändert, ein Zustand, der als Nullpopulationswachstum bekannt ist.

Logistisches Wachstum

Ausgedehntes exponentielles Wachstum ist nur möglich, wenn unendlich viele natürliche Ressourcen zur Verfügung stehen, dies ist in der realen Welt nicht der Fall. Charles Darwin erkannte diese Tatsache in seiner Beschreibung des „Kampfes ums Dasein“, der besagt, dass Individuen (mit Mitgliedern ihrer eigenen oder anderen Spezies) um begrenzte Ressourcen konkurrieren. Die Erfolgreichen überleben eher und geben die Eigenschaften, die sie erfolgreich gemacht haben, schneller an die nächste Generation weiter (natürliche Selektion). Um die Realität begrenzter Ressourcen zu modellieren, haben Populationsökologen das logistische Wachstumsmodell entwickelt.

Tragfähigkeit und das Logistikmodell

In der realen Welt mit ihren begrenzten Ressourcen kann sich das exponentielle Wachstum nicht unbegrenzt fortsetzen. Exponentielles Wachstum kann in Umgebungen auftreten, in denen es nur wenige Individuen und reichlich Ressourcen gibt, aber wenn die Anzahl der Individuen groß genug wird, werden die Ressourcen erschöpft und die Wachstumsrate verlangsamt sich. Schließlich wird die Wachstumsrate ein Plateau erreichen oder abflachen (Abbildung 19.5 .).B). Diese Populationsgröße, die durch die maximale Populationsgröße bestimmt wird, die eine bestimmte Umgebung aushalten kann, wird als Tragfähigkeit bezeichnet oder K. In realen Populationen überschreitet eine wachsende Bevölkerung oft ihre Tragfähigkeit, und die Sterberate steigt über die Geburtenrate hinaus, wodurch die Populationsgröße auf die Tragfähigkeit oder darunter zurückgeht. Die meisten Populationen schwanken normalerweise wellenförmig um die Tragfähigkeit, anstatt direkt an ihr zu existieren.

Die zur Berechnung des logistischen Wachstums verwendete Formel fügt die Tragfähigkeit als dämpfende Kraft in die Wachstumsrate ein. Der Ausdruck "Kn” ist gleich der Anzahl von Individuen, die zu einem bestimmten Zeitpunkt zu einer Population hinzugefügt werden können, und “Kn" geteilt durch "K“ ist der Bruchteil der Tragfähigkeit, der für weiteres Wachstum zur Verfügung steht. Somit wird das exponentielle Wachstumsmodell durch diesen Faktor eingeschränkt, um die logistische Wachstumsgleichung zu generieren:

Beachten Sie, dass wenn n fast null ist, ist die Menge in Klammern fast gleich 1 (oder K/K) und das Wachstum ist nahezu exponentiell. Wenn die Bevölkerungsgröße der Tragfähigkeit entspricht, oder n = K, die Menge in Klammern ist gleich Null und das Wachstum ist gleich Null. Ein Graph dieser Gleichung (logistisches Wachstum) ergibt die S-förmige Kurve (Abbildung 19.5B). Es ist ein realistischeres Modell des Bevölkerungswachstums als das exponentielle Wachstum. Es gibt drei verschiedene Abschnitte zu einer S-förmigen Kurve. Anfangs ist das Wachstum exponentiell, da nur wenige Individuen und reichlich Ressourcen zur Verfügung stehen. Wenn dann die Ressourcen knapper werden, sinkt die Wachstumsrate. Schließlich pendelt sich die Wachstumsrate bei der Tragfähigkeit der Umwelt ein, wobei sich die Bevölkerungszahl im Laufe der Zeit kaum verändert.

Rolle des intraspezifischen Wettbewerbs

Das Logistikmodell geht davon aus, dass jedes Individuum innerhalb einer Population den gleichen Zugang zu Ressourcen und damit die gleichen Überlebenschancen hat. Für Pflanzen sind die Menge an Wasser, Sonnenlicht, Nährstoffen und Platz zum Wachsen die wichtigsten Ressourcen, während bei Tieren Nahrung, Wasser, Unterkunft, Nistplatz und Partner wichtige Ressourcen sind.

In der realen Welt bedeutet die phänotypische Variation zwischen Individuen innerhalb einer Population, dass einige Individuen besser an ihre Umwelt angepasst sind als andere. Die daraus resultierende Konkurrenz um Ressourcen zwischen Populationsmitgliedern derselben Art wird als intraspezifische Konkurrenz bezeichnet. Die intraspezifische Konkurrenz kann Populationen, die weit unter ihrer Tragfähigkeit liegen, nicht beeinträchtigen, da die Ressourcen reichlich vorhanden sind und alle Individuen erhalten können, was sie brauchen. Mit zunehmender Bevölkerungszahl verschärft sich dieser Wettbewerb jedoch. Darüber hinaus kann die Ansammlung von Abfallprodukten die Tragfähigkeit in einer Umgebung verringern.

Beispiele für logistisches Wachstum

Hefe, ein mikroskopisch kleiner Pilz, der zur Herstellung von Brot und alkoholischen Getränken verwendet wird, zeigt im Reagenzglas die klassische S-förmige Kurve (Abbildung 19.6 .).ein). Sein Wachstum verlangsamt sich, wenn die Bevölkerung die für das Wachstum notwendigen Nährstoffe aufbraucht. In der realen Welt gibt es jedoch Variationen dieser idealisierten Kurve. Beispiele in Wildpopulationen sind Schafe und Seehunde (Abbildung 19.6B). In beiden Beispielen überschreitet die Populationsgröße kurzzeitig die Tragfähigkeit und fällt danach wieder unter die Tragfähigkeit. Diese Fluktuation der Populationsgröße tritt weiterhin auf, da die Population um ihre Tragfähigkeit schwankt. Aber auch bei dieser Oszillation bestätigt sich das logistische Modell.

Visuelle Verbindung

Wenn die Hauptnahrungsquelle von Robben aufgrund von Umweltverschmutzung oder Überfischung zurückgeht, welche der folgenden Situationen würde wahrscheinlich eintreten?

  1. Die Tragfähigkeit der Robben würde abnehmen, ebenso die Robbenpopulation.
  2. Die Tragfähigkeit der Robben würde abnehmen, aber die Robbenpopulation würde gleich bleiben.
  3. Die Zahl der Robbentoten würde steigen, aber auch die Zahl der Geburten würde steigen, sodass die Populationsgröße gleich bleiben würde.
  4. Die Tragfähigkeit der Robben würde gleich bleiben, aber die Robbenpopulation würde abnehmen.

Bevölkerungsdynamik und Regulierung

Das logistische Modell des Bevölkerungswachstums ist zwar für viele natürliche Populationen gültig und ein nützliches Modell, aber es ist eine Vereinfachung der Bevölkerungsdynamik in der realen Welt. Im Modell ist implizit, dass sich die Tragfähigkeit der Umgebung nicht ändert, was nicht der Fall ist. Die Tragfähigkeit variiert jährlich. Einige Sommer sind zum Beispiel heiß und trocken, während andere in vielen Gegenden kalt und nass sind, die Tragfähigkeit im Winter ist viel geringer als im Sommer. Auch Naturereignisse wie Erdbeben, Vulkanausbrüche und Brände können eine Umgebung und damit ihre Tragfähigkeit verändern. Darüber hinaus existieren Populationen normalerweise nicht isoliert. Sie teilen sich die Umwelt mit anderen Arten und konkurrieren mit ihnen um die gleichen Ressourcen (interspezifische Konkurrenz). Diese Faktoren sind auch wichtig, um zu verstehen, wie eine bestimmte Population wachsen wird.

Das Bevölkerungswachstum wird auf verschiedene Weise reguliert. Diese werden in dichteabhängige Faktoren eingeteilt, bei denen die Bevölkerungsdichte die Wachstumsrate und Sterblichkeit beeinflusst, und dichteunabhängige Faktoren, die unabhängig von der Bevölkerungsdichte eine Sterblichkeit in einer Bevölkerung verursachen. Vor allem Wildbiologen wollen beide Arten verstehen, weil ihnen dies hilft, Populationen zu managen und das Aussterben oder die Überbevölkerung zu verhindern.

Dichteabhängige Regulierung

Die meisten dichteabhängigen Faktoren sind biologischer Natur und umfassen Prädation, inter- und intraspezifische Konkurrenz und Parasiten. Je dichter eine Population ist, desto höher ist in der Regel die Sterblichkeitsrate. Während der intra- und interspezifischen Konkurrenz sind beispielsweise die Reproduktionsraten der Arten normalerweise niedriger, was die Wachstumsrate ihrer Populationen verringert. Darüber hinaus erhöht eine geringe Beutedichte die Sterblichkeit seines Räubers, da es schwieriger ist, seine Nahrungsquelle zu finden. Wenn die Bevölkerung dichter ist, breiten sich auch Krankheiten unter den Mitgliedern der Bevölkerung schneller aus, was sich auf die Sterblichkeitsrate auswirkt.

Die dichteabhängige Regulation wurde in einem natürlichen Experiment mit Wildeselpopulationen an zwei Standorten in Australien untersucht. 2 An einem Standort wurde die Population durch ein Bevölkerungskontrollprogramm reduziert, die Population am anderen Standort erhielt keine Einmischung. Der Plot mit hoher Dichte war doppelt so dicht wie der Plot mit niedriger Dichte. Von 1986 bis 1987 zeigte die Parzelle mit hoher Dichte keine Änderung der Eseldichte, während die Parzelle mit niedriger Dichte eine Zunahme der Eseldichte aufwies. Der Unterschied in den Wachstumsraten der beiden Populationen wurde durch die Sterblichkeit verursacht, nicht durch einen Unterschied in den Geburtenraten. Die Forscher fanden heraus, dass die Zahl der Nachkommen, die von jeder Mutter geboren wurden, nicht von der Dichte beeinflusst wurde. Die Wachstumsraten in den beiden Populationen waren vor allem aufgrund der Jugendsterblichkeit, die durch die Unterernährung der Mutter aufgrund knapper hochwertiger Nahrung in der dichten Population verursacht wurde, unterschiedlich. Abbildung 19.7 zeigt den Unterschied der altersspezifischen Sterblichkeiten in den beiden Populationen.

Dichteunabhängige Regulation und Interaktion mit dichteabhängigen Faktoren

Viele Faktoren, die typischerweise physischer Natur sind, verursachen die Sterblichkeit einer Population, unabhängig von ihrer Dichte. Zu diesen Faktoren gehören Wetter, Naturkatastrophen und Umweltverschmutzung. Ein einzelnes Reh wird bei einem Waldbrand getötet, unabhängig davon, wie viele Rehe sich gerade in diesem Gebiet aufhalten. Seine Überlebenschancen sind bei hoher oder niedriger Bevölkerungsdichte gleich. Das gleiche gilt für kaltes Winterwetter.

In realen Situationen ist die Bevölkerungsregulierung sehr kompliziert und dichteabhängige und unabhängige Faktoren können interagieren. Eine dichte Bevölkerung, die aufgrund einer dichteunabhängigen Ursache eine Sterblichkeit erleidet, wird sich anders erholen können als eine dünnbesiedelte Bevölkerung. Zum Beispiel erholt sich eine Hirschpopulation, die von einem harten Winter betroffen ist, schneller, wenn mehr Hirsche übrig sind, die sich fortpflanzen können.

Evolution-Verbindung

Warum ist das Wollmammut ausgestorben?

Wollige Mammuts begannen vor etwa 10.000 Jahren auszusterben, kurz nachdem Paläontologen glaubten, dass Menschen, die sie jagen konnten, damit begannen, Nordamerika und Nord-Eurasien zu kolonisieren (Abbildung 19.8). Eine Mammut-Population überlebte auf der Wrangel-Insel im Ostsibirischen Meer und war bis 1700 v. Chr. von menschlichem Kontakt isoliert. Wir wissen viel über diese Tiere aus Kadavern, die im Eis Sibiriens und anderer nördlicher Regionen gefroren gefunden wurden.

Es wird allgemein angenommen, dass der Klimawandel und die menschliche Jagd zu ihrem Aussterben geführt haben. Eine Studie aus dem Jahr 2008 schätzte, dass der Klimawandel die Reichweite des Mammuts von 3.000.000 Quadratmeilen vor 42.000 Jahren auf 310.000 Quadratmeilen vor 6.000 Jahren reduziert hat. 3 Durch archäologische Beweise von Tötungsstätten ist auch gut dokumentiert, dass Menschen diese Tiere gejagt haben. Eine Studie aus dem Jahr 2012 kam zu dem Schluss, dass kein einzelner Faktor ausschließlich für das Aussterben dieser großartigen Kreaturen verantwortlich war. 4 Neben dem Klimawandel und der Verkleinerung des Lebensraums zeigten Wissenschaftler einen weiteren wichtigen Faktor für das Aussterben des Mammuts in der Wanderung menschlicher Jäger über die Beringstraße nach Nordamerika während der letzten Eiszeit vor 20.000 Jahren.

Die Aufrechterhaltung stabiler Populationen war und ist sehr komplex, wobei viele interagierende Faktoren das Ergebnis bestimmen. Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass auch der Mensch ein Teil der Natur ist. Einst haben wir nur mit primitiver Jagdtechnologie zum Niedergang einer Art beigetragen.

Demografiebasierte Bevölkerungsmodelle

Populationsökologen haben die Hypothese aufgestellt, dass sich bei Arten Charakteristika entwickeln können, die zu besonderen Anpassungen an ihre Umwelt führen. Diese Anpassungen wirken sich auf die Art des Populationswachstums aus, das ihre Arten erfahren. Merkmale der Lebensgeschichte wie Geburtenraten, Alter bei der ersten Reproduktion, Anzahl der Nachkommen und sogar Sterberaten entwickeln sich ebenso wie Anatomie oder Verhalten und führen zu Anpassungen, die das Bevölkerungswachstum beeinflussen. Populationsökologen haben ein Kontinuum lebensgeschichtlicher „Strategien“ mit K-ausgewählte Arten an einem Ende und R-ausgewählte Arten auf der anderen Seite. K-ausgewählte Arten sind an stabile, vorhersehbare Umgebungen angepasst. Populationen von K-ausgewählte Arten neigen dazu, nahe ihrer Tragfähigkeit zu existieren. Diese Arten neigen dazu, größere, aber weniger Nachkommen zu haben und tragen große Mengen an Ressourcen zu jedem Nachkommen bei. Elefanten wären ein Beispiel für a K-ausgewählte Arten. R-ausgewählte Arten sind an instabile und unvorhersehbare Umgebungen angepasst. Sie haben viele kleine Nachkommen. Tiere, die R-Ausgewählte bieten den Nachkommen nicht viele Ressourcen oder elterliche Fürsorge, und die Nachkommen sind bei der Geburt relativ autark. Beispiele von R-Ausgewählte Arten sind wirbellose Meerestiere wie Quallen und Pflanzen wie der Löwenzahn. Die beiden extremen Strategien befinden sich an zwei Enden eines Kontinuums, auf dem reale Lebensgeschichten von Arten existieren werden. Darüber hinaus müssen sich Strategien zur Lebensgeschichte nicht als Suiten entwickeln, sondern können sich unabhängig voneinander entwickeln, sodass jede Art einige Merkmale aufweisen kann, die in Richtung des einen oder anderen Extrems tendieren.


Dichteabhängig Vs. Dichteunabhängige Faktoren

Ein limitierender Faktor kann biotisch (bezogen auf lebende Organismen) oder abiotisch (ein nicht lebender Bestandteil der Umwelt) sein. Weiterhin werden diese Faktoren in zwei Typen eingeteilt: dichteabhängige Begrenzungsfaktoren und dichteunabhängige Begrenzungsfaktoren.

Dichteabhängige Faktoren

Dichteabhängige Faktoren sind solche, die von der Bevölkerungsdichte abhängen. Dies sind die Faktoren, deren Auswirkungen auf die Bevölkerung je nach Bevölkerungsdichte variieren. Dazu gehören die Verfügbarkeit von Nahrung, Konkurrenz, Raub, Parasitismus, Krankheiten usw.

Dichteunabhängige Faktoren

Dichteunabhängige Faktoren sind diejenigen, die nicht von der Bevölkerungsdichte abhängen. Sie wirken sich auf die Art aus, unabhängig davon, wie dicht die Population ist. Dazu gehören Naturkatastrophen wie Überschwemmungen, Dürren, Tornados usw., das Klima und sogar menschliche Aktivitäten.

Beispiele

Dichteabhängige Faktoren

Wettbewerb: Wenn die Bevölkerungsdichte hoch ist, wird es mehr Konkurrenz um Nahrung und andere Ressourcen geben. Es wird schließlich zu Hunger, geringer Reproduktionsrate und sogar Migration führen, wobei Arten nach günstigen Bedingungen in anderen Regionen suchen.

Krankheiten: Bei hoher Dichte breiten sich Krankheiten schneller aus und mehr Individuen sind betroffen.

Dichteunabhängige Faktoren

Extremes Wetter: Wenn sich das Wetter drastisch ändert, tragen sogar einheimische Arten die Hauptlast. Steigen beispielsweise die Temperaturen in den Tropen an, dann verdunsten Seen, was wiederum eine Katastrophe für Wasserlebewesen bedeutet.

Klima:In Wüsten und Polargebieten, wo das Klima alles andere als günstig ist, ist die Artenzahl gering.

Was zu folgern

Dichteabhängige Faktoren

Dichteabhängige Faktoren spielen erst ab einer bestimmten Populationsgröße eine Rolle. Größere Bevölkerung, stärkere Wirkung.

Dichteunabhängige Faktoren

Dichteunabhängige Faktoren haben keine Größenbeschränkung. Sie sind sowohl bei großen Populationen als auch bei kleinen Populationen wirksam.

Ohne diese limitierenden Faktoren wäre eine Regulierung der Population nicht möglich gewesen, was wiederum das ökologische Gleichgewicht gestört hätte. Trotzdem ist das ökologische Gleichgewicht immer noch bedroht, und dieses Mal kommt die Bedrohung von keinem Geringeren als dem Homo sapiens – der selbsternannten intelligentesten oder am weitesten entwickelten Spezies auf dem Planeten.

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Gemeinschaft

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Nachhaltigkeit

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4) Biologische Moleküle

Ein Nährstoff ist eine Substanz, die für Wachstum, Reparatur und Stoffwechsel benötigt wird. Die drei wichtigsten Nährstoffe sind:

Diese Nährstoffe sind alle Beispiele für organische Chemikalien. Das bedeutet, dass sie alle Kohlenstoffatome enthalten,

kovalent an die Atome anderer Elemente gebunden.

  • Kann einfache, lösliche Zucker oder komplexe Stoffe wie Stärke und Zellulose sein
  • Alle enthalten nur C,H,O
  • Glukose – C6H12O6

Monosaccharide – Zucker mit einem einzigen Kohlenstoffring, zB. Glukose, Fruktose.

Disaccharid – Zucker mit zwei Kohlenstoffringen, zB. Maltose, Saccharose.

Polysaccharid – viele Glukosemoleküle verbunden, z. Glykogen (in Tieren gefunden), Stärke (in Pflanzen enthalten).

Zellulose – besteht aus noch längeren Ketten von Glucosemolekülen.

Mono- und Disaccharide sind in Wasser gut löslich.

Polysaccharide sind in Wasser nicht leicht löslich.

Strukturproteine: Proteine, die zur Struktur der Zellen beitragen, z. zu den Zellmembranen, den Mitochondrien, Ribosomen und Chromosomen.

Enzyme: Kontrollieren Sie die chemischen Reaktionen, die die Zelle am Leben erhalten. Vorkommen in den Membransystemen, in den Mitochondrien, in speziellen Vakuolen und im flüssigen Teil des Zytoplasmas.

Proteine ​​sind große Moleküle, die aus kleineren Einheiten von Aminosäuren.

Lipide sind große Moleküle, die aus kleineren Einheiten von Fettsäuren und Glycerin.

Test auf Stärke – Stärke wird nachgewiesen mit Jodlösung. Das dreht sich Blau Schwarz in Gegenwart von Stärke.

Test auf reduzierenden Zucker – Reduzierender Zucker wird nachgewiesen mit Benedikts Lösung. Die Lösung wird

Wechsel von klar Blau zu bewölkt Grün, dann Gelb und schließlich zu a rot Niederschlag von Kupferoxid.

Test auf Protein – Proteine ​​werden nachgewiesen mit Biuret-Reagenz. Das dreht sich Violett Farbe, wenn mit Protein gemischt.

Test auf Lipide – Lipide werden mit dem Emulsionstest.

  1. die Prüfsubstanz wird mit 5 cm^3 Ethanol vermischt
  2. eine gleiche Menge destilliertes Wasser wird hinzugefügt
  3. eine milchig-weiße Emulsion bildet sich, wenn die Prüfsubstanz Lipide enthält

Test auf Vitamin C – Vit. C wird mit dem erkannt DCIP-Test.

  1. 2 cm^3 frischen Zitronensaft in eine Plastikspritze aufziehen
  2. In ein Reagenzglas mit 2 cm^3 einer 0,1%igen DCPIP-Lösung (einem blauen Farbstoff) geben. Das DCPIP wird plötzlich farblos, wenn der Saft hinzugefügt wird. Beachten Sie die hinzugefügte Saftmenge
  1. Wiederholen Sie das Experiment, aber mit Orangensaft in der Spritze. Wenn mehr Orangensaft benötigt wird, um das DCPIP zu entfärben, muss der Orangensaft weniger Vitamin C . enthalten
  • Es gibt etwa 20 verschiedene Aminosäuren in tierischem Protein, darunter Alanin, Leucin, Valin, Glutamin, Cystein, Glycin und Lysin.
  • Ein kleines Proteinmolekül könnte aus einer Kette bestehen, die aus etwa hundert Aminosäuren besteht.
  • Jeder Proteintyp hat seine Aminosäuren in einer bestimmten Reihenfolge angeordnet.
  • Die Aminosäurekette eines Proteins nimmt durch die Vernetzung eine besondere Form an.
  • Vernetzungsform zwischen Aminosäuren, die keine Nachbarn sind.

Die Form und Struktur eines Proteinmoleküls hat einen sehr wichtigen Einfluss auf seine Reaktionen mit Stoffen.

Denaturieren – when a protein is heated over 50’C, the cross-linkages in its molecules break down the protein molecules lose their shape and will not usually regain it even when cooled. Eg. Egg white.

  • Made up of long chains of nucleotides, forming into two strands.
  • EIN Nucleotide is a 5-carbon sugar molecule joined to a phosphate group (-PO3) and an organic base
  • In DNA the sugar is deoxyribose
  • The organic base is either adenine (A), thymine (T), cytosine (C) or guanine (G).

The nucleotides are joined by their phosphate groups to form long chain, often thousands of nucleotides long. The phosphate and sugar molecules are the same all the way down the chain but the bases may be any one of the four listed.

The DNA in a chromosome consist of two strands (chains of nucleotides) held together by chemical bonds between the bases.

The size of the molecules ensures that A always pairs with T, and C pairs with G.


Fähigkeiten

Data on the critical and distinctive skills necessary for those working in the Biology field from the Bureau of Labor Statistics. Biology majors need many skills, but most especially Reading Comprehension. The revealed comparative advantage (RCA) shows that Biology majors need more than the average amount of Programming, Science, and Quality Control Analysis.

These two visualizations, one a radial chart and one a bar chart, show the same information, a rating of how necessary the following skills are for Biology majors. Toggle between "value" and "RCA" to see the absolute rating of that skill (value) and the revealed comparative advantage (RCA), or how much greater or lesser that skill's rating is than the average. The longer the bar or the closer the line comes to the circumference of the circle, the more important that skill is. The importance of Programming is very distinctive for majors, but the Reading Comprehension, Critical Thinking, and Active Listening are the three most important skills for people in the field.


What are 4 density dependent limiting factors?

Die density dependent factors sind Faktoren whose effects on the size or growth of the population vary with the population Dichte. Es gibt viele Arten von density dependent limiting factors such as availability of food, predation, disease, and migration. However the main Faktor is the availability of food.

Also Know, what are three density dependent limiting factors? Aufführen three density-dependent factors und three density-independent Faktoren das kann Grenze the growth of a population. Dichte-dependent factors: competition, predation, parasitism, and disease. Dichte-independent Faktoren: natural disasters, seasonal cycles, unusual weather, and human activity.

Just so, what are some density dependent factors?

Dichte-dependent factors include competition, predation, parasitism and disease.

What are density dependent and independent factors?

Dichte-independent factors, such as weather and climate, exert their influences on population size regardless of the population's Dichte. In contrast, the effects of Dichte-dependent factors intensify as the population increases in size. For example, some diseases spread faster in populations where individuals live&hellip


4.1: Density-independent growth - Biology

1. Microscopic floating algae in the ocean are important because
A. They provide large quantities of CO2 to the atmosphere
B. They provide large quantities of O2 to the atmosphere
C. They are the only primary producers in the biosphere
D. They are the only food for secondary and tertiary consumers such as fish
and mammals
E. All of the above

2. You walk in on the middle of a nature program on TV and see aerial shots of snow falling on huge flat expanses of mostly spruce trees. The narrator is describing how areas such as these are especially sensitive to acidification by the deposition of acid rain and snow. A wolverine waddles through the forest scan. This show is about which type of biome?
A. Alpine tundra
B. Boreal forest
C. Desert
D. Prairie
E. Tropical rain forest

3. The red-spotted newt Notophthalmus viridescens secretes toxins from its skin that make predators avoid it. The red salamander Pseudotriton ruber has no such secretions but resembles the red-spotted newt in size and coloration. Predators avoid the red salamander in the same way that they avoid the red-spotted newt. The similarity in appearance of the newt and salamander is an example of:
A. Mutualism
B. Parasitism
C. Batesian mimicry
D. Mullerian mimicry
E. Predation

4. Plants of the mustard family are avoided by almost all insects because of their toxic chemicals but the caterpillars of cabbage butterflies eat these plants avidly. This particular species of butterfly has enzymes in its digestive system that break down the mustard oils, rendering them harmless. The development of the caterpillar s enzymes is an example of
A. Coevolution
B. Symbiosis
C. Batesian mimicry
D. Mullerian mimicry
E. Competetive exclusion

5. Consider a simple food chain in an eastern Oregon grassland: mice are consumed by several species of snakes, which themselves are consumed by hawks. The hawk is what level of consumer, and will get what percentage of the energy that was fixed by the photoautotrophs of the system (think energy pyramid)?
A. Primary, 100%
B. Secondary, 10%
C. Tertiary, 20%
D. Secondary, 1%
E. Tertiary, 0.1%

6. Which of the following is an example of a density-independent control on population growth in rabbits?
A. An outbreak of a parasitic infection
B. A flood
C. Reduced availability of food
D. An increase in the population of owls and foxes (which eat rabbits)
E. All of the above

7. Consider the following scenario:
A metro park in Ohio has a variety of animals--deer, rabbits, porcupines, squirrels, possums, chipmunks, many birds, and the occasional fox. It also has a variety of plants. All these organisms were originally spread widely throughout the park.
A new Commissioner of Parks decided that this park was too messy and difficult to patrol. He decided that all the plants and animals would be much easier to cope with if they were all gathered into a small fenced in area that way, everyone could see them more easily and appreciate the biodiversity of Ohio's natural places. All the animals, and all the plants were moved to the fenced in area. (The rest of the park was covered in concrete.)
At this point in time, the commissioner of Parks has done what to the park ecosystem?
A. Reduced its species diversity
B. Reduced its geographic diversity
C. Reduced its genetic diversity
D. Removed the keystone species
E. Changed the community's age structure

8. A squirrel lives in holes in oak trees. It eats acorns and sunflower seeds during the day and hides at night. It spends a lot of time running up and down and from tree to tree. The above describes the squirrel's
A. Opportunistic life history
B. Equilibrial life history
C. Niche
D. Habitat
E. Ecosystem

9. The difference between parasitism and predation is that:
A. Parasitism involves both plants and animals, and predation only involves
animal species
B. Predation leads to diverse adaptations in both predator and prey, while
parasitism never influences adaptations of the host to the parasite
C. Parasitism is an interaction between two or more species in which one
species lives in or on another, while predation occurs between two free-
living species
D. The parasite is usually larger than the host species the predator is usually
smaller than its prey
E. Predation always leads to death of the whole organism, while parasitism
never leads to death of the host

10. Which of the following statements is/are true concerning why the major nutrient and water cycles are so important?
A. All biochemical reactions must occur in water
B. The processes of photosynthesis depends upon the availability of carbon
dioxide in the atmosphere
C. Excess nitrogen and phosphorus in freshwater systems can lead to
Eutrophierung
D. A and C
E. A, B and C

11. Which of the following does NOT describe the lifestyle of a typical opportunistic species?
A. Live fast, die young, and leave a whole lot of little offspring
B. Eat, reproduce, and be merry, for tomorrow we die
C. I came, I saw, I reproduced in a new area
D. My numerous offspring (1000 all told), will quickly disperse
but few will grow old
E. Good things come to those who wait to reproduce

12. Which of the following is NOT true regarding the logistic growth model of populations?
A. When population size is small, growth will be similar to exponential
Wachstum.
B. When population size is large, or near the carrying capacity, growth will be
low or zero.
C. Populations following this model are rare in nature
D. The equation describing it is G = rN [(K N)/K]
E. It can be represented by an S-shaped curve

13. Imagine a disease that is a horrific hybrid of AIDS and the flu it can be transmitted easily (by coughing and sneezing) to nearby individuals, and has a 100% death rate. However, it only affects those over the age of 70. This disease would
A. Be an example of a density-independent factor
B. Alter the age structure of the current population
C. Lower the carrying capacity
D. Decrease the potential for explosive growth in a population with a high
fertility rate
E. All of the above

14. The human population can be described as having/showing
A. A type I survivorship curve
B. An opportunistic (r-selected) life history
C. A random dispersion pattern
D. Little to no effect on other populations or communities
E. All of the above

15. Which of the following does NOT represent a current danger to the ability of the world to grow and distribute food to its human population?
A. Fish supplies are fully exploited or even over-fished
B. Water supplies are limited and in danger of pollution
C. Land suited to crop production is disappearing
D. Women are having fewer children so there are no longer enough people
to work the fields
E. It is often impossible to get food to its destination due to political, social, or
economic difficulties

16. Which of the following is NOT true about the greenhouse effect?
A. Water vapor, CO2, methane, and ozone are all greenhouse gases
B. The concentration of greenhouse gases in the atmosphere (mostly carbon
dioxide) has increased

30% in the past 150 yrs.
C. Causes of the increase in greenhouse gases include burning fossil fuels and
increasing deforestation
D. Without the greenhouse effect, the Earth's temperature would be much
higher than it currently is
E. The greenhouse effect is essential for life on Earth

17. The human population
A. Is just exactly at carrying capacity
B. Numbers less than 10 million
C. Has recently reached 6 billion
D. Has reached a stage of zero population growth
E. Represents the largest population of primary producers in the biosphere

18. How is coral bleaching believed to be related to activities by humans?
A. Coral is undergoing competetive exclusion because of an introduced exotic
photosynthetic species
B. Coral is undergoing predation due to introduction of a large aggressive fish by sports fishermen
C. Coral bleaching occurs when humans dump waste bleach from the
laundries of cruise ships near the delicate ecosystems
D. The overall increase in average temperature of the oceans causes the
expulsion of the microscopic plants in coral, leading to their loss of color
E. All of the above

19. The extinction of thousands of species per year from the earth will affect humans
A. By decreasing the availability of possibly useful genes
B. Only in terms of the types of food available
C. By altering nutrient cycles
D. Not at all
E. A and C

20. The maximum number of individuals of a species an environment can sustain indefinitely is called its
A. Ecological efficiency number
B. Food chain number
C. Net primary productivity
D. Competetive exclusion number
E. Carrying capacity

21. Which of the following statements is NOT true concerning the development of antibiotic resistance?
A. The emergence of antibiotic resistance represents the survival and reproduction of previously existing mutations, not a change caused by exposure to medication.
B. Human behaviors have encouraged the directional selection
C. The selection pressure is the presence of antibiotics in the environment
D. When confronted by an antibiotic, bacteria learn to mutate and thus develop antibiotic resistance
E. Naturally occurring antibiotic resistance exists because some bacteria have developed counter-weapons to the effects of their neighbors weapons (antibiotics)

22. The development of antibiotic resistance in some bacteria
A. Is an example of these bacteria achieving absolute fitness
B. Is an example of evolution through the inheritance of acquired characteristics
C. Can be reversed through the removal of the selection pressure (i.e., lowering the large quantities of antibiotics in the environment)
D. A and C
E. A, B and C

23. Which of the following is/are molecular evidence that all organisms are derived from the same universal ancestor?
A. All organisms use the same amino acids to make proteins
B. All organisms use the same nucleotides to make nucleic acids
C. All organisms use ATP as their energy currency
D. All organisms use the same genetic code to specify which amino acids go in proteins in what order
E. All of the above

Consider the following flow chart that describes a food web in the tall grass prairie biome of the US: (arrows are drawn from: food source to the thing that eats or decomposes the food source)
Blue stem grass ===> Buffalo ===>Homo sapiens
|
V
Field mouse
|
V
Garter snake Great-horned owl Red fox
|
V
Red-tailed hawk

A. Which species (one or more) is responsible for the GPP of the ecosytem? (2 pts)

B. Which species (one or more) is a primary consumer? (2 pts)

C. Which species (one or more) is NOT a predator? (2 pts)

D. The owl and fox feed on the same food source. They both hunt at night. These two species can interact according to the rules of competitive exclusion, or of resource partitioning. Chose ONE of these concepts (competitive exclusion or resource partitioning) and explain how it would work, using the fox and owl as examples in your explanation. (8 pts)

e. In terms of trophic structure and energy transfer, which is more efficient--eating meat, or eating plants? Erklären. (6 pts)

"No matter what your cause, it is a lost cause, unless human population growth is brought under control "
A. Give one reason why humans have been so successful in increasing their population numbers through history. (2 pts)

B. Draw a rough graph (I am looking for the SHAPE) showing the growth of human population since

1000 AD. Make sure to label the axes. Write the equation that describes this type of population growth. (4 pts)

C. Choose ONE of the following and describe how it can explain/ predict changes in human population growth: choose EITHER the demographic transition model OR the effect of the education and empowerment of women. For either, be sure and describe the expected changes in population growth, and the reasons for these alterations. (10 pts)

D. The diagram below represents an age structure diagram for the human population of Hungary. What do you expect to be the trend in population growth over the next twenty years? What other information would be helpful to you in making your prediction?
(4 pts)

The current ecological problems centering around Lake Victoria are examples of the multiple interacting impacts that a single human intervention can have.
A. Draw a simple food web showing the interactions between cichlids, algae, humans and decomposers BEFORE the introduction of the Nile perch. (arrows should be drawn from: food sourceàthing that eats or decomposes the food source) (4 pts)

B. The Nile perch is now about the only fish ever caught in Lake Victoria. It is the top predator in the aquatic ecosystem. If removed, it would alter the whole community's interactions. The Nile perch can be considered the _______________species (1 pt)

C. What has happened to the biodiversity of Lake Victoria since the introduction of the Nile perch? Choose two changes in the biodiversity of the lake and clearly state the specific reasons for these changes. (I am looking for something more than "such and such went extinct" tell me WHY) (8 pts)

D. Nile perch cannot be dried to preserve the flesh it is very oily and must be smoked over a fire. How has this fact affected the surrounding terrestrial ecosystem and the aquatic ecosystem of the lake? (6 pts)

e. Why has the oxygen concentration of the lake decreased recently? (1 pt)


21st Century Guidebook to Fungi, SECOND EDITION, by David Moore, Geoffrey D. Robson and Anthony P. J. Trinci

Members of Kingdom Fungi have made a major success of filamentous extension, even though the mycelial growth strategy is not unique to them. In all organisms in which it is used high rates of filament extension are achieved by generating biomass, most importantly membrane and cell wall precursors, over a long length of filament behind the tip. This biomass is transported to the tip to extend the filament, and as long as the food-gathering activities of the rest of the mycelium can supply the nutrients, tip extension can continue.

The strategy has arisen, by convergent evolution, in Oomycota and streptomycete bacteria but there are major differences between these organisms in the mechanisms used to put the strategy into effect, so don’t be misled (as early biologists were) into confusing similar morphology with phylogenetic relationship. Apical extension of pollen tubes in flowering plants and several systems in developing animals (neurons, blood vessels, insect tracheary systems, ducts in lungs, kidneys and glands) are also based upon a similar approach of apically-extending branching filaments, but for different purposes (Davies, 2006). Indeed, although the fundamental kinetics of all these different filamentous systems are similar, they are ‘fine-tuned’ in their extension rates, branching frequencies and tropisms to suit their specific biological function(s).

As far as members of Kingdom Fungi are concerned, hyphal tip growth is usually thought of as the primary mode of growth in filamentous fungi but though apical extension is the crucial way in which the hyphal structure is established, it is only the start of a multifaceted chain of events that extend over the full length of the hypha (Read, 2011). Overall, the characteristic behaviour pattern of fungi is to entdecken the habitat with rapidly-growing, sparsely-branched hyphae, then, when some of those hyphae find a nutrient resource, the extension rate declines, rate of branching increases, and the mycelium captures and exploits the resource, from which it subsequently send out a new generation of exploratory hyphae and/or populations of spores. This pattern of behaviour can be recognised from the microscopic scale as tiny saprotrophic colonies find minute fragments of nutrients on plant surfaces, to the landscape scale as pathogens of trees and wood-decay saprotrophs search across the forest floor for new hosts or freshly-felled timber (Carlile, 1995 Lindahl & Olsson, 2004 Money, 2004, 2008 Watkinson et al., 2005).

The polarised growth of the hyphal tip requires a progressive supply of proteins, lipids and cell wall precursors to the hyphal tip. This transport is managed by vesicle trafficking by way of the actin and microtubule cytoskeleton and polarity marker proteins so, the arrangement, and rearrangement (tip polarity is maintained by repeated transient assembly and disassembly of polarity sites), of the cytoskeleton is crucial to maintain hyphal polarity (Takeshita, 2016). In the next few Chapters we will describe and explain the aspects of fungal cell biology that enable this pattern of behaviour. In this Chapter we will concentrate on the macroscopic aspects of hyphal extension and what can be deduced and established from observation of whole mycelia. In the next our attention will turn to the microscopic and molecular cell biology that characterises fungal hyphae and yeast cells, before turning to the more ‘population aspects’ of the meaning of fungal individuality and the consequences of interactions between hyphae from the same and from different fungal individuals, culminating in the outcome of genetic crosses between individuals.


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