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Veränderungen der Bedingungen eines Ökosystems führen zu Veränderungen in Organismen

Veränderungen der Bedingungen eines Ökosystems führen zu Veränderungen in Organismen


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Denken wir über die Slash-and-Burn-Methode und ihre Auswirkungen auf das Ökosystem nach. Das Abholzen von Bäumen, die bis zum Blätterdach reichen, würde die Pflanzen in Bodennähe mehr Licht aussetzen, so dass ein abiotischer Faktor verändert würde, also die für das Überleben erforderlichen Bedingungen verändert würden. Diese Pflanzen sind nicht an die hohe Lichtintensität angepasst, so dass es schwierig wäre zu überleben und durch die Konkurrenz zwischen den Arten mit neu eingetroffenen Pflanzenarten zu konkurrieren, die viel besser an die zusätzliche Lichtintensität angepasst sind.

Dies würde natürlich zu einer dramatischen Reduzierung der Zahl der bisherigen Pflanzenarten und zu einer Wanderung der Tiere aufgrund von Nahrungsmangel, sofern sie sich nicht von den neu eingetroffenen Pflanzen ernähren können, und einer Veränderung der Nahrungskette führen.

Auf welche Weise wirkt sich dies auf das lokale und regionale Ökosystem aus und welche Probleme könnten daraus entstehen (sowohl aus ökosystemischer als auch aus menschlicher Sicht)? Solche Landnutzungsänderungen werden in der Naturschutzbiologie oft als problematisch angesehen (als „… eine schlechte Sache“). Würden die neuen Pflanzenarten nicht neue Tiere mitbringen, die sich von ihnen ernähren, und ein neues Gleichgewicht nur mit anderen Arten erreicht werden? Hat es mit der verringerten Biodiversität oder der Gefahr des Aussterbens einheimischer Organismen zu tun?

Wie Sie wahrscheinlich bemerkt haben, verstehe ich dieses Thema nicht genau und würde mich über Änderungen oder zusätzliche Informationen zu den obigen Absätzen freuen. Danke im Voraus.


Ich werde versuchen, eine allgemeine Antwort, einen Ausgangspunkt und einen Überblick auf diese Frage zu geben, auch wenn sie ziemlich weitreichend und vage ist.

Der biologische Prozess

Wenn wir mit Ihrer Beschreibung des Prozesses beginnen; Sie haben Recht, dass eine so dramatische Veränderung der Umwelt wie die Brandrodung die Lebensumgebung auf dem Baumkronenboden (nun, im gesamten Ökosystem) drastisch verändern wird.

Um nur einige zu nennen, wird es Änderungen geben in:

  • Lichtverhältnisse, die das Wettbewerbsgleichgewicht zwischen Pflanzenarten verändern wird, wo diejenigen, die an ein geschlossenes Blätterdach angepasst sind, verschwinden.
  • Feuchtigkeit
  • Temperatur (Maximum, Minimum und Temperaturabweichung)
  • Nährstoffe Der Sinn der Brandrodung besteht darin, die Nährstoffe für die Landwirtschaft zu erhöhen. Der Boost ist jedoch kurzlebig und vorübergehend. Danach bleibt meist ein sehr nährstoffarmer Boden zurück, der in tropischen Wäldern üblich ist. Tropische Wälder (in denen häufig Brandrodung verwendet wird) haben einen hohen Biomasseanteil, aber am meisten, wenn er in der stehenden Biomasse gebunden ist. Wird dieser durch Kahlschlag entfernt, wird der natürliche Nährstoffkreislauf gestört und überschüssige Nährstoffe werden aus dem Boden ausgewaschen (Ricklefs, 2001).
  • Verlust von Wirtsarten Dies führt zum Verlust von Primärkonsumenten (Spezialisten & Generalisten), die sich von ihnen ernähren, und zu Kaskadeneffekten in das davon abhängige Ökosystem.

All diese Veränderungen und einige andere werden die Nischenräume und die Konkurrenz zwischen den Arten im Waldstück dramatisch verändern, und die meisten früheren Arten werden wahrscheinlich nicht in der Lage sein, lokal zu bestehen. Neue Arten werden einziehen, um die offenen Nischen zu füllen, und über einen (langen) Zeitraum wird eine neue quasi-stabile Gemeinschaft entstehen. Aufgrund der extrem hohen Biodiversität in tropischen Wäldern wird es mit ziemlicher Sicherheit weniger Arten enthalten als die ursprüngliche Gemeinschaft.

Die Frage, ob die Gemeinde irgendwann wieder in ihren früheren Zustand zurückkehrt (auch wenn das extrem lange dauert), ist relativ offen und hängt auch von den Gegebenheiten vor Ort und vom räumlichen Ausmaß der Störung ab. Das größte Problem für die Naturschutzbiologie besteht darin, dass diese Landnutzungsänderungen im Allgemeinen in großem Maßstab erfolgen, sodass die Fragmentierung der Lebensräume von Arten zu regionalem und sogar globalem Aussterben führen kann. Da viele tropische Arten kleine Verbreitungsgebiete haben und nicht an fragmentierte Landschaften angepasst sind, laufen viele Gefahr auszusterben. Selbst wenn das Gesamtbild des ursprünglichen Waldes zurückkehren wird, wird er daher eine ganz andere Art von Arten enthalten. Landnutzungsänderungen, auch in Form von temporärer Brandrodung, führen im Allgemeinen auch zu einer fortgesetzten/sekundären Nutzung des Gebiets und selten zu einer Wiederherstellung/einem Nachwachsen (Meffe & Carroll, 1997).

Ich möchte auch darauf hinweisen, dass Sie sich indirekt („…neues Gleichgewicht zu erreichen…“) auf die Idee eines Gleichgewichts der Natur in Ökosystemen beziehen, die weitgehend als veraltet und falsch angesehen wird. Als Kurzform oder in Bezug auf ein dynamisches Gleichgewicht zwischen mehreren Populationen (mit fortlaufenden evolutionären Veränderungen) kann es jedoch sinnvoll sein.

Das philosophische Thema

Die Frage, ob eine Ökosystemveränderung oder das Artensterben "… Eine schlechte Sache" ist von Natur aus philosophisch und hängt vom menschlichen Urteilsvermögen ab. Die philosophischen Grundlagen der Naturschutzbiologie können in instrumentelle Werte und intrinsische/inhärente Werte unterteilt werden. Instrumentelle Werte kann dann untergeordnet werden als Dienstleistungen (Bestäubung, Wasserregulierung), Waren/Ressourcen, Information (z. B. genetische Informationen zur Verwendung in der medizinischen Forschung) und ästhetische/spirituelle Werte. Innere Werte bezieht sich auf einen spezifischen Wert, der aufgrund seiner Einzigartigkeit auf Arten, Ökosysteme oder die Evolutionsgeschichte gelegt wird, und wird als unabhängig von menschlichen Bedürfnissen und Wünschen angesehen (obwohl einige argumentieren, dass vom Menschen unabhängige Werte unmöglich sind). Intrinsische Werte sind auch mit der Anerkennung verbunden, dass Organismen Interessen haben und sich selbst wollen (ihr eigenes „Gut“). Verschiedene Menschen gewichten diese Probleme natürlich auf unterschiedliche Weise, und für einige werden die kurzfristigen wirtschaftlichen Gewinne schwerer wiegen. Die langfristigen wirtschaftlichen Kosten sind potenziell hoch, aber weniger sicher. Aus einer strengen Biodiversitätsperspektive (dh einer Artenzählungsperspektive) wird die Änderung sicherlich negativ sein, da die Änderung der Landnutzung die Vielfalt verringern und wahrscheinlich dazu führen wird, dass mehr „triviale“ Arten einziehen. Aus der Perspektive des ursprünglichen Ökosystems ( wenn es ein Mitspracherecht hat) ist die Änderung per Definition negativ, da sie verschwinden wird.

Der direkte Instrumentalwert einzelner Arten ist in der Regel ungewiss (unabhängig von den verwendeten direkten Begründungen), so dass häufig das Vorsorgeprinzip zur Rechtfertigung des Artenschutzes herangezogen wird. Auch gibt es zahlreiche Beispiele für den Zusammenhang von Aspekten der Biodiversität mit menschlichen Werten (einige neuere Beispiele sind Garibaldi et al. 2013 und Gambfeldt et al. 2013), wie Produktion oder Dienstleistungen, die ebenfalls verwendet werden können, um sowohl den Erhalt der Biodiversität als auch einzelne Arten. Ein Beispiel für Ökosystemleistungen tropischer Umgebungen findet sich in Ricketts (2004). Manchmal wird jedoch die funktionelle Vielfalt betont, die sich auf die Erhaltung funktioneller Artengruppen statt auf die „allgemeine“ Biodiversität (d. h. spezifische Arten) konzentriert.


Es ist erwähnenswert, dass es nachhaltige und artenreiche Landwirtschaftssysteme gibt, die von Außenstehenden als "Brandbrand" bezeichnet werden. In vielen Teilen der Welt haben diese gemanagten, aufeinanderfolgenden Stadien der „Swidden-Brache“- oder „Wanderkultur“ dynamische und widerstandsfähige anthropogene Landschaften geschaffen.

Hal Conklins Studien zur Hanunóo-Landwirtschaft sind die Klassiker auf diesem Gebiet. Für eine gute, allgemeine Einführung sollten Sie diesen Powerpoint ausprobieren, der auch darauf hinweist, dass nachhaltiges Schweben in Bezug auf die ökologischen Auswirkungen näher an der natürlichen Störung des Baumsturzes liegt, die normalerweise in Betracht gezogen wurde fördern Waldbiodiversität (siehe Intermediate Disturbance Hypothesis).

Das soll nicht heißen, dass es keine Wälder gibt, die permanent abgeholzt werden, und zwar in Richtung einer geringeren Artenvielfalt und eines geringeren menschlichen Nutzens (dh "schlecht"/"Zerstörung"), oder zu sagen, dass alle traditionellen landwirtschaftlichen Systeme sind notwendigerweise nachhaltig; nur dass unter vielen der biologischen und philosophischen Kriterien, die fileunderwater aufwirft, es existieren nachhaltige und biologisch reiche humanbiologische Systeme, die als „Brandbrand“ bezeichnet werden.


Ökosystemveränderung

Kontext - Das menschliche Wohlergehen hängt in hohem Maße von den Ökosystemen und ihren Vorteilen wie Nahrung und Trinkwasser ab. In den letzten 50 Jahren hat der Mensch jedoch einen enormen Einfluss auf seine Umwelt.

Um die Folgen aktueller Ökosystemveränderungen besser zu verstehen und Zukunftsszenarien zu bewerten, hat UN-Generalsekretär Kofi Annan eine umfassende wissenschaftliche Studie, das Millennium Ecosystem Assessment, ins Leben gerufen.

Welche Maßnahmen könnten ergriffen werden, um die schädlichen Folgen der Verschlechterung des Ökosystems zu begrenzen?


Umweltveränderungen

Wie reagieren Organismen auf Umweltveränderungen?
Menschen verändern die Welt in vielerlei Hinsicht, und nicht alle zum Besseren. Die von uns verursachten Veränderungen stellen Tiere, Pflanzen und Mikroben in der Natur oft vor große Herausforderungen, von der Einschleppung von Krankheitserregern oder exotischen invasiven Arten über die Zugabe von giftigen Substanzen oder übermäßigen Nährstoffen bis hin zu Klimaveränderungen. Oft treten mehrere Veränderungen gleichzeitig auf. Das Labor von Nelson Hairston konzentriert sich auf Süßwasserumgebungen, insbesondere Seen und Teiche, in denen einige der vorhandenen Arten auf Umweltveränderungen mit einer Abnahme ihrer Zahl bis hin zum Aussterben reagieren, während andere übermäßig davon profitieren und so dominant werden, dass sie Probleme bereiten , wie bei schädlichen Algenblüten, die durch Nährstoffanreicherung oder Klimaerwärmung angeregt werden. Hairstons Labor untersucht, wie sich einzelne Arten, Nahrungsnetze und ganze Ökosysteme verändern, wenn sich die Umwelt verändert.

Eine Möglichkeit, wie einige Süßwasserorganismen auf Umweltveränderungen reagieren, besteht darin, sich schnell zu entwickeln. Eine deutliche Veränderung der Umwelt begünstigt einige Eigenschaften von Pflanzen, Tieren und Mikroben gegenüber anderen. Diese Charakterunterschiede sind oft genetisch bedingt, so dass bevorzugte Eigenschaften in der nächsten Generation zunehmen können. Je kürzer die Generationszeit, desto schneller kann diese evolutionäre Veränderung erfolgen. So kann sich beispielsweise winziges, aber reichlich vorhandenes Plankton, das von Fischen und anderen größeren Tieren gefressen wird, innerhalb weniger Jahre an die veränderte Umwelt anpassen, da ihre Generationszeit nur wenige Tage beträgt. Hairstons Labor hat gezeigt, dass planktonische "Wasserflöhe" (Daphnien), die Hauptverbraucher von Schwebealgen in Seen sind, sich innerhalb eines Jahrzehnts nach dem Auftreten der Blüten zu einer Toleranz gegenüber schädlichen Algen entwickelt haben. Diese schnelle Evolution (in der Naturschutzbiologie als "evolutionäre Rettung" bezeichnet) wirft viele faszinierende Fragen für alle Umgebungen auf, nicht nur für Süßwasser: Inwieweit können wir uns darauf verlassen, dass sich Arten anpassen, anstatt auszusterben, wenn sich ihre Umgebung ändert? Wie verändert die Evolution einer Art, die eine entscheidende ökologische Rolle spielt, ihre Interaktionen mit anderen Arten und die Funktionsweise des gesamten Ökosystems?

Messung und Vorhersage schneller evolutionärer Veränderungen, von Antibiotikaresistenzen bis hin zu eindringenden Arten.
Das Ellner-Labor untersucht auch, wie sich Organismen als Reaktion auf Umweltveränderungen entwickeln. Wir wissen jetzt, dass innerhalb weniger Generationen große evolutionäre Veränderungen eintreten können und eine wichtige Rolle für den Erfolg eindringender Arten und die Fähigkeit einheimischer Arten spielen können, bei sich ändernden Umweltbedingungen zu bestehen. Die Entwicklung von Antibiotikaresistenzen ist auch eine große Herausforderung für die Kontrolle und Behandlung von Infektionskrankheiten. Für Arten, die wir erhalten, kontrollieren oder eliminieren möchten, reicht es nicht aus, zu wissen, wie sie jetzt sind, wir müssen auch vorhersagen, wie sie sich verändern werden. Das Labor arbeitet an Möglichkeiten, die Bedeutung der schnellen Evolution zu messen und vorherzusagen, wann sie eintreten wird und welche Folgen sie haben wird. Zur Überprüfung unserer Theorien verwenden wir meist künstliche Laborökosysteme, analysieren aber auch Langzeitdaten aus natürlichen Ökosystemen und Infektionskrankheiten von Menschen, Korallen und anderen Organismen. Die Abbildung links ist ein Vergleich zwischen theoretischen und experimentellen Ergebnissen darüber, wie die schnelle Beuteentwicklung die Räuber-Beute-Dynamik beeinflusst.

Wird der Zuckerahorn aus der Landschaft des Nordostens verschwinden?
Klimaerwärmungsprojektionen in Verbindung mit Temperaturpräferenzen aus der aktuellen Baumverteilung lassen einige Wissenschaftler voraussagen, dass Zucker- und Rotahorn im Nordosten der USA durch wärmere angepasste Waldarten ersetzt werden. und kulturelle Bedeutung. Professor Brian Chabot und seine Studenten haben diese Hypothese mit Langzeitdatensätzen und Modellierung der Baumleistung untersucht. Entgegen der Vorhersage haben sie festgestellt, dass Ahorne in den meisten Bundesstaaten im Überfluss zunehmen und die vermeintlichen Ersatzarten abnehmen. Auch andere Faktoren, wie z. B. Hirschfressende Setzlinge, haben einen signifikanten Einfluss auf die relative Häufigkeit der Baumarten. Sie haben auch die Auswirkungen der Klimaerwärmung auf die Zuckerproduktion projiziert. Die Auswirkungen sind bescheiden und können durch geänderte Praktiken bei der Bewirtschaftung von Ahornzuckerwäldern ausgeglichen werden. Die aktive Bewirtschaftung von Wäldern durch Landbesitzer, die aus wirtschaftlichen Gründen den Ahorn in der Landschaft erhalten möchten, wird ein wichtiger Faktor sein, um den Auswirkungen des Klimawandels entgegenzuwirken.


Primär- oder Sekundärnachfolge?

Die primäre Sukzession wird als Einführung in das Leben in einer kargen Umgebung klassifiziert. Diese langsame Entwicklung grundlegender mikroskopischer Ökosysteme muss ablaufen, bevor ein Höhepunkt-Community kann erreicht werden. Diese Progression wird als primäre Sukzession betrachtet. Aber die meisten Ökosysteme erreichen ihren Höhepunkt nicht, bevor sie von einer Art Katastrophe heimgesucht werden. Dazu gehören Wirbelstürme, Krankheiten, Feuer und andere Dinge, die einen Großteil der Arten auslöschen, aber nicht die grundlegende Grundlage des Ökosystems.

Sekundäre Sukzession tritt ein, wenn sich das Ökosystem von einer dieser Katastrophen erholen muss. Sie unterscheidet sich von der Primärnachfolge, da es bei der Erstnachfolge keine Grundlage für den Anfang gibt. Sekundäre Abfolge ist weniger eine leere Leinwand, sondern eher ein Malen nach Farbe. Obwohl die Umgebung letztendlich viele verschiedene Farben (oder Arten) haben kann, gibt es eine genaue Grundlage, von der aus sie beginnen muss. Die vorhandenen Bedingungen begünstigen auf natürliche Weise die in der Gegend vorkommenden Arten, und sie sind die ersten, die den offenen, reichen Boden nutzen.


Veränderungen der Bedingungen eines Ökosystems führen zu Veränderungen in Organismen - Biologie

1511 Tage seit
AP Biologieprüfung

Ökologie

Nachhaltiges Verständnis 2.A: Wachstum, Reproduktion und Aufrechterhaltung der Organisation lebender Systeme erfordern freie Energie und Materie.

Grundlegendes Wissen 2.A.1: Alle lebenden Systeme benötigen ständig freie Energie.

A. Das Leben erfordert ein hochgeordnetes System.

Um zu zeigen, dass die Schüler dieses Konzept verstehen, stellen Sie sicher, dass Sie Folgendes erklären können:

1. Ordnung wird durch konstanten freien Energieeintrag in das System aufrechterhalten.

2. Der Verlust der Ordnung oder des freien Energieflusses führt zum Tod.

3. Erhöhte Unordnung und Entropie werden durch biologische Prozesse ausgeglichen, die die Ordnung erhalten oder erhöhen.

B. Lebende Systeme verletzen nicht den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik, der besagt, dass die Entropie mit der Zeit zunimmt.

Um zu zeigen, dass die Schüler dieses Konzept verstehen, stellen Sie sicher, dass Sie Folgendes erklären können:

1. Ordnung wird aufrechterhalten, indem zelluläre Prozesse, die die Entropie erhöhen (und somit negative Änderungen der freien Energie haben) mit solchen, die die Entropie verringern (und somit positive Änderungen der freien Energie haben), aufrechterhalten werden.

2. Die Energiezufuhr muss die freie Energie übersteigen, die an die Entropie verloren geht, um die Ordnung aufrechtzuerhalten und zelluläre Prozesse anzutreiben.

3. Energetisch günstige exergonische Reaktionen, wie ATP→ADP, die eine negative Änderung der freien Energie aufweisen, können verwendet werden, um die Ordnung in einem System aufrechtzuerhalten oder zu erhöhen, indem sie mit Reaktionen gekoppelt werden, die eine positive Änderung der freien Energie aufweisen.

C. Organismen nutzen freie Energie, um ihre Organisation aufrechtzuerhalten, zu wachsen und sich zu vermehren.

Um zu zeigen, dass die Schüler dieses Konzept verstehen, stellen Sie sicher, dass Sie Folgendes erklären können:

1. Organismen verwenden verschiedene Strategien, um die Körpertemperatur und den Stoffwechsel zu regulieren.

Um zu zeigen, dass die Schüler dieses Konzept verstehen, stellen Sie sicher, dass Sie Folgendes erklären können:

● Endothermie (die Nutzung der vom Stoffwechsel erzeugten Wärmeenergie zur Aufrechterhaltung der homöostatischen Körpertemperatur)

● Ektothermie (die Verwendung externer Wärmeenergie zur Regulierung und Aufrechterhaltung der Körpertemperatur)

● Erhöhte Blütentemperaturen bei einigen Pflanzenarten

2. Die Fortpflanzung und Aufzucht der Nachkommen erfordert freie Energie, die über die für die Erhaltung und das Wachstum hinausgehende Energie hinausgeht. Verschiedene Organismen verwenden unterschiedliche Fortpflanzungsstrategien als Reaktion auf die Verfügbarkeit von Energie.

Um zu zeigen, dass die Schüler dieses Konzept verstehen, stellen Sie sicher, dass Sie Folgendes erklären können:

● Saisonale Fortpflanzung bei Tieren und Pflanzen

● Lebensgeschichte-Strategie (zweijährige Pflanzen, reproduktive Diapause)

3. Es besteht eine Beziehung zwischen der Stoffwechselrate pro Körpermasse und der Größe mehrzelliger Organismen – im Allgemeinen gilt: je kleiner der Organismus, desto höher die Stoffwechselrate.

4. Überschüssige erworbene freie Energie gegenüber dem erforderlichen freien Energieaufwand führt zu Energiespeicherung oder -wachstum.

5. Unzureichend erworbene freie Energie im Vergleich zum erforderlichen freien Energieaufwand führt zu Masseverlust und letztendlich zum Tod eines Organismus.

D. Änderungen der freien Energieverfügbarkeit können zu Änderungen der Bevölkerungsgröße führen.

e. Änderungen der Verfügbarkeit von freier Energie können zu Störungen eines Ökosystems führen.

Um zu zeigen, dass die Schüler dieses Konzept verstehen, stellen Sie sicher, dass Sie Folgendes erklären können:

● Eine Änderung der Erzeugerstufe kann sich auf die Anzahl und Größe anderer trophischer Stufen auswirken.

● Änderungen der Energieressourcen wie Sonnenlicht können die Anzahl und Größe der trophischen Ebenen beeinflussen.

Wie tragen energetische Überlegungen zur Struktur von Populationen, Gemeinschaften und Ökosystemen bei?

Geben Sie Beispiele dafür, wie energetische Überlegungen die Fortpflanzungs- und Lebensgeschichte von Organismen beeinflussen.

Geben Sie Beispiele dafür, wie sich Störungen der in Ökosystemen verfügbaren freien Energie auf die Struktur dieser Ökosysteme auswirken können.

● Der Studierende ist in der Lage zu erklären, wie biologische Systeme freie Energie nutzen, basierend auf empirischen Daten, dass alle Organismen einen konstanten Energieeinsatz benötigen, um ihre Organisation aufrechtzuerhalten, zu wachsen und sich zu vermehren.

● Der Studierende ist in der Lage, eine wissenschaftliche Behauptung zu begründen, dass lebende Systeme freie Energie benötigen, um ihre Organisation aufrechtzuerhalten, zu wachsen oder sich zu reproduzieren, dass jedoch in verschiedenen lebenden Systemen mehrere Strategien existieren.

● Der Student ist in der Lage vorherzusagen, wie sich Veränderungen der Verfügbarkeit freier Energie auf Organismen, Populationen und Ökosysteme auswirken.

Nachhaltiges Verständnis 2.D: Wachstum und dynamische Homöostase eines biologischen Systems werden durch Veränderungen in der Umgebung des Systems beeinflusst.

Grundlegendes Wissen 2.D.1: Alle biologischen Systeme von Zellen und Organismen bis hin zu Populationen, Gemeinschaften und Ökosystemen werden durch komplexe biotische und abiotische Wechselwirkungen beeinflusst, die den Austausch von Materie und freier Energie beinhalten.

A. Zellaktivitäten werden durch Interaktionen mit biotischen und abiotischen Faktoren beeinflusst.

Um zu zeigen, dass die Schüler dieses Konzept verstehen, stellen Sie sicher, dass Sie Folgendes erklären können:

B. Die Aktivitäten von Organismen werden durch Wechselwirkungen mit biotischen und abiotischen Faktoren beeinflusst.

Um zu zeigen, dass die Schüler dieses Konzept verstehen, stellen Sie sicher, dass Sie Folgendes erklären können:

● Symbiose (Mutualismus, Kommensalismus, Parasitismus)

● Wasser- und Nährstoffverfügbarkeit, Temperatur, Salzgehalt, pH

C. Die Stabilität von Populationen, Gemeinschaften und Ökosystemen wird durch Wechselwirkungen mit biotischen und abiotischen Faktoren beeinflusst.

Um zu zeigen, dass die Schüler dieses Konzept verstehen, stellen Sie sicher, dass Sie Folgendes erklären können:

● Wasser- und Nährstoffverfügbarkeit

● Verfügbarkeit von Nistmaterial und Nistplätzen

● Nahrungsketten und Nahrungsnetze

Geben Sie Beispiele dafür, wie biotische und abiotische Faktoren das Verhalten von Organismen, Interaktionen zwischen Gemeinschaften und die Ökosystemstruktur beeinflussen. Verwenden Sie in Ihren Antworten die folgenden Beispiele:

Symbiose (Mutualismus, Kommensalismus, Parasitismus)

Raubtier-Beute-Beziehungen

Wasser- und Nährstoffverfügbarkeit, Temperatur, Salzgehalt, pH

Verfügbarkeit von Nistmaterial und Nistplätzen

Nahrungsketten und Nahrungsnetze

● Der Studierende ist in der Lage, wissenschaftliche Modelle und Fragestellungen zur Wirkung komplexer biotischer und abiotischer Wechselwirkungen auf alle biologischen Systeme, von Zellen und Organismen bis hin zu Populationen, Gemeinschaften und Ökosystemen, zu verfeinern.

● Der Studierende ist in der Lage, einen Plan zur Datenerhebung zu entwerfen, der zeigt, dass alle biologischen Systeme (Zellen, Organismen, Populationen, Gemeinschaften und Ökosysteme) von komplexen biotischen und abiotischen Wechselwirkungen betroffen sind.

● Der Studierende ist in der Lage, Daten zu analysieren, um mögliche Muster und Beziehungen zwischen einem biotischen oder abiotischen Faktor und einem biologischen System (Zellen, Organismen, Populationen, Gemeinschaften oder Ökosysteme) zu identifizieren.

Grundlegendes Wissen 2.D.3: Biologische Systeme sind von Störungen ihrer dynamischen Homöostase betroffen.

A. Störungen von Ökosystemen wirken sich auf die dynamische Homöostase oder das Gleichgewicht des Ökosystems aus.

Um zu zeigen, dass die Schüler dieses Konzept verstehen, stellen Sie sicher, dass Sie Folgendes erklären können:

● Invasive und/oder eruptive Spezies

● Hurrikane, Überschwemmungen, Erdbeben, Vulkane, Brände

Geben Sie Beispiele dafür, wie Störungen von Ökosystemen die Dynamik des Ökosystems beeinflussen können. Verwenden Sie in Ihren Antworten die folgenden Beispiele:

Invasive und/oder eruptive Spezies

Wirbelstürme, Überschwemmungen, Erdbeben, Vulkane, Brände

● Der Studierende ist in der Lage, anhand von Darstellungen oder Modellen die Auswirkungen von Störungen der dynamischen Homöostase in biologischen Systemen quantitativ und qualitativ zu analysieren.

Beständiges Verständnis 2.E: Viele biologische Prozesse, die an Wachstum, Fortpflanzung und dynamischer Homöostase beteiligt sind, beinhalten zeitliche Regulierung und Koordination.

Grundlegendes Wissen 2.E.3: Timing und Koordination des Verhaltens werden durch verschiedene Mechanismen reguliert und sind wichtig für die natürliche Selektion.

A. Einzelpersonen können auf Informationen reagieren und diese an andere weitergeben.

Um zu zeigen, dass die Schüler dieses Konzept verstehen, stellen Sie sicher, dass Sie Folgendes erklären können:

1. Angeborene Verhaltensweisen sind Verhaltensweisen, die vererbt werden.

2. Lernen erfolgt durch Interaktionen mit der Umwelt und anderen Organismen.

B. Reaktionen auf Informationen und die Übermittlung von Informationen sind für die natürliche Selektion von entscheidender Bedeutung.

Um zu zeigen, dass die Schüler dieses Konzept verstehen, stellen Sie sicher, dass Sie Folgendes erklären können:

1. Beim Phototropismus bei Pflanzen führen Veränderungen der Lichtquelle zu unterschiedlichem Wachstum, was zu einer maximalen Belichtung der Blätter für die Photosynthese führt.

2. Beim Photoperiodismus bei Pflanzen regulieren Änderungen der Nachtlänge die Blüte und die Vorbereitung auf den Winter.

3. Das Verhalten von Tieren wird durch Umweltreize ausgelöst und ist für die Fortpflanzung, die natürliche Auslese und das Überleben von entscheidender Bedeutung.

Um zu zeigen, dass die Schüler dieses Konzept verstehen, stellen Sie sicher, dass Sie Folgendes erklären können:

4. Kooperatives Verhalten innerhalb oder zwischen Populationen trägt zum Überleben der Populationen bei.

Um zu zeigen, dass die Schüler dieses Konzept verstehen, stellen Sie sicher, dass Sie Folgendes erklären können:

● Verfügbarkeit von Ressourcen, die bei Pilzen und bestimmten Bakterienarten zur Fruchtkörperbildung führen

● Nischen- und Ressourcenpartitionierung

● Mutualistische Beziehungen (Flechtenbakterien im Verdauungstrakt von Tieren Mykorrhiza)

Beschreiben Sie, wie Informationen zwischen Organismen ausgetauscht werden.

Vergleichen Sie angeborenes und erlerntes Verhalten. Geben Sie jeweils Beispiele an.

Beschreiben Sie, wie Umweltreize Verhaltensweisen auslösen, die mit Reproduktion, natürlicher Selektion und Überleben zusammenhängen. Verwenden Sie die folgenden Verhaltensweisen in Ihrer Antwort:

Beschreiben Sie, wie kooperatives Verhalten innerhalb oder zwischen Populationen zum Überleben der Populationen beiträgt. Verwenden Sie die folgenden Verhaltensweisen in Ihrer Antwort:

○ Verfügbarkeit von Ressourcen, die bei Pilzen und bestimmten Bakterienarten zur Fruchtkörperbildung führen

○ Nischen- und Ressourcenpartitionierung

○ Gegenseitige Beziehungen (Flechtenbakterien im Verdauungstrakt von Tieren Mykorrhiza)

● Der Student ist in der Lage, Daten zu analysieren, um die Behauptung zu untermauern, dass Reaktionen auf Informationen und die Kommunikation von Informationen die natürliche Selektion beeinflussen.

● Der Student ist in der Lage, wissenschaftliche Behauptungen mit Hilfe von Beweisen zu begründen, um zu beschreiben, wie Timing und Koordination von Verhaltensereignissen in Organismen durch verschiedene Mechanismen reguliert werden.

● Der Student ist in der Lage, Konzepte in und zwischen Domänen zu verbinden, um vorherzusagen, wie Umweltfaktoren Reaktionen auf Informationen beeinflussen und Verhalten ändern.

Nachhaltiges Verständnis 3.E: Informationsübertragung führt zu Veränderungen innerhalb und zwischen biologischen Systemen.

Grundlegendes Wissen 3.E.1: Einzelpersonen können auf Informationen reagieren und diese an andere weitergeben.

A. Organismen tauschen als Reaktion auf interne Veränderungen und externe Hinweise Informationen miteinander aus, die ihr Verhalten ändern können.

Um zu zeigen, dass die Schüler dieses Konzept verstehen, stellen Sie sicher, dass Sie Folgendes erklären können:

● Pflanzen-Pflanze-Interaktionen durch Herbivorie

B. Die Kommunikation erfolgt über verschiedene Mechanismen.

Um zu zeigen, dass die Schüler dieses Konzept verstehen, stellen Sie sicher, dass Sie Folgendes erklären können:

1. Lebende Systeme haben eine Vielzahl von Signalverhalten oder Hinweisen, die Veränderungen im Verhalten anderer Organismen hervorrufen und zu unterschiedlichem Fortpflanzungserfolg führen können.

Um zu zeigen, dass die Schüler dieses Konzept verstehen, stellen Sie sicher, dass Sie Folgendes erklären können:

● Territoriale Markierung bei Säugetieren

2. Tiere verwenden visuelle, hörbare, taktile, elektrische und chemische Signale, um Dominanz anzuzeigen, Nahrung zu finden, Territorien zu errichten und den Fortpflanzungserfolg sicherzustellen.

Um zu zeigen, dass die Schüler dieses Konzept verstehen, stellen Sie sicher, dass Sie Folgendes erklären können:

● Territoriale Markierung bei Säugetieren

● Herden-, Herden- und Schulverhalten bei Tieren

● Kolonie- und Schwarmverhalten bei Insekten

C. Reaktionen auf Informationen und die Kommunikation von Informationen sind für die natürliche Selektion und Evolution von entscheidender Bedeutung. [Siehe auch 1.A.2]

Um zu zeigen, dass die Schüler dieses Konzept verstehen, stellen Sie sicher, dass Sie Folgendes erklären können:

1. Die natürliche Selektion begünstigt angeborene und erlernte Verhaltensweisen, die das Überleben und die reproduktive Fitness erhöhen.

Um zu zeigen, dass die Schüler dieses Konzept verstehen, stellen Sie sicher, dass Sie Folgendes erklären können:

● Interaktionen zwischen Eltern und Nachkommen

● Balz- und Paarungsverhalten

● Nahrungssuche bei Bienen und anderen Tieren

● Vermeidungsverhalten gegenüber Elektrozäunen, Giften oder Fallen

2. Kooperatives Verhalten erhöht tendenziell die Fitness des Einzelnen und das Überleben der Bevölkerung.

Um zu zeigen, dass die Schüler dieses Konzept verstehen, stellen Sie sicher, dass Sie Folgendes erklären können:

● Herden-, Herden- und Schwarmverhalten bei Tieren

● Kolonie- und Schwarmverhalten bei Insekten

Erklären Sie, wie der Informationsaustausch zwischen Organismen durch interne/externe Hinweise ausgelöst wird und wie er das Verhalten ändern kann. Verwenden Sie die folgenden Verhaltensweisen in Ihrer Antwort:

Kampf oder Flucht Reaktion

Pflanzen-Pflanze-Interaktionen durch Herbivorie

Vergleichen Sie die verschiedenen Mechanismen der Kommunikation zwischen Organismen

Erklären Sie, wie Signalverhalten zu unterschiedlichem Fortpflanzungserfolg führen kann. Verwenden Sie die folgenden Signale und Verhaltensweisen in Ihrer Antwort:

Territoriale Markierung bei Säugetieren

Färbung in Blumen.

Rudelverhalten bei Tieren

Herden-/Herden-/Schulungsverhalten bei Tieren

Kolonie- und Schwarmverhalten bei Insekten

Färbung bei Tieren.

Erklären Sie, wie die natürliche Selektion zur Evolution von angeborenen und erlernten Verhaltensweisen führen kann, die das Überleben und den Fortpflanzungserfolg erhöhen. Verwenden Sie die folgenden Verhaltensweisen in Ihrer Antwort:

Interaktionen zwischen Eltern und Nachkommen

Balz-/Paarungsverhalten

Nahrungssuche bei Bienen und anderen Tieren

Vermeidungsverhalten gegenüber Elektrozäunen, Giften oder Fallen

Erklären Sie, wie die natürliche Selektion zu kooperativen Verhaltensweisen führen kann, die entweder die Fitness des Individuums oder das Überleben der Bevölkerung auf Kosten der Fitness des Individuums erhöhen. Geben Sie Beispiele für Verhaltensweisen an, die beides bewirken.

● Der Student ist in der Lage, Daten zu analysieren, die angeben, wie Organismen als Reaktion auf interne Veränderungen und externe Hinweise Informationen austauschen und die ihr Verhalten ändern können.

● Der Schüler ist in der Lage, eine Darstellung zu erstellen, die beschreibt, wie Organismen als Reaktion auf interne Veränderungen und externe Hinweise Informationen austauschen und die zu Verhaltensänderungen führen können.

● Der Student ist in der Lage zu beschreiben, wie Organismen als Reaktion auf interne Veränderungen oder Umweltsignale Informationen austauschen.

Nachhaltiges Verständnis 4.A: Wechselwirkungen innerhalb biologischer Systeme führen zu komplexen Eigenschaften.

Grundlegendes Wissen 4.A.5: Gemeinschaften bestehen aus Populationen von Organismen, die auf komplexe Weise interagieren.

A. Die Struktur einer Lebensgemeinschaft wird in Bezug auf Artenzusammensetzung und Artenvielfalt gemessen und beschrieben.

B. Mathematische oder Computermodelle werden verwendet, um Bevölkerungsinteraktionen innerhalb und Umweltauswirkungen auf eine Gemeinschaft zu veranschaulichen und zu untersuchen.

Um zu zeigen, dass die Schüler dieses Konzept verstehen, stellen Sie sicher, dass Sie Folgendes erklären können:

● Tabellenkalkulationsmodell für die Beziehung zwischen Raubtieren und Beutetieren

● Grafische Darstellung von Felddaten

● Modelle zum globalen Klimawandel

C. Mathematische Modelle und grafische Darstellungen werden verwendet, um Bevölkerungswachstumsmuster und Interaktionen zu veranschaulichen.

Um zu zeigen, dass die Schüler dieses Konzept verstehen, stellen Sie sicher, dass Sie Folgendes erklären können:

● Fortpflanzung ohne Einschränkungen führt zu einem exponentiellen Wachstum einer Population.

● Eine Population kann eine Individuendichte produzieren, die die Ressourcenverfügbarkeit des Systems übersteigt.

● Da dem Wachstum durch dichteabhängige und dichteunabhängige Faktoren Grenzen gesetzt werden, ergibt sich in der Regel ein logistisches Wachstumsmodell.

● Demografische Daten in Bezug auf Altersverteilung und Fruchtbarkeit können verwendet werden, um menschliche Populationen zu untersuchen.

Erklären Sie, wie Artenzusammensetzung und Diversität verwendet werden können, um die Struktur einer Gemeinschaft zu beschreiben.

Erklären Sie, warum mathematische/Computermodelle verwendet werden, um Bevölkerungswachstumsmuster, Bevölkerungsinteraktionen und Umweltauswirkungen auf eine Gemeinde zu veranschaulichen und zu untersuchen. Beschreiben Sie die Stärken und Grenzen dieser analytischen Ansätze.

Vergleichen Sie die exponentiellen und logistischen Wachstumsmodelle für eine Population.

Erklären Sie, wie demografische Daten zur Analyse von Populationen verwendet werden können.

Beschreiben Sie die wichtigsten demografischen Merkmale der menschlichen Bevölkerung lokal und global.

● Der Studierende ist in der Lage, die Auswahl der Art von Daten zu begründen, die zur Beantwortung wissenschaftlicher Fragen zur Interaktion von Populationen innerhalb von Gemeinschaften benötigt werden.

● Der Student ist in der Lage, mathematische Routinen auf Größen anzuwenden, die Gemeinschaften beschreiben, die aus Populationen von Organismen bestehen, die auf komplexe Weise interagieren.

● Der Schüler ist in der Lage, die Auswirkungen einer Veränderung der Bevölkerung der Gemeinde auf die Gemeinde vorherzusagen.

Grundlegendes Wissen 4.A.6: Interaktionen zwischen lebenden Systemen und mit ihrer Umgebung führen zur Bewegung von Materie und Energie.

A. Energie fließt, aber Materie wird recycelt.

B. Veränderungen des regionalen und globalen Klimas und der atmosphärischen Zusammensetzung beeinflussen die Muster der Primärproduktivität.

C. Organismen innerhalb von Nahrungsnetzen und Nahrungsketten interagieren.

D. Nahrungsnetze und Nahrungsketten sind von der Primärproduktivität abhängig.

e. Modelle ermöglichen die Vorhersage der Auswirkungen von Veränderungen biotischer und abiotischer Faktoren.

Um zu zeigen, dass die Schüler dieses Konzept verstehen, stellen Sie sicher, dass Sie Folgendes erklären können:

● Der Wettbewerb um Ressourcen und andere Faktoren begrenzt das Wachstum und kann durch das Logistikmodell beschrieben werden.

● Konkurrenz um Ressourcen, Territorialität, Gesundheit, Prädation, Abfallansammlung und andere Faktoren tragen zu einer dichteabhängigen Bevölkerungsregulierung bei.

F. Menschliche Aktivitäten wirken sich auf Ökosysteme auf lokaler, regionaler und globaler Ebene aus.

Um zu zeigen, dass die Schüler dieses Konzept verstehen, stellen Sie sicher, dass Sie Folgendes erklären können:

● Da die Zahl der menschlichen Populationen zugenommen hat, haben sich ihre Auswirkungen auf die Lebensräume anderer Arten verstärkt.

● Dies hat wiederum häufig die Populationsgröße der betroffenen Arten reduziert und zur Zerstörung von Lebensräumen und in einigen Fällen zum Aussterben von Arten geführt.

g. Viele Anpassungen von Organismen hängen mit der Gewinnung und Nutzung von Energie und Materie in einer bestimmten Umgebung zusammen.

Beschreiben Sie, wie Ökosysteme Organismen ihren Energie- und Stoffbedarf decken.

Erklären Sie, wie Klimaänderungen die Primärproduktivität in einem Ökosystem beeinflussen können.

Vergleichen Sie Nahrungsketten und Nahrungsnetze.

Beschreiben Sie die wichtigsten Wechselwirkungen zwischen Organismen in einem Nahrungsnetz.

Erklären Sie, wie die Modellierung der trophischen Struktur eines Ökosystems verwendet werden kann, um Vorhersagen über die Auswirkungen von Veränderungen biotischer und abiotischer Faktoren auf dieses Ökosystem zu treffen. Beschreiben Sie die Stärken und Grenzen dieses Ansatzes.

Geben Sie Beispiele, um zu zeigen, wie sich menschliche Aktivitäten auf Ökosysteme auf lokaler, regionaler und globaler Ebene ausgewirkt haben. Beschreiben Sie die Ursachen und Auswirkungen dieser Auswirkungen und diskutieren Sie mögliche Wege zur Abschwächung dieser Auswirkungen.

Geben Sie Beispiele für Arten an, die durch menschliche Aktivitäten zum Aussterben getrieben wurden.

● Der Student ist in der Lage, mathematische Routinen auf Größen anzuwenden, die Wechselwirkungen zwischen lebenden Systemen und ihrer Umgebung beschreiben, die zu Bewegungen von Materie und Energie führen.

● Der Student ist in der Lage, anhand visueller Darstellungen Situationen zu analysieren oder Probleme qualitativ zu lösen, um zu veranschaulichen, wie Wechselwirkungen zwischen lebenden Systemen und mit ihrer Umwelt zu Bewegungen von Materie und Energie führen.

● Der Student ist in der Lage, die Auswirkungen einer Veränderung der Materie- oder Energieverfügbarkeit auf Gemeinschaften vorherzusagen.

Nachhaltiges Verständnis 4.B: Konkurrenz und Kooperation sind wichtige Aspekte biologischer Systeme.

Grundlegendes Wissen 4.B.3: Wechselwirkungen zwischen und innerhalb von Populationen beeinflussen Muster der Artenverteilung und -häufigkeit.

A. Interaktionen zwischen Populationen wirken sich auf die Verteilung und Häufigkeit der Populationen aus.

Um zu zeigen, dass die Schüler dieses Konzept verstehen, stellen Sie sicher, dass Sie Folgendes erklären können:

● Konkurrenz, Parasitismus, Prädation, Mutualismus und Kommensalismus können die Bevölkerungsdynamik beeinflussen.

● Beziehungen zwischen interagierenden Populationen können durch positive und negative Effekte charakterisiert und mathematisch modelliert werden (Raubtier/Beute, epidemiologische Modelle, invasive Arten).

● In einem Ökosystem existieren viele komplexe symbiotische Beziehungen, und Feedback-Kontrollsysteme spielen eine Rolle für das Funktionieren dieser Ökosysteme.

B. Eine Population von Organismen hat andere Eigenschaften als die Individuen, aus denen die Population besteht. Die Kooperation und Konkurrenz zwischen Individuen trägt zu diesen unterschiedlichen Eigenschaften bei.

C. Artenspezifische und Umweltkatastrophen, geologische Ereignisse, der plötzliche Zufluss/Erschöpfung abiotischer Ressourcen oder verstärkte menschliche Aktivitäten beeinflussen die Verbreitung und Häufigkeit von Arten.

Um zu zeigen, dass die Schüler dieses Konzept verstehen, stellen Sie sicher, dass Sie Folgendes erklären können:

Erklären Sie, wie sich Interaktionen zwischen Populationen auf das Muster der Artenverteilung und -häufigkeit auswirken.

Erklären Sie, wie Konkurrenz, Parasitismus, Prädation, Mutualismus und Kommensalismus die Verteilung und den Überfluss von Populationen beeinflussen können. Geben Sie Beispiele für jeden Effekt an.

Erklären Sie, warum es unmöglich ist, die Gesamtheit der Interaktionen zwischen Populationen in einem Ökosystem zu modellieren.

Geben Sie Beispiele für die emergenten Eigenschaften einer Population an, die die Individuen, aus denen die Population besteht, nicht besitzen. Erklären Sie, wie Kooperation und Konkurrenz zwischen Individuen zu diesen emergenten Eigenschaften beitragen.

Geben Sie Beispiele dafür, wie artenspezifische und Umweltkatastrophen, geologische Ereignisse und der plötzliche Zufluss/Erschöpfung abiotischer Ressourcen oder verstärkte menschliche Aktivitäten die Artenverteilung und -abundanz beeinflussen können.

● Der Student ist in der Lage, mithilfe von Datenanalyse Beobachtungen und Messungen bezüglich der Auswirkungen von Populationsinteraktionen auf Muster der Artenverteilung und -abundanz zu verfeinern.

Grundlegendes Wissen 4.B.4: Die Verteilung lokaler und globaler Ökosysteme ändert sich im Laufe der Zeit.

A. Menschlicher Einfluss beschleunigt den Wandel auf lokaler und globaler Ebene.

Um zu zeigen, dass die Schüler dieses Konzept verstehen, stellen Sie sicher, dass Sie Folgendes erklären können:

● Abholzung, Brandrodung, Landwirtschaft, Urbanisierung, Monokulturen, Infrastrukturentwicklung (Dämme, Hochspannungsleitungen, Straßen) und der globale Klimawandel bedrohen Ökosysteme und das Leben auf der Erde.

● Eine eingeführte Art kann eine neue Nische frei von Räubern oder Konkurrenten erschließen und so neue Ressourcen erschließen.

● Die Einführung neuer Krankheiten kann einheimische Arten zerstören.

Anschauliche Beispiele umfassen :

○ Pocken [historisches Beispiel für Indianer]

B. Geologische und meteorologische Ereignisse wirken sich auf die Verteilung der Ökosysteme aus.

Um zu zeigen, dass die Schüler dieses Konzept verstehen, stellen Sie sicher, dass Sie Folgendes erklären können:

1. Biogeographische Studien veranschaulichen diese Veränderungen.

Um zu zeigen, dass die Schüler dieses Konzept verstehen, stellen Sie sicher, dass Sie Folgendes erklären können:

● Meteoreinschlag auf Dinosaurier

Erklären Sie, wie der menschliche Einfluss den Wandel der Ökosystemstruktur auf lokaler und globaler Ebene beschleunigen kann. Geben Sie jeweils Beispiele an.

Erklären Sie, wie eingeführte Arten die Struktur eines Ökosystems stören können. Geben Sie Beispiele an, um Ihre Antwort zu untermauern.

Erklären Sie, wie sich geologische und meteorologische Ereignisse auf die Verteilung von Ökosystemen auswirken können. Geben Sie Beispiele an, um Ihre Antwort zu untermauern..

● Der Student kann erklären, wie sich die Verteilung von Ökosystemen im Laufe der Zeit verändert, indem er großräumige Ereignisse identifiziert, die in der Vergangenheit zu diesen Veränderungen geführt haben.

● Der Student ist in der Lage, Konsequenzen menschlichen Handelns auf lokale und globale Ökosysteme vorherzusagen.

Nachhaltiges Verständnis 4.C: Natürlich vorkommende Diversität zwischen und zwischen Komponenten innerhalb biologischer Systeme beeinflusst die Interaktionen mit der Umwelt.

Grundlegendes Wissen 4.C.3: Der Variationsgrad einer Population beeinflusst die Populationsdynamik.

A. Die Fähigkeit der Bevölkerung, auf Umweltveränderungen zu reagieren, wird durch die genetische Vielfalt beeinflusst. Arten und Populationen mit geringer genetischer Vielfalt sind vom Aussterben bedroht.

Um zu zeigen, dass die Schüler dieses Konzept verstehen, stellen Sie sicher, dass Sie Folgendes erklären können:

● Kartoffelfäule verursacht den Kartoffelhunger

● Maisrost beeinflusst landwirtschaftliche Nutzpflanzen

● Tasmanische Teufel und ansteckender Krebs

B. Die genetische Vielfalt ermöglicht es Individuen in einer Population, unterschiedlich auf dieselben Veränderungen der Umweltbedingungen zu reagieren.

Um zu zeigen, dass die Schüler dieses Konzept verstehen, stellen Sie sicher, dass Sie Folgendes erklären können:

● Nicht alle Tiere in einem Bevölkerungsansturm.

● Nicht alle Individuen einer Population in einem Krankheitsausbruch sind gleichermaßen betroffen, manche zeigen möglicherweise keine Symptome, manche können leichte Symptome haben oder manche sind von Natur aus immun und resistent gegen die Krankheit.

C. Allelische Variation innerhalb einer Population kann durch die Hardy-Weinberg-Gleichung(en) modelliert werden.

Erklären Sie, wie die in einer Population vorhandene genetische Vielfalt mit der Widerstandsfähigkeit der Population und ihrer Fähigkeit, auf Veränderungen in der Umwelt zu reagieren, zusammenhängt.

Erklären Sie, warum Populationen mit begrenzter genetischer Vielfalt stärker vom Aussterben bedroht sind. Geben Sie Beispiele an, um Ihre Antwort zu untermauern.

● Der Student ist in der Lage, Beweise zu verwenden, um die Behauptung zu rechtfertigen, dass eine Vielzahl von phänotypischen Reaktionen auf einen einzigen Umweltfaktor aus unterschiedlichen Genotypen innerhalb der Population resultieren können.

● Der Student ist in der Lage, Theorien und Modelle zu verwenden, um wissenschaftliche Aussagen und/oder Vorhersagen über die Auswirkungen von Variationen innerhalb von Populationen auf Überleben und Fitness zu treffen.

Grundlegendes Wissen 4.C.4: Die Artenvielfalt innerhalb eines Ökosystems kann die Stabilität des Ökosystems beeinflussen.

A. Natürliche und künstliche Ökosysteme mit weniger Bestandteilen und mit geringer Diversität zwischen den Bestandteilen sind oft weniger widerstandsfähig gegenüber Umweltveränderungen.

B. Keystone-Arten, Produzenten und essentielle abiotische und biotische Faktoren tragen dazu bei, die Vielfalt eines Ökosystems zu erhalten. Die Auswirkungen von Keystone-Arten auf das Ökosystem sind im Verhältnis zu ihrer Häufigkeit im Ökosystem unverhältnismäßig, und wenn sie aus dem Ökosystem entfernt werden, bricht das Ökosystem oft zusammen.

Erklären Sie den Zusammenhang zwischen der in einem Ökosystem vorhandenen Vielfalt und seiner Widerstandsfähigkeit gegenüber Umweltveränderungen.

Beschreiben Sie, wie Schlüsselarten, Produzenten und einschränkende abiotische und biotische Faktoren zur Erhaltung der Vielfalt eines Ökosystems beitragen.

Geben Sie Beispiele dafür, wie eine Störung der Populationen von Schlüsselarten unverhältnismäßig große Veränderungen der Struktur eines Ökosystems auslösen kann.

● Der Studierende ist in der Lage, wissenschaftliche Aussagen und Vorhersagen darüber zu treffen, wie die Artenvielfalt innerhalb eines Ökosystems die Ökosystemstabilität beeinflusst.


Auswirkungen der globalen Erwärmung auf Klima und Lebewesen

Einige der wichtigsten Auswirkungen der globalen Erwärmung auf das Klima und lebende Organismen sind wie folgt:

(A) Klimawandel (B) Klimawandel und Pflanzengemeinschaften (C) Auswirkung auf den Meeresspiegel (D) Verringerung der Biodiversität (E) Auswirkung auf die Landwirtschaft (F) Auswirkung auf arktische Ökosysteme (G) Gesamtwirkung.

(A) Klimawandel:

Es wird angenommen, dass erhöhte Treibhausgase, die die globale Erwärmung verursachen, das globale Klima bereits beeinflusst haben und diese Auswirkungen in Zukunft zunehmen werden. Laut IPCC (1996) hat sich das Weltklima im letzten Jahrhundert von 0,3 auf 0,6°C erwärmt. Komplexe Computermodelle des globalen Klimas sagen voraus, dass die Temperaturen im nächsten Jahrhundert aufgrund der erhöhten Konzentrationen von Kohlendioxid und anderen Treibhausgasen um 1 °C bis 3,5 °C weiter ansteigen werden.

Der Temperaturanstieg wird in hohen Breiten und über großen Kontinenten am stärksten sein (Myneni et al., 1997). Einige Wissenschaftler sagen jedoch auch eine Zunahme extremer Wetterereignisse wie Überschwemmungen, regionale Dürren und Wirbelstürme im Zusammenhang mit dieser Erwärmung voraus (Karl et al. 1997). Es ist wahrscheinlich, dass sich viele Arten nicht schnell an die globale Erwärmung und den damit verbundenen Klimawandel anpassen können.

Als Ergebnis können biologische Gemeinschaften tiefgreifend leiden. Mehr als 10 % der Pflanzenarten in vielen gemäßigten Wandbereichen können die neuen klimatischen Bedingungen nicht überleben, sie müssen nach Norden wandern oder sterben. Diese Veränderung wurde bereits bei alpinen Pflanzen beobachtet, die höher auf den Bergen wachsen, und Zugvögeln, die sich länger auf ihren Sommerbrutplätzen aufhalten.

Die Auswirkungen des globalen Klimawandels auf Niederschlag und Temperatur dürften jedoch in den Tropen weniger drastisch sein als in den gemäßigten Zonen. Aber selbst kleine Änderungen in der Menge und dem Zeitpunkt der Niederschläge wirken sich auf die Artenzusammensetzung und die Pflanzenreproduktionszyklen aus. Es ist zu erwarten, dass Veränderungen der Temperatur und des globalen Klimas die biogeochemischen Kreisläufe beeinflussen, die bereits durch anthropogene Störungen gestört wurden.

(B) Klimawandel und Pflanzengemeinschaften:

Klimaveränderungen als Folge der globalen Erwärmung werden sich natürlich auf die Lebensgemeinschaften auf dieser Erde auswirken. Einige Pflanzenarten können das erhöhte CO . nutzen2 Konzentrationen und hohe Temperaturen, um ihre Wachstumsraten zu erhöhen, aber weniger anpassungsfähige Arten werden im Überfluss abnehmen. Solche unvorhersehbaren Schwankungen in Pflanzengemeinschaften und assoziierten pflanzenfressenden Insektenarten könnten zum Aussterben vieler seltener Arten und zu einem starken Bevölkerungsanstieg bei einigen anderen Arten führen.

Als Folge kann der globale Klimawandel biologische Gemeinschaften umstrukturieren und die Verbreitungsgebiete vieler Tier- und Pflanzenarten verändern. Einige Arten könnten in freier Wildbahn vom Aussterben bedroht sein und daher müssen neue Erhaltungsstrategien einschließlich der Zucht in Gefangenschaft übernommen werden.

(C) Auswirkung auf den Meeresspiegel:

Steigende Temperaturen lassen Gletscher schmelzen und die Polkappen schrumpfen. Dadurch kann der Meeresspiegel um 0,2 bis 1,5 m ansteigen und tiefliegende Küstengebiete und deren Lebensgemeinschaften überfluten. Es gibt Hinweise darauf, dass dieser Prozess bereits begonnen hat. Der Meeresspiegel ist in den letzten 100 Jahren bereits um 10 bis 25 cm gestiegen, möglicherweise aufgrund steigender globaler Temperaturen (IPCC, 1996). Wenn der Trend anhält, könnten in naher Zukunft viele tief liegende Gebiete überflutet werden.

Es ist möglich, dass der Anstieg des Meeresspiegels 20 bis 80 % der Küstenfeuchtgebiete erheblich verändert oder zerstört. In tropischen Gebieten werden Mangroven beeinträchtigt, da das Meerwasser in bestehenden Mangrovengebieten zu tief ist, um die Entwicklung der Setzlinge zu ermöglichen. Der steigende Meeresspiegel schadet Korallenriffarten, die bei optimaler Temperatur und Wasserbewegung in einer genauen Tiefe wachsen.

Es ist möglich, dass langsam wachsende Korallenriffe mit dem Anstieg des Meeresspiegels nicht Schritt halten können und nach und nach überflutet werden und absterben und nur schnell wachsende Korallenriffarten überleben können. Diese Bedrohung der Korallenriffe kann durch steigende Meerwassertemperaturen noch verstärkt werden. Ungewöhnlich hohe Wassertemperaturen im Pazifischen Ozean in den Jahren 1982 und 1983 führten zum Tod von symbiotischen Algen, die in den Korallen leben. Anschließend erlitt die “gebleichte” Koralle ein massives Absterben von 70-95 % Korallenbedeckung der Fläche bis in Tiefen von 18 m (Brown und Ogden, 1993).

(D) Reduzierung der Biodiversität:

Wie oben erwähnt, führen erhöhte Temperaturen, Überschwemmungen einiger biologischer Küstengemeinschaften und Veränderungen im Verteilungsmuster vieler Arten über einen langen Zeitraum wahrscheinlich zu einer Verringerung der biologischen Vielfalt in aquatischen und terrestrischen Ökosystemen.

(E) Auswirkung auf die Landwirtschaft:

Der globale Klimawandel kann wichtige Auswirkungen auf die Landwirtschaft haben (Rosenweig und Parry, 1994). Die Auswirkungen dieser Änderung variieren jedoch für C3 (z. B. Weizen, Reis, Bohnen) und C2 (z.B. Mais, Hirse, Zuckerrohr) Pflanzen. Wenn die Temperaturen mit steigendem CO .-Gehalt steigen2, werden einige Kulturpflanzen in bestimmten Regionen möglicherweise nicht mehr angebaut. Laut Ricklefs und Miller (2000) wird der globale Temperaturanstieg nach den gängigsten Modellen des globalen Klimawandels negative Auswirkungen sowohl auf C2 und C4 Pflanzen, es sei denn, der höhere CO .-Gehalt2 in der Atmosphäre das Pflanzenwachstum steigern.

(F) Auswirkung auf arktische Ökosysteme:

Der globale Klimawandel wird tiefgreifende Auswirkungen auf die arktischen Ökosysteme haben. Studien zur Reaktion der arktischen Tundra auf erhöhtes CO2 zeigten, dass die Tundra empfindlicher auf den globalen Klimawandel reagiert als die meisten anderen Ökosysteme der Erde. Laut Shaver et. al (1992) können wärmere Temperaturen die Primärproduktion erhöhen, wodurch der Kohlenstoffeintrag und die Bodenatmung erhöht werden, wodurch der Kohlenstoffausstoß erhöht wird. Das Ausmaß, in dem die Produktion gesteigert werden kann, wird durch die Verfügbarkeit von Stickstoff eingeschränkt.

(G) Gesamtwirkung:

Die Gesamtwirkung der globalen Erwärmung auf das Weltklima hat viele Dimensionen, von denen einige oben diskutiert wurden. Das natürliche Gewächshaus hält die Temperaturen der Erde innerhalb der Grenzen für physiologische Funktionen. Studien deuten jedoch darauf hin, dass selbst ein moderater Anstieg der durchschnittlichen globalen Temperatur zu erheblichen Veränderungen der Lebensgemeinschaften führen könnte, einschließlich einer Verringerung der Biodiversität sowohl in terrestrischen als auch in aquatischen Ökosystemen.


Tropenisierung gemäßigter Ökosysteme in Nordamerika: Die Ausdehnung tropischer Organismen nach Norden als Reaktion auf die Erwärmung der Wintertemperaturen

Michael J. Osland, U.S. Geological Survey, Lafayette, LA, USA.

Florida Fish and Wildlife Conservation Commission, Fish and Wildlife Research Institute, St. Petersburg, FL, USA

U.S. Geological Survey, Gainesville, FL, USA

Universität von Arizona, Tucson, AZ, USA

U.S. Geological Survey, Davie, FL, USA

U.S. Geological Survey, Gainesville, FL, USA

U.S. Geological Survey, Gainesville, FL, USA

University of California, Berkeley, CA, USA

Louisiana State University, Baton Rouge, LA, USA

U.S. Geological Survey, Raleigh, NC, USA

Herndon Solutions Group, LLC, NASA-Umwelt- und Medizinvertrag, Postleitzahl: NEM-022, Kennedy Space Center, FL, USA

University of British Columbia, Vancouver, BC, Kanada

Universität von Kalifornien, Santa Cruz, CA, USA

Bonefish and Tarpon Trust, Marathon, FL, USA

Louisiana State University, Baton Rouge, LA, USA

National Oceanic and Atmospheric Administration, La Jolla, CA, USA

U.S. Geological Survey, Lafayette, LA, USA

Michael J. Osland, U.S. Geological Survey, Lafayette, LA, USA.

Florida Fish and Wildlife Conservation Commission, Fish and Wildlife Research Institute, St. Petersburg, FL, USA

U.S. Geological Survey, Gainesville, FL, USA

Universität von Arizona, Tucson, AZ, USA

U.S. Geological Survey, Davie, FL, USA

U.S. Geological Survey, Gainesville, FL, USA

U.S. Geological Survey, Gainesville, FL, USA

University of California, Berkeley, CA, USA

Louisiana State University, Baton Rouge, LA, USA

U.S. Geological Survey, Raleigh, NC, USA

Herndon Solutions Group, LLC, NASA-Umwelt- und Medizinvertrag, Postleitzahl: NEM-022, Kennedy Space Center, FL, USA

University of British Columbia, Vancouver, BC, Kanada

Universität von Kalifornien, Santa Cruz, CA, USA

Bonefish and Tarpon Trust, Marathon, FL, USA

Louisiana State University, Baton Rouge, LA, USA

National Oceanic and Atmospheric Administration, La Jolla, CA, USA

Dieser Artikel wurde von Mitarbeitern der US-Regierung verfasst und ihre Arbeit ist in den USA gemeinfrei.

Siehe Commnetary zu diesem Artikel von Walters und McClenachan, 27, 3006–3008.

Abstrakt

Tropenisierung ist ein Begriff, der verwendet wird, um die Umwandlung von gemäßigten Ökosystemen durch polwärts wandernde tropische Organismen als Reaktion auf die Erwärmung zu beschreiben. In Nordamerika wird erwartet, dass eine Abnahme der Häufigkeit und Intensität von extremen Winterkälteereignissen die Ausdehnung des Verbreitungsgebiets vieler kälteempfindlicher tropischer Organismen in Richtung der Pole ermöglichen wird, manchmal auf Kosten von Organismen der gemäßigten Zone. Obwohl Ökologen seit langem die kritische ökologische Rolle von winterlichen Kälteextremen in tropisch-gemäßigten Übergangszonen festgestellt haben, wurden die ökologischen Auswirkungen extremer Kälteereignisse zu wenig untersucht, und der Einfluss wärmender Wintertemperaturen wurde zu oft bei der Bewertung der Vulnerabilität des Klimawandels außer Acht gelassen . Hier untersuchen wir den Einfluss extremer Kälteereignisse auf die nördlichen Verbreitungsgrenzen einer vielfältigen Gruppe tropischer Organismen, darunter Landpflanzen, Küstenfeuchtlandpflanzen, Küstenfische, Meeresschildkröten, Landreptilien, Amphibien, Seekühe und Insekten. Für diese Organismen können extreme Kälteereignisse zu großen physiologischen Schäden oder Massensterben im Landschaftsmaßstab führen. Umgekehrt kann das Fehlen extremer Kälteereignisse das Bevölkerungswachstum, die Ausdehnung des Verbreitungsgebiets und ökologische Regimewechsel fördern. Wir diskutieren die Auswirkungen wärmerer Winter auf Arten und Ökosysteme in tropisch-gemäßigten Übergangszonen. Im 21. Jahrhundert wird erwartet, dass die durch den Klimawandel bedingte Abnahme der Häufigkeit und Intensität extremer Kälteereignisse die polwärts gerichtete Ausbreitung vieler tropischer Arten erleichtert. Unser Review hebt kritische Wissenslücken hervor, um das Verständnis der ökologischen Auswirkungen der Tropenisierung gemäßigter Ökosysteme in Nordamerika zu verbessern.


Störungsregime für Bodenorganismen

Änderungen der technischen Aktivitäten von Pflanzen können dramatische Auswirkungen auf das Störungsregime von Bodenorganismen haben, d. Hier beschränken wir die Diskussion auf die Änderung struktureller Merkmale. Die Pflanzenbauweise des Bodenlebensraums resultiert in erster Linie aus individuellen und Pflanzengemeinschaftsmerkmalen wie Wurzelarchitektur und Vegetationsbedeckung (Tabelle 1). Veränderungen des Störungsregimes für Bodenbiota durch pflanzenbauliche Veränderungen sollten sich auf Situationen beschränken, in denen von der ursprünglichen Vegetation abweichende Pflanzenlebensformen (Bäume, Sträucher, Gräser) aussterben oder ihre Dominanz dramatisch verändern. Wenn Sträucher beispielsweise in Semiariden Magerrasen eindringen, verändern sie abiotische Prozesse wie die Umverteilung von Bodenmaterialien durch Erosion und das Einleiten von nährstoffreichem Stängelflusswasser ( Schlesinger und Pilmanis 1998). Folglich werden die meisten Bodenbiodiversität (Virginia et al. 1992) und Ökosystemfunktionen unter Sträuchern lokalisiert, während die Zwischenstrauchräume zunehmend frei von biotischer Aktivität werden. Die Invasion durch Sträucher führt zu steilen lokalen Gradienten im Störungsregime des Bodenlebensraums und verändert die räumliche Verteilung der Bodenressourcen von einem relativ homogenen Muster im Grünland zu einer fleckigen Verteilung im Buschland. Mit zunehmender Fläche von Buschwüsten und kargen Böden können ein zunehmender Staubfluss und eine höhere Oberflächenalbedo erhebliche Rückkopplungen auf das Weltklima bewirken ( Schlesinger und Pilmanis 1998).

Veränderungen in der Struktur der Pflanzengemeinschaften verändern eindeutig sowohl die Technik als auch die Bereitstellung von Nahrungsressourcen für die Bodenbiota. Dies liegt daran, dass sich Pflanzenarten im Allgemeinen in einer Vielzahl von Attributen unterscheiden (z. B. Phänologien, Wachstumsraten, Nährstoff- und Wassernutzungseffizienz), die die physikalisch-chemischen Eigenschaften des Bodens, die Ansammlung organischer Bodensubstanz und die Nährstoffverfügbarkeit unterschiedlich verändern. Dies wird durch Untersuchungen von Pflanzeneffekten auf die Spurengasflüsse gezeigt. Epsteinet al. (1998) schätzten die Flüsse von Spurengasen (NO, N2O und CH4) aus Böden von Kurzgrassteppengesellschaften, die von C . dominiert werden3 Pflanzen, C4 Pflanzen oder eine Mischung aus beiden Arten. C3 und C4 Pflanzen unterscheiden sich im Zeitpunkt des Wachstums, der Wasser- und N-Nutzungseffizienz und der N-Konzentration im Gewebe. Die Produktion von NO, N2O und CH4 könnten alle diese Variablen beeinflussen, da mikrobielle Prozesse, die zum Austausch von Spurengasen beitragen, durch komplexe Wechselwirkungen zwischen Bodenfeuchtigkeit und -temperatur, Bodenbelüftung und der Verfügbarkeit reaktiver Substrate angetrieben werden. Unterschiede in der Wirkung von C3 und C4 Pflanzen auf Gasflüssen an einem Tonstandort waren nicht erkennbar, während auf sandigem Tonlehm mehrere Unterschiede gefunden wurden. Epsteinet al. (1998) kamen zu dem Schluss, dass unter bestimmten Umweltbedingungen, insbesondere wenn Faktoren wie Feuchtigkeit und Temperatur keine Einschränkung darstellen, die Zusammensetzung der Pflanzenvereinigung unterirdische Prozesse regulieren kann, die den Spurengasaustausch verändern. Dies zeigt, dass die beteiligten Mechanismen stark von lokalen und regionalen abiotischen Bedingungen abhängen.


Veränderungen der Bedingungen eines Ökosystems führen zu Veränderungen in Organismen - Biologie

Ein Ökosystem ist eine Gemeinschaft von Organismen und ihrer abiotischen (nicht lebenden) Umgebung. Ökosysteme können klein sein, wie die Gezeitentümpel in der Nähe der felsigen Küsten vieler Ozeane, oder groß, wie sie im tropischen Regenwald des Amazonas in Brasilien vorkommen (Abbildung 1 unten).

Abbildung 1. Ein (a) Gezeitenbecken-Ökosystem auf Matinicus Island, Maine, ist ein kleines Ökosystem, während der (b) Amazonas-Regenwald in Brasilien ein großes Ökosystem ist. (Credit a: Änderung der Arbeit von Jim Kuhn Credit b: Änderung der Arbeit von Ivan Mlinaric)

Es gibt drei große Kategorien von Ökosystemen, die auf ihrer allgemeinen Umgebung basieren: Süßwasser, Meer und Land. Innerhalb dieser drei Kategorien gibt es einzelne Ökosystemtypen, die auf dem Umweltlebensraum und den vorhandenen Organismen basieren.

Ökologie der Ökosysteme

Es gibt wichtige Variablen, die bestimmen, welche Organismen in einer bestimmten Umgebung existieren können. Das Leben in einem Ökosystem ist oft mit einem Wettbewerb um begrenzte Ressourcen verbunden, der sowohl innerhalb einer einzigen Art als auch zwischen verschiedenen Arten stattfindet. Organismen konkurrieren um Dinge wie Nahrung, Wasser, Sonnenlicht, Raum und Mineralstoffe. Andere kritische Faktoren, die biologische Gemeinschaften beeinflussen, hängen mit der physikalischen Umgebung zusammen, wie Klima, Höhe und Geologie.

Süßwasser-Ökosysteme sind die seltensten und treten auf nur 1,8 Prozent der Erdoberfläche auf. Diese Systeme umfassen Seen, Flüsse, Bäche und Quellen. Sie sind sehr vielfältig und beherbergen eine Vielzahl von Tieren, Pflanzen, Pilzen, Protisten und Prokaryoten.

Meeresökosysteme sind die häufigsten, die 75 Prozent der Erdoberfläche ausmachen und aus drei Grundtypen bestehen: flacher Ozean, tiefes Ozeanwasser und tiefer Ozeanboden. Flache Ozeanökosysteme umfassen extrem artenreiche Korallenriffökosysteme. Kleine photosynthetische Organismen, die im Ozeanwasser schweben, zusammenfassend bekannt als Phytoplankton, 40 Prozent der gesamten Photosynthese auf der Erde durchführen. Ökosysteme des Tiefseebodens enthalten eine Vielzahl von Meeresorganismen.Diese Ökosysteme sind so tief, dass Licht sie nicht erreichen kann.

Terrestrische Ökosysteme, auch bekannt für ihre Vielfalt, werden in große Kategorien eingeteilt, die Biome genannt werden. EIN Biom ist eine großräumige Gemeinschaft von Organismen, die hauptsächlich an Land durch die vorherrschenden Pflanzenarten definiert wird, die in geografischen Regionen der Erde mit ähnlichen klimatischen Bedingungen vorkommen. Beispiele für Biome sind tropische Regenwälder, Savannen, Wüsten, Grasland, gemäßigte Wälder und Tundren. Die Gruppierung dieser Ökosysteme in nur wenige Biom-Kategorien verschleiert die große Vielfalt der einzelnen Ökosysteme darin. Zum Beispiel die Saguaro-Kakteen (Carnegiea gigantean) und andere Pflanzenarten in der Sonora-Wüste in den Vereinigten Staaten sind im Vergleich zur öden Felswüste von Boa Vista, einer Insel vor der Küste Westafrikas, relativ vielfältig (Abbildung 2 unten).

Abbildung 2. Wüstenökosysteme können wie alle Ökosysteme stark variieren. Die Wüste in (a) Saguaro National Park, Arizona, hat eine reiche Pflanzenwelt, während die felsige Wüste von (b) Boa Vista Island, Kap Verde, Afrika, frei von Pflanzen ist. (Kredit a: Werkänderung von Jay Galvin Kreditb: Werkänderung von Ingo Wölbern)

Ökosysteme und Störungen

Ökosysteme sind komplex mit vielen interagierenden Teilen. Sie sind routinemäßig verschiedenen Störungen ausgesetzt: Umweltveränderungen, die ihre Zusammensetzung beeinflussen, wie jährliche Schwankungen von Niederschlag und Temperatur. Viele Störungen sind das Ergebnis natürlicher Prozesse. Wenn beispielsweise ein Blitz einen Waldbrand verursacht und einen Teil eines Waldökosystems zerstört, wird der Boden schließlich mit Gräsern besiedelt, gefolgt von Büschen und Sträuchern und später ausgewachsenen Bäumen. Dadurch wird der Wald in seinen früheren Zustand zurückversetzt. Dieser Prozess ist so universell, dass Ökologen ihm einen Namen gegeben haben –Nachfolge. Die Auswirkungen von Umweltstörungen durch menschliche Aktivitäten sind heute ebenso bedeutend wie die durch natürliche Prozesse verursachten Veränderungen. Menschliche landwirtschaftliche Praktiken, Luftverschmutzung, saurer Regen, globale Entwaldung, Überfischung, Ölverschmutzungen und illegales Abladen an Land und in den Ozean haben alle Auswirkungen auf die Ökosysteme.

Gleichgewicht ist ein dynamischer Zustand eines Ökosystems, in dem die Biodiversität trotz Veränderungen der Artenzahl und des Vorkommens einigermaßen konstant bleibt. In der Ökologie werden zwei Parameter verwendet, um Veränderungen in Ökosystemen zu messen: Widerstand und Widerstandsfähigkeit. Die Fähigkeit eines Ökosystems, trotz Störungen im Gleichgewicht zu bleiben, nennt man Widerstand. Die Geschwindigkeit, mit der ein Ökosystem nach einer Störung wieder ins Gleichgewicht kommt, nennt man Widerstandsfähigkeit. Die Widerstandsfähigkeit und Resilienz von Ökosystemen sind besonders wichtig, wenn man den menschlichen Einfluss berücksichtigt. Die Natur eines Ökosystems kann sich so stark verändern, dass es seine Widerstandsfähigkeit vollständig verlieren kann. Dieser Prozess kann zur vollständigen Zerstörung oder irreversiblen Veränderung des Ökosystems führen.

Nahrungsketten und Nahrungsnetze

EIN Nahrungskette ist eine lineare Abfolge von Organismen, durch die Nährstoffe und Energie fließen, wenn ein Organismus einen anderen frisst. Die Stufen in der Nahrungskette sind Erzeuger, Primärverbraucher, übergeordnete Verbraucher und schließlich Zersetzer. Diese Ebenen werden verwendet, um die Struktur und Dynamik von Ökosystemen zu beschreiben. Es gibt einen einzigen Weg durch eine Nahrungskette. Jeder Organismus in einer Nahrungskette nimmt ein bestimmtes trophisches Niveau (Energieniveau) ein, seine Position in der Nahrungskette oder im Nahrungsnetz.

In vielen Ökosystemen besteht die Basis oder Grundlage der Nahrungskette aus photosynthetischen Organismen (Pflanzen oder Phytoplankton), die als bezeichnet werden Hersteller. Die Organismen, die die Produzenten verzehren, sind Pflanzenfresser, genannt Primärverbraucher. Sekundärverbraucher sind in der Regel Fleischfresser, die die Hauptkonsumenten fressen. Tertiäre Verbraucher sind Fleischfresser, die andere Fleischfresser fressen. Verbraucher auf höherer Ebene ernähren sich von den nächstniedrigeren trophischen Ebenen und so weiter bis hin zu den Organismen an der Spitze der Nahrungskette. In der Nahrungskette des Ontariosees (siehe Abbildung 3 unten) ist der Chinook-Lachs der Spitzenverbraucher an der Spitze dieser Nahrungskette.

Abbildung 3. Dies sind die trophischen Ebenen einer Nahrungskette im Ontariosee an der Grenze zwischen den USA und Kanada. Energie und Nährstoffe fließen von photosynthetischen Grünalgen an der Basis bis an die Spitze der Nahrungskette: dem Chinook-Lachs. (Kredit: Änderung der Arbeit durch National Oceanic and Atmospheric Administration/NOAA)

Ein wichtiger Faktor, der die Anzahl der Schritte in einer Nahrungskette begrenzt, ist die Energie. Energie geht auf jeder trophischen Ebene und zwischen trophischen Ebenen als Wärme und bei der Übertragung an Zersetzer verloren (Abbildung 4 unten). Daher kann nach einer begrenzten Anzahl von trophischen Energietransfers die in der Nahrungskette verbleibende Energiemenge nicht groß genug sein, um lebensfähige Populationen auf höheren trophischen Ebenen zu unterstützen.

Abbildung 4. Die relative Energie in trophischen Ebenen in einem Ökosystem von Silver Springs, Florida, wird gezeigt. Jede trophische Ebene hat weniger Energie zur Verfügung und unterstützt normalerweise, aber nicht immer, eine kleinere Masse von Organismen auf der nächsten Ebene.

Es gibt ein Problem, wenn Nahrungsketten verwendet werden, um die meisten Ökosysteme zu beschreiben. Selbst wenn alle Organismen in geeignete trophische Ebenen gruppiert sind, können einige dieser Organismen auf mehr als einer trophischen Ebene fressen. Darüber hinaus ernähren sich Arten von mehr als einer Art und werden von ihnen gefressen. Mit anderen Worten, das lineare Modell von Ökosystemen, die Nahrungskette, ist eine hypothetische und zu vereinfachende Darstellung der Ökosystemstruktur. Ein ganzheitliches Modell, das alle Interaktionen zwischen verschiedenen Arten und ihre komplexen miteinander verbundenen Beziehungen untereinander und mit der Umwelt umfasst, ist ein genaueres und beschreibendes Modell für Ökosysteme. EIN Nahrungsnetz ist ein Konzept, das die multiplen trophischen (Fütterungs-)Interaktionen zwischen den einzelnen Arten berücksichtigt (Abbildung 5 unten).

Abbildung 5. Dieses Nahrungsnetz zeigt die Interaktionen zwischen Organismen über trophische Ebenen hinweg. Pfeile zeigen von einem Organismus, der konsumiert wird, zu dem Organismus, der ihn konsumiert. Alle Erzeuger und Verbraucher werden schließlich zur Nahrung für die Zersetzer (Pilze, Schimmel, Regenwürmer und Bakterien im Boden). (Credit “fox”: Modifikation der Arbeit von Kevin Bacher, NPS Credit “owl”: Modifikation der Arbeit von John und Karen Hollingsworth, USFWS Credit “snake”: Modifikation der Arbeit von Steve Jurvetson Credit “robin& #8221: Änderung der Arbeit von Alan Vernon Kredit “frog”: Änderung der Arbeit von Alessandro Catenazzi Kredit “spider”: Änderung der Arbeit von “Sanba38″/Wikimedia Commons Kredit “centipede”: Modifikation von Arbeit von “Bauerph”/Wikimedia Commons Credit “squirrel”: Modifikation der Arbeit von Dawn Huczek Credit “mouse”: Modifikation der Arbeit von NIGMS, NIH Credit “sparrow”: Modifikation der Arbeit von David Friel Kredit “beetle”: Änderung der Arbeit von Scott Bauer, USDA Agricultural Research Service Kredit “mushrooms”: Änderung der Arbeit von Chris Wee Kredit “mold”: Änderung der Arbeit von Dr. Lucille Georg, CDC Kredit & #8220Regenwurm”: Modifikation von Arbeit von Rob Hille Kredit “bacteria”: Modifikation der Arbeit von Don Stalons, CDC)

Es wird oft gezeigt, dass zwei allgemeine Arten von Nahrungsnetzen innerhalb eines einzigen Ökosystems interagieren. Ein grasendes Nahrungsnetz hat Pflanzen oder andere photosynthetische Organismen an seiner Basis, gefolgt von Pflanzenfressern und verschiedenen Fleischfressern. Ein detritisches Nahrungsnetz besteht aus einer Basis von Organismen, die sich von zerfallendem organischem Material (toten Organismen) ernähren, einschließlich Zersetzer (die tote und verwesende Organismen abbauen) und Detritivoren (die organischen Detritus verbrauchen). Diese Organismen sind normalerweise Bakterien, Pilze und wirbellose Tiere, die organisches Material wieder in den biotischen Teil des Ökosystems recyceln, wenn sie selbst von anderen Organismen verzehrt werden.

Wie Organismen Energie in einem Nahrungsnetz gewinnen

Alle Lebewesen benötigen Energie in der einen oder anderen Form. Auf zellulärer Ebene wird Energie in den meisten Stoffwechselwegen (normalerweise in Form von ATP) verbraucht, insbesondere in denen, die für den Aufbau großer Moleküle aus kleineren Verbindungen verantwortlich sind. Lebende Organismen wären ohne konstanten Energieeintrag nicht in der Lage, komplexe organische Moleküle (Proteine, Lipide, Nukleinsäuren und Kohlenhydrate) aufzubauen.

Nahrungsnetzdiagramme veranschaulichen, wie Energie direkt durch Ökosysteme fließt. Sie können auch angeben, wie effizient Organismen Energie aufnehmen, verwenden und wie viel für andere Organismen des Nahrungsnetzes übrig bleibt. Energie wird von Lebewesen auf zwei Arten gewonnen: Autotrophe nutzen Licht oder chemische Energie und Heterotrophe gewinnen Energie durch den Verzehr und die Verdauung anderer lebender oder zuvor lebender Organismen.

Photosynthetische und chemosynthetische Organismen sind autotrophe Organismen, die in der Lage sind, ihre eigene Nahrung zu synthetisieren (genauer gesagt, die anorganischen Kohlenstoff als Kohlenstoffquelle verwenden können). Photosynthetische Autotrophe (photoautotrophe) nutzen Sonnenlicht als Energiequelle und chemosynthetische Autotrophe (Chemoautotrophe) verwenden anorganische Moleküle als Energiequelle. Autotrophe sind für Ökosysteme von entscheidender Bedeutung, da sie die trophische Ebene einnehmen, die Produzenten enthält. Ohne diese Organismen stünde anderen Lebewesen keine Energie zur Verfügung und kein Leben wäre möglich.

Photoautotrophe Organismen wie Pflanzen, Algen und photosynthetische Bakterien sind die Energiequelle für die meisten Ökosysteme der Welt. Photoautotrophe nutzen die Sonnenenergie der Sonne, indem sie sie in chemische Energie umwandeln. Die Geschwindigkeit, mit der Photosynthese-Produzenten Energie von der Sonne aufnehmen, wird genannt Bruttoprimärproduktivität. Allerdings steht nicht die gesamte von den Produzenten aufgenommene Energie den anderen Organismen im Nahrungsnetz zur Verfügung, da die Produzenten auch wachsen und sich vermehren müssen, was Energie verbraucht. Nettoprimärproduktivität ist die Energie, die in den Erzeugern verbleibt, nachdem der Stoffwechsel und der Wärmeverlust dieser Organismen berücksichtigt wurden. Die Nettoproduktivität steht dann den Primärkonsumenten auf der nächsten trophischen Ebene zur Verfügung.

Chemoautotrophe sind in erster Linie Bakterien und Archaeen, die in seltenen Ökosystemen vorkommen, in denen kein Sonnenlicht zur Verfügung steht, wie z. B. in dunklen Höhlen oder hydrothermalen Quellen am Meeresgrund (Abbildung 6 unten). Viele Chemoautotrophen in hydrothermalen Quellen verwenden Schwefelwasserstoff (H2S), das aus den Schloten freigesetzt wird, als Quelle chemischer Energie. Dies ermöglicht es ihnen, komplexe organische Moleküle wie Glukose für ihre eigene Energie zu synthetisieren und wiederum den Rest des Ökosystems mit Energie zu versorgen.

Abbildung 6. Schwimmende Garnelen, ein paar gedrungene Hummer und Hunderte von Muscheln sind an einer hydrothermalen Quelle am Meeresgrund zu sehen. Da kein Sonnenlicht in diese Tiefe eindringt, wird das Ökosystem von chemoautotrophen Bakterien und organischem Material unterstützt, das von der Meeresoberfläche absinkt. Dieses Bild wurde 2006 am versunkenen NW-Vulkan Eifuku vor der Küste Japans von der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) aufgenommen. Der Gipfel dieses hochaktiven Vulkans liegt 1535 m unter der Oberfläche.

Folgen von Nahrungsnetzen: Biologische Vergrößerung

Eine der wichtigsten Folgen der Ökosystemdynamik in Bezug auf den menschlichen Einfluss ist die Biomagnifikation. Biovergrößerung ist die zunehmende Konzentration von persistenten, toxischen Substanzen in Organismen auf jeder aufeinanderfolgenden trophischen Ebene. Dies sind fettlösliche Substanzen, die in den Fettreserven jedes Organismus gespeichert werden. Viele Substanzen wirken nachweislich biomagnifizierend, darunter klassische Studien mit dem Pestizid Dichlordiphenyltrichlorethan (DDT), die im Bestseller der 1960er Jahre beschrieben wurden Stille Quelle von Rachel Carson. DDT war ein häufig verwendetes Pestizid, bevor seine Gefahren für Spitzenverbraucher wie den Weißkopfseeadler bekannt wurden. DDT und andere Giftstoffe werden von den Herstellern aufgenommen und in immer höheren Mengen an die Verbraucher weitergegeben. Da sich Weißkopfseeadler von kontaminierten Fischen ernähren, steigen ihre DDT-Werte. Es wurde entdeckt, dass DDT dazu führte, dass die Eierschalen von Vögeln brüchig wurden, was dazu führte, dass der Weißkopfseeadler nach US-Recht als gefährdete Art eingestuft wurde. Die Verwendung von DDT wurde in den 1970er Jahren in den USA verboten.

Eine weitere biomagnifizierende Substanz ist polychloriertes Biphenyl (PCB), das in den Vereinigten Staaten bis zu seinem Verbot im Jahr 1979 als Kühlflüssigkeit verwendet wurde. PCB wurde am besten in aquatischen Ökosystemen untersucht, in denen Raubfischarten sehr hohe Konzentrationen des ansonsten vorhandenen Toxins anreicherten kommt in geringen Konzentrationen in der Umwelt vor. Wie eine Studie der NOAA in der Saginaw-Bucht des Lake Huron der nordamerikanischen Großen Seen (Abbildung 7 unten) zeigt, stiegen die PCB-Konzentrationen von den Produzenten des Ökosystems (Phytoplankton) durch die verschiedenen trophischen Ebenen der Fischarten an. Der Spitzenverbraucher, der Zander, hat mehr als viermal so viel PCB wie Phytoplankton. Untersuchungen haben auch ergeben, dass Vögel, die diese Fische fressen, PCB-Werte haben können, die mindestens zehnmal höher sind als die der Seefische.

Abbildung 7. Diese Grafik zeigt die PCB-Konzentrationen, die auf den verschiedenen trophischen Ebenen im Saginaw Bay-Ökosystem des Lake Huron gefunden wurden. Beachten Sie, dass die Fische in den höheren trophischen Ebenen mehr PCB ansammeln als die in den niedrigeren trophischen Ebenen. (Kredit: Patricia Van Hoof, NOAA)

Andere Bedenken wurden durch die Biomagnifikation von Schwermetallen wie Quecksilber und Cadmium in bestimmten Arten von Meeresfrüchten aufgeworfen. Die US-Umweltschutzbehörde empfiehlt, dass Schwangere und Kleinkinder aufgrund ihres hohen Quecksilbergehalts keinen Schwertfisch, Hai, Königsmakrele oder Kachelfisch konsumieren sollten. Diesen Personen wird empfohlen, quecksilberarmen Fisch zu essen: Lachs, Garnelen, Seelachs und Wels. Biomagnification ist ein gutes Beispiel dafür, wie sich die Dynamik von Ökosystemen auf unser tägliches Leben und sogar auf die Nahrung, die wir essen, auswirken kann.

Empfohlene ergänzende Lektüre

Canales, M. et al. 2018. 6 Dinge, die wie auf der Erde möglich machen [Infografik]. National Geographic. März.

Namensnennung

Energy Flow through Ecosystems von OpenStax ist unter CC BY 3.0 lizenziert. Abgeändert vom Original von Matthew R. Fisher.


Auswirkungen auf Korallenriff-Ökosysteme

Etwa 25% aller Meeresarten sind mit Korallenriffen verbunden. Diese Riffe reagieren sehr empfindlich auf Veränderungen des pH-Werts und der Temperatur des Ozeanwassers. Beispielsweise führt eine Erhöhung der Wassertemperatur um nur 1°C zu einer Korallenbleiche, dem Farbverlust aufgrund des Absterbens der Zooxanthellen, die im Korallengewebe leben. Das Bleichen beeinflusst jedoch nicht nur die Farbe der Korallen. Mäßig gebleichte Korallen haben geringere Wachstums- und Reproduktionsraten und starkes Bleichen tötet sie. Aufgrund dieser hohen Empfindlichkeit ist Riffstress ein frühes Warnzeichen für Veränderungen der Wasserversauerung und -temperatur. Neben dem Klimawandel leiden Korallenriffe auch unter Umweltverschmutzung, Überfischung, invasiven Arten und Nährstoffüberanreicherung.

Viele Organismen, die in Korallenriffen leben, werden negativ beeinflusst, wenn Riffe durch erhöhte Temperatur und Wasserversauerung geschädigt werden. Korallen bieten Nahrung, Struktur, Paarungs- / Laichbereichen und Deckung für diese Kreaturen. Mit dem Verlust von Riffen können einige Arten in felsige Gebiete wandern, um dort zu leben, aber andere, die sich auf das Leben in den Riffen spezialisiert haben, werden aussterben. Wissenschaftler glauben, dass die Vielfalt der Fisch- und Wirbellosenarten in diesen Gebieten verringert wird, wenn sich die Bedingungen weiter verschlechtern.


Das obige Bild zeigt die Änderung (Delta) des pH-Werts des Oberflächenwassers der Weltmeere. Die Versauerung der Ozeane ist einer der Schlüsselindikatoren des Klimawandels.

Ökosysteme und invasive Arten

Schlüsselidee 1: Lebewesen sind einander ähnlich und verschieden von nicht lebenden Dingen.

LEISTUNGSINDIKATOR 1.1: Erklären Sie, wie die Vielfalt von Populationen innerhalb von Ökosystemen mit der Stabilität von Ökosystemen zusammenhängt.

WICHTIGES VERSTÄNDNIS 1.1a: Populationen können nach ihrer Funktion kategorisiert werden. Nahrungsnetze identifizieren die Beziehungen zwischen Produzenten, Verbrauchern und Zersetzern, die entweder autotrope oder heterotrope Ernährung durchführen.

WICHTIGES VERSTÄNDNIS 1.1b: Ein Ökosystem wird von der unbelebten Umwelt sowie den interagierenden Arten geprägt. Die Welt enthält eine Vielzahl von physischen Bedingungen, die eine Vielzahl von Umgebungen schaffen.

WICHTIGES VERSTÄNDNIS 1.1c: In allen Umgebungen konkurrieren Organismen um lebenswichtige Ressourcen. Die verknüpften und sich verändernden Interaktionen von Populationen und Umwelt bilden das gesamte Ökosystem.

WICHTIGES VERSTÄNDNIS 1.1d: Die gegenseitige Abhängigkeit von Organismen in einem etablierten Ökosystem führt oft zu einer ungefähren Stabilität über Hunderte und Tausende von Jahren. Wenn beispielsweise eine Population wächst, wird sie von einem oder mehreren Umweltfaktoren oder einer anderen Spezies in Schach gehalten.

WICHTIGES VERSTÄNDNIS 1.1e: Ökosysteme neigen wie viele andere komplexe Systeme dazu, zyklische Veränderungen um einen Zustand annähernden Gleichgewichts herum zu zeigen.

WICHTIGES VERSTÄNDNIS 1.1f: Jede Population ist direkt oder indirekt mit vielen anderen in einem Ökosystem verbunden. Störungen in der Anzahl und Art von Arten und Umweltveränderungen können die Stabilität des Ökosystems stören.

Schlüsselidee 5: Organismen halten ein dynamisches Gleichgewicht aufrecht, das das Leben erhält.

LEISTUNGSINDIKATOR 5.1: Erklären Sie die grundlegenden biochemischen Prozesse in lebenden Organismen und ihre Bedeutung für die Aufrechterhaltung des dynamischen Gleichgewichts.

WICHTIGES VERSTÄNDNIS 5.1a: Die Lebensenergie kommt in erster Linie von der Sonne. Die Photosynthese stellt eine wichtige Verbindung zwischen der Sonne und dem Energiebedarf lebender Systeme her.

WICHTIGES VERSTÄNDNIS 5.1b: Pflanzenzellen und einige einzellige Organismen enthalten Chloroplasten, den Ort der Photosynthese. Der Prozess der Photosynthese nutzt Sonnenenergie, um die anorganischen Moleküle Kohlendioxid und Wasser zu energiereichen organischen Verbindungen (z. B. Glukose) zu verbinden und Sauerstoff an die Umgebung abzugeben.

Schlüsselidee 6: Pflanzen und Tiere sind voneinander und von ihrer physischen Umgebung abhängig.

LEISTUNGSINDIKATOR 6.1: Erklären Sie Faktoren, die das Wachstum von Individuen und Populationen begrenzen.

WICHTIGES VERSTÄNDNIS 6.1a: Energie fließt durch Ökosysteme in eine Richtung, typischerweise von der Sonne, durch photosynthetische Organismen, einschließlich Grünpflanzen und Algen, zu Pflanzenfressern, zu Fleischfressern und Zersetzern.

WICHTIGES VERSTÄNDNIS 6.1b: Die Atome und Moleküle auf der Erde kreisen zwischen den lebenden und nicht lebenden Komponenten der Biosphäre. Zum Beispiel werden Kohlendioxid- und Wassermoleküle, die bei der Photosynthese verwendet werden, um energiereiche organische Verbindungen zu bilden, an die Umwelt zurückgegeben, wenn die Energie in diesen Verbindungen schließlich von den Zellen freigesetzt wird. Ein kontinuierlicher Energieeintrag aus Sonnenlicht hält den Prozess am Laufen. Dieses Konzept kann mit einer Energiepyramide veranschaulicht werden.

WICHTIGES VERSTÄNDNIS 6.1c: Die chemischen Elemente wie Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff und Sauerstoff, aus denen die Moleküle der Lebewesen bestehen, passieren Nahrungsnetze und werden auf unterschiedliche Weise kombiniert und rekombiniert. An jedem Glied in einem Nahrungsnetz wird ein Teil der Energie in neu geschaffenen Strukturen gespeichert, aber viel wird als Wärme an die Umgebung abgegeben.

WICHTIGES VERSTÄNDNIS 6.1d: Die Anzahl der Organismen, die jeder Lebensraum beherbergen kann (Tragfähigkeit), wird durch die verfügbare Energie, Wasser, Sauerstoff und Mineralien sowie durch die Fähigkeit der Ökosysteme begrenzt, die Reste abgestorbener Organismen durch die Aktivität von Bakterien und Pilzen zu recyceln.

WICHTIGES VERSTÄNDNIS 6.1e: In einer bestimmten Umgebung hängen das Wachstum und das Überleben von Organismen von den physikalischen Bedingungen ab, einschließlich Lichtintensität, Temperaturbereich, Mineralverfügbarkeit, Boden-/Gesteinsart und relativer Säuregehalt (pH).

WICHTIGES VERSTÄNDNIS 6.1f: Lebende Organismen haben die Fähigkeit, Populationen von unbegrenzter Größe zu produzieren, aber Umgebungen und Ressourcen sind endlich. Dies hat tiefgreifende Auswirkungen auf die Interaktionen zwischen Organismen.

WICHTIGES VERSTÄNDNIS 6.1g: Beziehungen zwischen Organismen können negativ, neutral oder positiv sein. Einige Organismen können auf verschiedene Weise miteinander interagieren. Sie können in einer Produzent/Verbraucher-, Räuber/Beute- oder Parasit/Wirt-Beziehung stehen oder ein Organismus kann in einem anderen Krankheiten verursachen, abfangen oder abbauen.

LEISTUNGSINDIKATOR 6.2: Erklären Sie, wie wichtig es ist, die Vielfalt der Arten und Lebensräume zu erhalten.

WICHTIGES VERSTÄNDNIS 6.2a: Als Ergebnis evolutionärer Prozesse gibt es eine Vielfalt von Organismen und Rollen in Ökosystemen. Diese Artenvielfalt erhöht die Chance, dass zumindest einige trotz großer Umweltveränderungen überleben. Biodiversität erhöht die Stabilität des Ökosystems.

WICHTIGES VERSTÄNDNIS 6.2b: Die Biodiversität sichert auch die Verfügbarkeit einer reichen Vielfalt an genetischem Material, das zu zukünftigen landwirtschaftlichen oder medizinischen Entdeckungen mit erheblichem Wert für die Menschheit führen kann. Wenn die Vielfalt verloren geht, können potenzielle Quellen dieser Materialien damit verloren gehen.

LEISTUNGSINDIKATOR 6.3: Erklären Sie, wie sich die belebte und die unbelebte Umgebung im Laufe der Zeit verändert und auf Störungen reagiert.

WICHTIGES VERSTÄNDNIS 6.3a: Die Wechselwirkungen und Abhängigkeiten von Organismen wirken sich auf die Entwicklung stabiler Ökosysteme aus.

WICHTIGES VERSTÄNDNIS 6.3b: Durch ökologische Sukzession durchlaufen alle Ökosysteme eine Reihe von Veränderungen, während derer eine ökologische Gemeinschaft die Umwelt verändert und sie für eine andere Gemeinschaft besser geeignet macht. Diese langfristigen allmählichen Veränderungen führen dazu, dass die Gemeinschaft einen Punkt der Stabilität erreicht, der Hunderte oder Tausende von Jahren andauern kann.

WICHTIGES VERSTÄNDNIS 6.3c: Ein stabiles Ökosystem kann entweder schnell oder langsam durch die Aktivitäten von Organismen (einschließlich des Menschen) oder durch klimatische Veränderungen oder Naturkatastrophen verändert werden. Das veränderte Ökosystem kann sich in der Regel durch allmähliche Veränderungen wieder zu einem Punkt langfristiger Stabilität erholen.

Schlüsselidee 7: Menschliche Entscheidungen und Aktivitäten haben einen tiefgreifenden Einfluss auf die physische und lebende Umwelt gehabt.

LEISTUNGSINDIKATOR 7.1: Beschreiben Sie die Bandbreite der Wechselbeziehungen des Menschen mit der belebten und unbelebten Umwelt.

WICHTIGES VERSTÄNDNIS 7.1a: Die Erde verfügt über endliche Ressourcen. Der zunehmende menschliche Ressourcenverbrauch belastet die natürlichen Prozesse, die einige Ressourcen erneuern und diejenigen Ressourcen erschöpfen, die nicht erneuert werden können.

WICHTIGES VERSTÄNDNIS 7.1b: Natürliche Ökosysteme bieten eine Reihe grundlegender Prozesse, die den Menschen betreffen. Diese Prozesse umfassen, sind aber nicht beschränkt auf: Aufrechterhaltung der Qualität der Atmosphäre, Bildung von Böden, Kontrolle des Wasserkreislaufs, Beseitigung von Abfällen, Energiefluss und Recycling von Nährstoffen. Menschen verändern viele dieser grundlegenden Prozesse und die Veränderungen können schädlich sein.

WICHTIGES VERSTÄNDNIS 7.1c: Der Mensch ist Teil des Ökosystems der Erde. Menschliche Aktivitäten können absichtlich oder unabsichtlich das Gleichgewicht in Ökosystemen verändern. Menschen verändern Ökosysteme durch Bevölkerungswachstum, Konsum und Technologie. Die Zerstörung von Lebensräumen durch den Menschen durch direkte Ernte, Umweltverschmutzung, atmosphärische Veränderungen und andere Faktoren bedroht die derzeitige globale Stabilität, und wenn sie nicht angegangen wird, können Ökosysteme irreversibel beeinträchtigt werden.

LEISTUNGSINDIKATOR 7.2: Erklären Sie die Auswirkungen der technologischen Entwicklung und des Wachstums der menschlichen Bevölkerung auf die lebende und nicht lebende Umwelt.

WICHTIGES VERSTÄNDNIS 7.2a: Menschliche Aktivitäten, die Ökosysteme zerstören, führen zu einem Verlust der Vielfalt der lebenden und nicht lebenden Umwelt. Der Einfluss des Menschen auf andere Organismen erfolgt beispielsweise durch Landnutzung und Verschmutzung. Die Landnutzung verringert den Raum und die Ressourcen, die anderen Arten zur Verfügung stehen, und die Verschmutzung verändert die chemische Zusammensetzung von Luft, Boden und Wasser.

WICHTIGES VERSTÄNDNIS 7.2b: Wenn Menschen Ökosysteme verändern, indem sie bestimmte Organismen hinzufügen oder entfernen, kann dies schwerwiegende Folgen haben. Zum Beispiel verringert die Anpflanzung großer Flächen einer Kultur die Biodiversität des Gebiets.

SCHLÜSSELIDEE 1: Der zentrale Zweck wissenschaftlicher Forschung ist es, in einem kontinuierlichen und kreativen Prozess Erklärungen für Naturphänomene zu entwickeln

LEISTUNGSINDIKATOR 1.1: Erarbeiten Sie grundlegende wissenschaftliche und persönliche Erklärungen von Naturphänomenen und entwickeln Sie erweiterte visuelle Modelle und mathematische Formulierungen, um das eigene Denken darzustellen.

LEISTUNGSINDIKATOR 1.2: Verfeinern Sie Ideen durch Argumentation, Bibliotheksrecherche und Diskussion mit anderen, einschließlich Experten

LEISTUNGSINDIKATOR 1.3: An der Abstimmung konkurrierender Erklärungen arbeiten, um Übereinstimmungen und Unstimmigkeiten zu klären

LEISTUNGSINDIKATOR 1.4: Koordinieren Sie Erklärungen auf verschiedenen Maßstabsebenen, Schwerpunkten sowie Komplexitäts- und Spezifitätsgraden und erkennen Sie die Notwendigkeit solcher alternativen Darstellungen der natürlichen Welt.

SCHLÜSSELIDEE 2: Neben der Verwendung von Argumentation und Konsens beinhaltet die wissenschaftliche Untersuchung das Testen von vorgeschlagenen Erklärungen unter Verwendung konventioneller Techniken und Verfahren und erfordert normalerweise beträchtlichen Einfallsreichtum

LEISTUNGSINDIKATOR 2.2: Verfeinern Sie Forschungsideen durch Bibliotheksrecherchen, einschließlich elektronischer Informationsbeschaffung und Literaturrecherchen, und durch Peer-Feedback aus Rezensionen und Diskussionen.

LEISTUNGSINDIKATOR 2.3: Entwickeln und präsentieren Sie Vorschläge, einschließlich formaler Hypothesen, um Erklärungen zu testen, d. h. vorherzusagen, was unter bestimmten Bedingungen beobachtet werden sollte, wenn die Erklärung wahr ist.

SCHLÜSSELIDEE 3: Die Beobachtungen, die beim Testen vorgeschlagener Erklärungen gemacht wurden, liefern, wenn sie mit konventionellen und erfundenen Methoden analysiert werden, neue Einblicke in Naturphänomene.

LEISTUNGSINDIKATOR 3.1: Verwenden Sie verschiedene Methoden zur Darstellung und Organisation von Beobachtungen (z. B. Diagramme, Tabellen, Diagramme, Grafiken, Gleichungsmatrizen) und interpretieren Sie die organisierten Daten aufschlussreich

LEISTUNGSINDIKATOR 3.3: Beurteilen Sie die Übereinstimmung zwischen dem in der Hypothese enthaltenen prognostizierten Ergebnis und dem tatsächlichen Ergebnis und ziehen Sie eine Schlussfolgerung, ob die Erklärung, auf der die Vorhersage beruhte, unterstützt wird

Befolgt Sicherheitsregeln im Labor

Wählt und verwendet die richtigen Instrumente: Verwendet Messzylinder, um das Volumen zu messen

Macht Beobachtungen von biologischen Prozessen

Befolgt die Anweisungen zur korrekten Verwendung und Interpretation chemischer Indikatoren

Sammelt, organisiert und analysiert Daten mithilfe eines Computers und/oder anderer Laborgeräte

Organisiert Daten durch die Verwendung von Datentabellen und Grafiken

Analysiert Ergebnisse aus Beobachtungen/ausgedrückten Daten

Formuliert eine angemessene Schlussfolgerung oder Verallgemeinerung aus den Ergebnissen eines Experiments

Lesen: Schlüsselideen und Details

Bestimmen Sie die zentralen Ideen oder Schlussfolgerungen eines Textes Verfolgen Sie die Erklärung oder Darstellung eines komplexen Prozesses, Phänomens oder Konzepts im Text.

Lesen: Schlüsselideen und Details

Befolgen Sie bei der Durchführung von Experimenten, Messungen oder technischen Aufgaben bei im Text definierten Sonderfällen oder Ausnahmen genau ein komplexes mehrstufiges Verfahren.

Lesen: Handwerk und Struktur

Bestimmen Sie die Bedeutung von Symbolen, Schlüsselbegriffen und anderen domänenspezifischen Wörtern und Wendungen, wie sie in einem bestimmten wissenschaftlichen oder technischen Kontext verwendet werden, der für Texte und Themen der Klassen 9–10 relevant ist.

Lesen: Integration von Wissen und Ideen

Übersetzen Sie quantitative oder technische Informationen, die in Worten in einem Text ausgedrückt sind, in visuelle Form (z. B. eine Tabelle oder ein Diagramm) und übersetzen Sie visuell oder mathematisch ausgedrückte Informationen (z. B. in einer Gleichung) in Worte.

Lesen: Integration von Wissen und Ideen

Vergleichen und vergleichen Sie die in einem Text präsentierten Ergebnisse mit denen aus anderen Quellen (einschließlich ihrer eigenen Experimente) und notieren Sie, wenn die Ergebnisse frühere Erklärungen oder Berichte stützen oder widersprechen.

Lesen: Lesebereich und Komplexitätsgrad des Textes

Bis zum Ende der 10. Klasse naturwissenschaftliche/technische Texte im Textkomplexitätsband der Klassenstufen 9–10 selbstständig und kompetent lesen und verstehen

Schreiben: Produktion und Verbreitung von Schriften

Verwenden Sie Technologien, einschließlich des Internets, um einzelne oder gemeinsam genutzte Schreibprodukte zu erstellen, zu veröffentlichen und zu aktualisieren, und nutzen Sie die Fähigkeit der Technologie, mit anderen Informationen zu verknüpfen und Informationen flexibel und dynamisch anzuzeigen.

Schreiben: Forschung zum Aufbau und zur Präsentation von Wissen

Führen Sie kurze sowie längerfristige Forschungsprojekte durch, um eine Frage zu beantworten (einschließlich einer selbst erstellten Frage) oder ein Problem zu lösen, um die Untersuchung einzugrenzen oder zu erweitern, wenn dies angemessen ist.

Schreiben: Forschung zum Aufbau und zur Präsentation von Wissen

Ziehen Sie Beweise aus Informationstexten, um Analyse, Reflexion und Forschung zu unterstützen.

Schreiben: Umfang des Schreibens

Schreiben Sie routinemäßig über längere Zeiträume (Zeit zum Nachdenken und Überarbeiten) und kürzere Zeiträume (eine Sitzung oder ein oder zwei Tage) für eine Reihe disziplinspezifischer Aufgaben, Zwecke und Zielgruppen.



Bemerkungen:

  1. Zulukus

    Es ist immer noch das?

  2. Gustav

    sehr lustige idee

  3. Graeme

    und hier gibt es wirklich coole

  4. Khuzaymah

    Sicherlich. Ich habe mich ganz oben erzählt. Wir können über dieses Thema kommunizieren. Hier oder in PM.

  5. Jaisen

    traurig



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