Taschenlehrbuch Biologie - Evolution - Oekologie

Barrieren und das Ausbreitungsvermögen von Arten.
2.4.2 Umweltbedingungen als Steuergrößen
    Insbesondere die Temperatur, aber auch die Verfügbarkeit von Wasser und Licht begrenzt das Vorkommen von Arten und damit deren Verbreitungsgebiet. Arten besitzen entlang von Umweltgradienten meist eine unimodale Verteilung ( Siehe hier ). Die Grenzen der Pessimalbereiche definieren damit auch den Bereich ihres Vorkommens. Umweltbedingungen schwanken jedoch meist auch an einem Ort und selbst um an demselben Ort überleben zu können, müssen Arten deshalb eine Toleranz gegenüber schwankenden Umweltbedingungen besitzen. Arten besitzen daher meist eine gewisse Anpassungsfähigkeit gegenüber Veränderungen von Umweltbedingen, insbesondere wenn sich diese langsam, z. B. im Jahreslauf, ändern. So sind viele Arten aus kälteren Klimabereichen relativ unempfindlich gegenüber Frost. Diese Frosthärte existiert jedoch oft nur in der kalten Jahreszeit, wird also im Laufe des Jahres erworben, wenn die Temperatur abnimmt. Allgemein nennt man solche Anpassungen Akklimatisation . Ursache für Akklimatisation sind physiologische Regulationsprozesse, welche die Funktion des Organismus aufrecht erhalten, obwohl die Außenbedingungen schlechter werden (Abb. 2. 31 ), z. B. die Produktion von Frostschutzmitteln bei abnehmender Temperatur ( Siehe hier ). Grundsätzlich ist plausibel, dass Arten, die in Bezug auf Umweltbedingungen eine breite Amplitude besitzen, auch ein großes Verbreitungsgebiet haben. Arten mit kleinem Verbreitungsgebiet sind dagegen meist spezieller eingenischt. Allerdings ist für die Struktur und Größe von Verbreitungsgebieten meist ein Komplex von Umweltbedingungen verantwortlich. Oft ist deshalb nicht klar, warum Arten auf ein kleines Areal beschränkt sind. So ist beispielsweise nicht leicht zu verstehen, warum manche Arten nur im Hochgebirge vorkommen (alpine Arten), also nicht in der Lage sind, in Regionen mit günstigeren Umweltbedingungen vorzudringen. Sicher spielen hierbei oft biotische Steuergrößen, z. B. Konkurrenz mit anderen Arten oder auch das Vorkommen von Räubern eine wichtige Rolle. Die kombinierte Wirkung von Umweltbedingungen und biotischen Steuergrößen für das Vorkommen von Arten zu verstehen, ist ein wichtiges Ziel ökologischer Forschung. Das Forschungsgebiet, das sich mit der Verbreitung von Arten beschäftigt wird Biogeographie genannt.

    Abb. 2. 31 Akklimatisation und kritische Temperatur. Anpassung von Arten an veränderte Temperaturbedingungen erweitert die kritische Temperatur, ab der eine Lebensfunktion ausfällt bzw. eingestellt wird. (Nach Willmer, Blackwell 2000.)
    Für Pflanzen spielen vor allem abiotische Faktoren, insbesondere Temperatur, Licht und Wasser, eine dominierende Rolle als Steuergrößen für die Verbreitung. Die Kombination dieser Faktoren steuert das Vorkommen von Wuchsformen vonPflanzen und damit die Vegetationszonen ( Biome ) der Erde wie Tundra, Taiga, temperierte Laubwälder, Steppenrasen und tropische Regenwälder. Bestimmte Wuchsformen von Pflanzen ( Siehe hier ) bleiben damit notwendigerweise auf diese Vegetationszonen beschränkt. Für das Vorkommen von C 3 - und C 4 -Pflanzen spielen Licht und Temperatur eine zentrale Rolle. Dadurch, dass bei C 3 - im Vergleich zu C 4 -Pflanzen die Photosynthese bei höheren Strahlungsintensitäten früher in Sättigung gerät, sind diese insbesondere in tropischen und subtropischen Gebieten mit hoher Sonneneinstrahlung C 4 -Pflanzen unterlegen ( Siehe hier ). Dagegen ist die C 3 -Photosynthese der C 4 -Photosynthese in kälteren Klimaten überlegen, da ihr Temperaturoptimum niedriger liegt. In den Kältesteppen Asiens dominieren deshalb C 3 -Gräser, wogegen die Steppen Afrikas von C 4 -Gräsern dominiert werden. Der wesentliche Vorteil der CAM-Photosynthese ist die effizientere Wassernutzung. Ihre Verbreitung konzentriert sich deshalb auf Wüsten und Halbwüsten.
    Innerhalb von Verbreitungsgebieten variiert die Siedlungsdichte von Arten oft in regelhafter Weise mit einem Maximum im zentralen Bereich und niedrigen Siedlungsdichten an den Rändern (Abb. 2. 32 ). Geographische Räume haben für Arten damit ganz unterschiedliche Bedeutung. Vor allem zentrale Regionen mit hohen Siedlungsdichten fungieren als Quellhabitate , aus denen benachbarte Regionen besiedelt werden. Ein anderes wichtiges Merkmal dieser Verteilung ist, dass Arten an den meisten Orten, an denen sie vorkommen, eher selten sind.Diese Regionen stellen für