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Interspezifische Beziehungen – Konkurrenz, Räuber-Beute, Parasitismus und Mutualismus (Lotka–Volterra)

BiologieÖkologie und UmweltAlter 17–18

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Zwei Arten mit sechs umschaltbaren Beziehungen: Lotka–Volterra-Konkurrenz dN₁/dt = r₁N₁(K₁ − N₁ − α₁₂N₂)/K₁, Räuber-Beute, Wirt-Parasit, Mutualismus, Kommensalismus und Amensalismus (Allelopathie). Populationskurven, ein Phasendiagramm mit Nullwachstums-Isoklinen und Gleichgewichtspunkten sowie ein Nischendiagramm auf einer Ressourcenachse zeigen Konkurrenzausschluss, Koexistenz durch Nischentrennung sowie fundamentale und realisierte Nische, mit Gauses Paramecium-Versuch als klassischem Beispiel.

Lektion: Ökologie der Lebensgemeinschaften: Beziehungen zwischen Arten (Konkurrenz, Räuber-Beute, Parasitismus, Mutualismus, Kommensalismus, Amensalismus); ökologische Nische

Was sie zeigt

Die Arten einer Lebensgemeinschaft beeinflussen gegenseitig ihr Populationswachstum. Im Lotka–Volterra-Konkurrenzmodell wächst jede Art logistisch auf ihre Kapazität K zu, und jedes Individuum der anderen Art zählt wie α Individuen der eigenen. Die Lage der Nullwachstums-Isoklinen entscheidet über das Ergebnis: Eine Art verdrängt die andere, beide koexistieren, oder es gewinnt die Art mit dem besseren Start. Überlappende Nischen auf einer Ressourcenachse ergeben ein großes α; deshalb konnten Gauses zwei Pantoffeltierchen-Arten nicht koexistieren. Die übrigen Beziehungen ändern das Vorzeichen der Wirkungen (+, − oder 0).

So funktioniert es

Wählen Sie eine Beziehung und klicken Sie auf Abspielen. Vergleichen Sie durchgezogene Kurven (gemeinsam) mit gestrichelten (jede Art allein). Ändern Sie bei Konkurrenz K₁, K₂, α₁₂ und α₂₁ und beobachten Sie, wo sich die Isoklinen im Phasendiagramm schneiden; ziehen Sie im Diagramm, um einen neuen Startpunkt zu wählen. Aktivieren Sie α aus Nischenüberlappung und ändern Sie Nischenabstand d. Gauses Versuch lädt das klassische Beispiel.

Einstellbare Parameter

  • Beziehung Konkurrenz (−/−), Räuber-Beute (+/−), Parasitismus (+/−), Mutualismus (+/+), Kommensalismus (+/0), Amensalismus – Allelopathie (0/−)
  • Wachstumsrate r₁ von Art 1 0,05–2 pro Tag
  • Kapazität K₁ von Art 1 10–500
  • Wachstumsrate r₂ von Art 2 0,05–2 pro Tag
  • Kapazität K₂ von Art 2 10–500
  • Koeffizient α₁₂: Wirkung von Art 2 auf Art 1 0–2,5
  • Koeffizient α₂₁: Wirkung von Art 1 auf Art 2 0–2,5
  • α aus der Nischenüberlappung berechnen
  • Nischenabstand d (in Nischenbreiten) 0–4
  • Angriffsrate a (Räuber-Beute, Parasitismus) 0,001–0,05 pro Individuum und Tag
  • Umwandlungseffizienz e (Beute → Nachkommen) 0,05–1
  • Sterberate m von Art 2 0,05–1 pro Tag
  • Anfangspopulation N₁ 1–500
  • Anfangspopulation N₂ 1–500
  • Zeitspanne 10–200 Tage
  • Gauses Daten anzeigen (ungefähr)

Fragen zum Erkunden

  1. Unter welchen Bedingungen für K₁, K₂, α₁₂ und α₂₁ können zwei konkurrierende Arten koexistieren?
  2. Wie weit müssen die beiden Nischen auseinanderliegen, damit die Arten koexistieren können?
  3. Warum kommt das Maximum der Räuber immer nach dem Maximum der Beute?

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