Toleranzkurve [abiotische Umweltfaktoren, stenök, euryök] - [Biologie, Oberstufe, Teil 7]

In diesem Video betrachten wir uns sogenannte Toleranzkurven und klären dabei wichtige Begriffe wie z.B. die physiologische und ökologische Potenz. Toleranzkurven spielen im Themenfeld Ökologie eine wesentliche Rolle – mithilfe von ihnen lässt sich der Einfluss der Ausprägung eines Ökofaktors auf die Aktivität eines Organismus kennzeichnen – beispielsweise kann der Einfluss des abiotischen Faktors Temperatur auf die Anzahl von Individuen einer bestimmten Art analysiert werden. Bei welchen Temperaturen existieren wie viele Tiere? Ein anderes Beispiel: Wie verändert sich die Fangaktivität, z.B. gemessen an der Anzahl an erbeuteten Tieren, mit der Temperatur? Wie gesagt – um den Einfluss eines abiotischen, unbelebten Umweltfaktors wie z.B. die Temperatur (sehr häufig), aber auch Lichtverhältnisse, die Bodenfeuchte u.a. auf die Aktivität eines Tieres zu analysieren, sind Toleranzkurven ein äußerst probates Hilfsmittel.
Alle Organismen dieser Erde stehen mit sehr variablen abiotischen Umweltbedingungen in Wechselwirkung - (die Temperatur unterscheidet sich global und auch lokal, Wasser steht nicht überall gleichermaßen zur Verfügung, die Bodenfeuchte variiert je nach Standort usw.). Deshalb haben sie sich im Laufe der Evolution an ihre jeweiligen Umweltbedingungen angepasst. Ein Eisbär kann aufgrund seiner morphologischen – körperlichen – Angepasstheiten sehr gut in der kalten Region der Arktis leben, das Verbreitungsgebiet von Kamelen sind hingegen die trockenen und heißen Wüsten u.a. Nordafrikas. So gut beide Arten auch an ihren jeweiligen Lebensraum angepasst sind – im Lebensraum des jeweils anderen wären sie auf kurz oder lang nicht überlebensfähig. Die physiologischen und auch genetischen Angepasstheiten, die es einem Organismus erlauben, unter bestimmten Umweltbedingungen erfolgreich zu sein, sind gleichzeitig ein limitierender Faktor dafür, unter anderen Umweltbedingungen erfolgreich zu sein.
Schauen wir uns den Aufbau einer Toleranzkurve mal genauer an: Der Bereich in einer Toleranzkurve, in dem ein Organismus (hier im Hinblick auf die Temperatur) überleben und damit langfristig existieren kann, bezeichnet man als Toleranzbereich – er geht vom sogenannten Minimum bis zum Maximum. Minimum und Maximum beschreibt wiederum die minimale bzw. maximale Ausprägung, die die Temperatur haben darf, damit der Organismus existieren kann. Die Randbereiche kurz vor dem Minimum und Maximum definieren sich als Pessima bzw. Pessimum in der Einzahl: Hier kann ein Organismus überleben, aber sich i.d.R. nicht mehr fortpflanzen. Den bevorzugten Bereich, in dem sich ein Organismus aufhalten würde, definiert sich als Präferendum – in diesem findet sich auch das Optimum.
Anhand einer Toleranzkurve lässt sich zudem ableiten, inwiefern ein Organismus breite Schwankungen eines Umweltfaktors toleriert oder nur innerhalb eines engen Bereiches aktiv sein kann. In diesem Zusammenhang spielen die Fachbegriffe stenök und euryök eine wichtige Rolle: Stenök bedeutet, dass eine Art nur einen engen Toleranzbereich gegenüber eines der mehreren Umweltfaktoren ertragen kann; als euryök kann eine Art dann charakterisiert werden, wenn sie einen breiten Toleranzbereich gegenüber eines oder mehrerer Umweltfaktoren aufweist – wie z.B. im Fall des Eisbärs oder des Kamels. Beide Tiere sind gleichwarm – in der Fachsprache auch homoiotherm genannt. Weil homoiotherme Organismen dazu befähigt sind, ihre Körpertemperatur unabhängig von der Umgebungstemperatur konstant zu halten, können sie meist innerhalb einer recht großen Temperaturspanne aktiv sein und sind damit in Bezug auf den Ökofakotor Temperatur sogar noch spezifischer als eurytherm zu charakterisieren. Ihr Präferendum – der Bereich, in der sich ein Organismus bevorzugt aufhält – ist entsprechend recht breit. Natürlich kann auch bei homoiothermen Tieren die Umgebungstemperatur nicht beliebig sein – bei der Unterschreitung bzw. Überschreitung einer gewissen Temperatur kommt es zur Unterkühlung bzw. Überhitzung des Tieres, welches bei sehr extremen Ausprägungen sogar zum Kälte bzw. Hitzetod führen kann.
Ganz anders verhält es sich bei wechselwarmen – bzw. poikilothermen – Organismen. Weil ihre Körpertemperatur sich der Umgebungstemperatur anpasst, führen Temperaturen, die vom Temperaturoptimum abweichen, schnell zu einer verringerten Aktivität des wechselwarmen Tieres. Deshalb ist das Präferendum deutlich schmaler als bei einem gleichwarmen Tier – sie ertragen in der Regel eher geringe Temperaturschwankungen und sind als stenotherm zu charakterisieren. Dazu zählen viele tropische Tiere. Zwar kann der Toleranzbereich wechselwarmer Tiere ähnlich groß sein, aber sie fallen bei Umgebungstemperaturen nahe ihres Minimums bzw. Maximums in die sogenannte Kälte- bzw. Wärmestarre – hier liegt ihr Pessimum bzw. ihre Pessima, wo sie zwar noch überleben können, sich allerdings i.d.R. nicht mehr fortpflanzen können.