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% ---- DOKUMENTBEGINN ----
\begin{document}
\small % Kleinere Schriftgr\glqq{}o\glqq{}se f\glqq{}ur Lernzettel
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% ---- TITEL ----
\begin{center}
    \Large\textbf{Lernzettel Biologie Klasse 10: \\ \\grqq{}Okologie und Biodiversit\\grqq{}at}
\end{center}
\vspace{0.5cm}

% ---- INHALT ----

% == GRUNDLAGEN DER \glqq{}OKOLOGIE ==
\section*{\\grqq{}Okologie: Grundlagen}
\textbf{Definition:} Die \\grqq{}Okologie ist die Lehre von den Beziehungen der Lebewesen untereinander und zu ihrer unbelebten Umwelt. Sie untersucht die Wechselwirkungen in \\grqq{}Okosystemen.

\textbf{Teilgebiete:}
\begin{itemize}
    \item \textbf{Aut\\grqq{}okologie:} Untersucht die Beziehung einzelner Arten zu ihrer Umwelt.
    \item \textbf{Dem\\grqq{}okologie (Populations\\grqq{}okologie):} Untersucht die Struktur und Dynamik von Populationen (Fortpflanzungsgemeinschaften einer Art in einem bestimmten Raum).
    \item \textbf{Syn\\grqq{}okologie:} Untersucht die Beziehungen zwischen verschiedenen Arten in Lebensgemeinschaften (Bioz\\grqq{}onosen) und ganzen \\grqq{}Okosystemen.
\end{itemize}

% == UMWELTFAKTOREN ==
\section*{Umweltfaktoren}
Umweltfaktoren sind Einfl\\grqq{}usse aus der Umwelt, die auf ein Lebewesen einwirken. Man unterscheidet abiotische und biotische Faktoren.

\subsection*{Abiotische Faktoren (unbelebte Umwelt)}
\begin{itemize}
    \item \textbf{Temperatur:} Beeinflusst Stoffwechselrate (RGT-Regel: Reaktionsgeschwindigkeit verdoppelt bis verdreifacht sich bei Temperaturerh\\grqq{}ohung um 10\,$^{\circ}\mathrm{C}$ im physiologischen Bereich). Tiere k\\grqq{}onnen gleichwarm (homoiotherm) oder wechselwarm (poikilotherm) sein. Pflanzen haben Temperaturoptima f\\grqq{}ur Wachstum und Photosynthese.
    \item \textbf{Licht:} Energiequelle f\\grqq{}ur Photosynthese (Produzenten). Beeinflusst Wachstum, Bl\\grqq{}utezeitpunkt (Photoperiodismus), Aktivit\\grqq{}atsmuster von Tieren (tag-, nacht-, d\\grqq{}ammerungsaktiv).
    \item \textbf{Wasser:} Lebensnotwendig f\\grqq{}ur alle Stoffwechselprozesse. Verf\\grqq{}ugbarkeit beeinflusst Verbreitung von Pflanzen (Trocken-, Feucht-, Wasserpflanzen) und Tieren.
    \item \textbf{pH-Wert:} S\\grqq{}auregrad des Bodens oder Wassers. Beeinflusst N\\grqq{}ahrstoffverf\\grqq{}ugbarkeit f\\grqq{}ur Pflanzen und Lebensbedingungen f\\grqq{}ur Tiere.
    \item \textbf{Bodenbeschaffenheit:} K\\grqq{}ornung, Humusgehalt, Mineralstoffgehalt beeinflussen Pflanzenwachstum und Vorkommen von Bodentieren.
    \item \textbf{Weitere:} Wind, Salzgehalt, Sauerstoffgehalt (im Wasser), Schadstoffe.
\end{itemize}

\textbf{Physiologische Potenz:} F\\grqq{}ahigkeit einer Art, Schwankungen eines Umweltfaktors innerhalb bestimmter Grenzen (Toleranzbereich) zu ertragen. \\
\textbf{Optimum:} Der Wert des Umweltfaktors, bei dem die Art am besten gedeiht. \\
\textbf{Minimum/Maximum:} Grenzwerte, jenseits derer kein Leben m\\grqq{}oglich ist. \\
\textbf{Pessimum:} Bereich nahe Min/Max, in dem Leben m\\grqq{}oglich ist, aber keine Fortpflanzung. \\
\textbf{Sten\\grqq{}ok:} Geringe Toleranz gegen\\grqq{}uber einem Umweltfaktor (\zB stenotherm). \\
\textbf{Eury\\grqq{}ok:} Hohe Toleranz gegen\\grqq{}uber einem Umweltfaktor (\zB eurytherm).

\textbf{\\grqq{}Okologische Potenz:} F\\grqq{}ahigkeit einer Art, einen Umweltfaktor unter Konkurrenzbedingungen zu ertragen. Oft kleiner als die physiologische Potenz.

\textbf{Gesetz des Minimums (Liebig):} Das Wachstum von Pflanzen wird durch die knappste Ressource (Minimumfaktor) begrenzt.

\begin{figure}[H]
    \centering
    \begin{tikzpicture}[scale=0.8]
        \begin{axis}[
            xlabel={Umweltfaktor (\zB Temperatur)},
            ylabel={Lebensaktivit\\grqq{}at},
            xtick=\empty,
            ytick=\empty,
            axis lines=left,
            ymin=0, ymax=1.2,
            xmin=0, xmax=10,
            legend pos=outer north east,
            legend style={font=\tiny}
        ]
        \addplot[smooth, thick, blue] coordinates {(1,0) (2,0.2) (3,0.7) (5,1) (7,0.7) (8,0.2) (9,0)};
        \addlegendentry{Toleranzkurve}; % Semicolon added

        \draw [dashed] (axis cs:5,0) -- (axis cs:5,1);
        \node [below] at (axis cs:5,0) {Optimum};

        \draw [dashed] (axis cs:2,0) -- (axis cs:2,0.2);
        \node [below, text width=1.5cm, text centered] at (axis cs:1.5,0) {Minimum};
        \node [below, text width=1.5cm, text centered] at (axis cs:2.5,0) {Pessimum};

        \draw [dashed] (axis cs:8,0) -- (axis cs:8,0.2);
        \node [below, text width=1.5cm, text centered] at (axis cs:8.5,0) {Maximum};
        \node [below, text width=1.5cm, text centered] at (axis cs:7.5,0) {Pessimum};

        \draw [<->] (axis cs:1, -0.1) -- (axis cs:9, -0.1);
        \node [below] at (axis cs:5, -0.15) {Toleranzbereich};

        \draw [<->] (axis cs:3, 0.7) -- (axis cs:7, 0.7);
        \node [above] at (axis cs:5, 0.7) {Pr\\grqq{}aferendum};
        \end{axis}
    \end{tikzpicture}
    \caption{Schematische Toleranzkurve}
    \label{fig:toleranzkurve}
\end{figure}

\subsection*{Biotische Faktoren (belebte Umwelt)}
Beziehungen zwischen Lebewesen.
\begin{itemize}
    \item \textbf{Intraspezifische Faktoren:} Beziehungen innerhalb einer Art (\zB Konkurrenz um Nahrung, Partner, Revier; Kooperation).
    \item \textbf{Interspezifische Faktoren:} Beziehungen zwischen verschiedenen Arten.
    \begin{itemize}
        \item \textbf{Konkurrenz:} Wettbewerb um begrenzte Ressourcen (-/-). F\\grqq{}uhrt zu Konkurrenzausschluss oder Konkurrenzvermeidung (Nischendifferenzierung).
        \item \textbf{R\\grqq{}auber-Beute-Beziehung (+/-):} R\\grqq{}auber ern\\grqq{}ahrt sich von Beute. F\\grqq{}uhrt oft zu koevolutiven Anpassungen und periodischen Populationsschwankungen (Lotka-Volterra-Regeln).
        \item \textbf{Parasitismus (+/-):} Parasit lebt auf oder in einem Wirt und ern\\grqq{}ahrt sich von ihm, sch\\grqq{}adigt ihn dabei. Endoparasiten (innen), Ektoparasiten (au\ss{}en).
        \item \textbf{Symbiose (+/+ oder +/0):} Enges Zusammenleben verschiedener Arten zum gegenseitigen Nutzen (Mutualismus, +/+) oder zum Nutzen eines Partners, ohne dem anderen zu schaden (Kommensalismus, +/0). \zB Flechten (Pilz + Alge), Mykorrhiza (Pilz + Baumwurzel).
        \item \textbf{Parabiose (+/0):} Ein Partner hat einen Vorteil, der andere weder Vor- noch Nachteil.
        \item \textbf{Antibioise (+/-):} Eine Art schadet einer anderen durch Stoffwechselprodukte (\zB Penicillin).
    \end{itemize}
\end{itemize}

% == POPULATIONEN ==
\section*{Populationen und Populationsdynamik}
\textbf{Population:} Gruppe von Individuen einer Art, die zur gleichen Zeit im selben Raum leben und eine Fortpflanzungsgemeinschaft bilden.

\textbf{Merkmale von Populationen:}
\begin{itemize}
    \item \textbf{Populationsgr\\grqq{}o\ss{}e (Abundanz):} Anzahl der Individuen.
    \item \textbf{Populationsdichte:} Anzahl der Individuen pro Fl\\grqq{}acheneinheit oder Raumeinheit.
    \item \textbf{R\\grqq{}aumliche Verteilung:} Zuf\\grqq{}allig, regelm\\grqq{}a\ss{}ig oder geklumpt.
    \item \textbf{Altersstruktur:} Verteilung der Individuen auf verschiedene Altersklassen (grafisch: Alterspyramide). Beeinflusst zuk\\grqq{}unftiges Wachstum.
    \item \textbf{Geschlechterverh\\grqq{}altnis:} Anteil m\\grqq{}annlicher und weiblicher Individuen.
\end{itemize}

\textbf{Populationswachstum:} Ver\\grqq{}anderung der Populationsgr\\grqq{}o\ss{}e \\grqq{}uber die Zeit.
Wachstumsrate = (Geburtenrate + Einwanderung) - (Sterberate + Auswanderung)

\textbf{Wachstumsformen:}
\begin{itemize}
    \item \textbf{Exponentielles Wachstum:} Unbegrenztes Wachstum bei konstanten Geburten- und Sterberaten und unbegrenzten Ressourcen (selten in Natur). J-f\\grqq{}ormige Kurve.
    \item \textbf{Logistisches Wachstum:} Wachstum wird durch Kapazit\\grqq{}atsgrenze (K) der Umwelt begrenzt (Ressourcenknappheit, Konkurrenz). S-f\\grqq{}ormige Kurve. Die Wachstumsrate nimmt ab, je n\\grqq{}aher die Population an K kommt.
\end{itemize}

\begin{figure}[H]
    \centering
    \begin{tikzpicture}[scale=0.8]
        \begin{axis}[
            title={Populationswachstum},
            xlabel={Zeit},
            ylabel={Populationsgr\\grqq{}o\ss{}e (N)},
            xtick=\empty,
            ytick=\empty,
            axis lines=left,
            ymin=0, ymax=120,
            xmin=0, xmax=10,
            legend pos=south east,
            legend style={font=\tiny}
        ]
        % Exponentiell
        \addplot[smooth, thick, red, domain=0:5, samples=50] {2*exp(x*0.8)};
        \addlegendentry{Exponentiell};

        % Logistisch
        \addplot[smooth, thick, blue, domain=0:10, samples=50] {100 / (1 + exp(-1*(x-5)))};
        \addlegendentry{Logistisch};

        % Kapazit\glqq{}atsgrenze K
        \draw [dashed, gray] (axis cs:0,100) -- (axis cs:10,100) node[right, black] {K};
        \end{axis}
    \end{tikzpicture}
    \caption{Exponentielles vs. Logistisches Wachstum}
    \label{fig:wachstum}
\end{figure}

\textbf{Regulation der Populationsdichte:}
\begin{itemize}
    \item \textbf{D
\end{itemize} % Automatisch geschlossen
\end{document}