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Eine Keystone-Art ist ein Organismus, der bei der Definition eines gesamten Ökosystems hilft . Ohne seine Keystone-Arten wäre das Ökosystem dramatisch anders oder würde überhaupt nicht mehr existieren.
Keystone-Arten weisen eine geringe funktionale Redundanz auf. Dies bedeutet, dass wenn die Art aus dem Ökosystem verschwinden würde, keine andere Art in der Lage wäre, ihre ökologische Nische zu füllen. Das Ökosystem wäre gezwungen, sich radikal zu verändern, wodurch neue und möglicherweise invasive Arten den Lebensraum bevölkern könnten.
Jeder Organismus, von Pflanzen bis zu Pilzen, kann eine Schlüsselart sein. Sie sind nicht immer die größten oder am häufigsten vorkommenden Arten in einem Ökosystem. Fast alle Beispiele für Keystone-Arten sind jedoch Tiere, die einen großen Einfluss auf die Nahrungsnetze haben. Die Art und Weise, wie diese Tiere Nahrungsnetze beeinflussen, variiert von Lebensraum zu Lebensraum.
Fleischfresser, Pflanzenfresser und Mutualisten
Raubtiere
Ein Schlussstein Spezies ist oft, aber nicht immer, ein Raubtier. Nur wenige Raubtiere können die Verbreitung und Population einer großen Anzahl von Beutearten kontrollieren.
Das gesamte Konzept der Keystone-Arten basiert auf Untersuchungen zum Einfluss eines marinen Raubtiers auf seine Umwelt. Die Forschungen des amerikanischen Zoologieprofessors Robert T. Paine zeigten, dass die Entfernung einer einzelnen Art, des Pisaster ochraceus-Seesterns, aus einer Gezeitenebene auf Tatoosh Island im US-Bundesstaat Washington eine enorme Auswirkung auf das Ökosystem hatte. Pisaster ochraceus, allgemein bekannt Als lila Seesterne sind sie ein wichtiges Raubtier von Muscheln und Seepocken auf der Insel Tatoosh. Nachdem die Seesterne verschwunden waren, übernahmen Muscheln das Gebiet und verdrängten andere Arten, einschließlich benthischer Algen, die Gemeinschaften von Meeresschnecken, Napfschnecken und Muscheln unterstützten Als Keystone-Art wurde die Artenvielfalt der Gezeitenebene innerhalb eines Jahres halbiert.
Ein weiteres Beispiel für ein Raubtier, das als Keystone-Art fungiert, ist das Vorhandensein grauer Wölfe im Greater Yellowstone-Ökosystem. Das Greater Yellowstone-Ökosystem ( GYE) ist ein riesiges und vielfältiges gemäßigtes Ökosystem, das sich über die Grenzen der US-Bundesstaaten Montana, Wyoming und Idaho erstreckt. Das GYE umfasst aktive geothermische Becken, Berge, Wälder, Wiesen und Fre Shwater-Lebensräume.
Die Elch-, Bison-, Kaninchen- und Vogelarten im Greater Yellowstone Ecosystem werden zumindest teilweise durch die Anwesenheit von Wölfen kontrolliert. Das Fressverhalten dieser Beutearten sowie der Ort, an dem sie ihre Nester und Höhlen bauen, sind weitgehend eine Reaktion auf die Wolfsaktivität. Aasfresserarten wie Geier werden ebenfalls von der Wolfsaktivität kontrolliert.
Als die US-Regierung Ende des 19. Jahrhunderts Land für den Yellowstone-Nationalpark auszeichnete, durchstreiften Hunderte von Wölfen den GYE und jagten hauptsächlich reichlich vorhandene Herden von Elch und Bison. Die Regierungen auf lokaler, staatlicher und föderaler Ebene befürchteten die Auswirkungen der Wölfe auf diese Herden sowie auf das lokale Vieh und arbeiteten daran, die Wölfe aus dem GYE auszurotten. Die letzten verbliebenen Wolfswelpen in Yellowstone wurden 1924 getötet.
Damit begann eine trophische Top-Down-Kaskade im Greater Yellowstone Ecosystem. Eine trophische Kaskade beschreibt Veränderungen in einem Ökosystem aufgrund des Hinzufügens oder Entfernens eines Raubtiers. Eine von oben nach unten gerichtete trophische Kaskade beschreibt Veränderungen, die sich aus der Entfernung des obersten Raubtiers eines Ökosystems ergeben. (Eine trophische Bottom-up-Kaskade beschreibt Änderungen, die sich aus der Entfernung eines Produzenten oder Hauptkonsumenten ergeben.)
Da es keinen Apex-Raubtier gab, explodierten die Elchpopulationen in Yellowstone. Elchherden konkurrierten um Nahrungsressourcen, und Pflanzen wie Gräser, Seggen und Schilf hatten weder Zeit noch Raum zum Wachsen. Überweidung beeinflusste die Populationen anderer Arten wie Fische, Biber und Singvögel. Diese Tiere sind auf Pflanzen und ihre Produkte angewiesen – Wurzeln, Blumen, Holz, Samen -, um zu überleben.
Die physische Geographie des Ökosystems Greater Yellowstone wurde auch durch den Verlust von Wölfen und die anschließende Überweidung von Elchen beeinflusst. Bachufer erodierten, als Feuchtgebietspflanzen wertvolle Böden und Sedimente nicht verankerten. Die See- und Flusstemperaturen stiegen, da Bäume und Sträucher keine schattigen Bereiche lieferten.
Ab den 1990er Jahren begann die US-Regierung, Wölfe wieder in das Greater Yellowstone Ecosystem einzuführen. Die Ergebnisse waren bemerkenswert. Elchpopulationen sind geschrumpft, Weidenhöhen haben zugenommen und Biber- und Singvogelpopulationen haben sich erholt.
Pflanzenfresser
Pflanzenfresser können auch Schlüsselarten sein. Ihr Pflanzenkonsum hilft dabei, die physischen und biologischen Aspekte eines Ökosystems zu kontrollieren.
In afrikanischen Savannen wie der Serengeti-Ebene in Tansania sind Elefanten eine Schlüsselart. Elefanten fressen Sträucher und kleine Bäume wie Akazien, die in der Savanne wachsen. Selbst wenn ein Akazienbaum eine Höhe von einem Meter oder mehr erreicht, können Elefanten ihn umwerfen und entwurzeln.Dieses Fütterungsverhalten hält die Savanne als Grasland und nicht als Wald oder Wald.
Mit Elefanten zur Kontrolle der Baumpopulation gedeihen Gräser und halten grasende Tiere wie Antilopen, Gnus und Zebras. Kleinere Tiere wie Mäuse und Spitzmäuse können sich in den warmen, trockenen Boden einer Savanne graben. Raubtiere wie Löwen und Hyänen sind auf die Savanne als Beute angewiesen.
Keystone-Mutualisten
Keystone-Mutualisten sind zwei oder mehr Arten, die sich auf gegenseitig vorteilhafte Interaktionen einlassen. Eine Veränderung einer Art würde sich auf die andere auswirken und das gesamte Ökosystem verändern. Keystone-Mutualisten sind häufig Bestäuber wie Bienen. Bestäuber halten häufig den Genfluss und die Verbreitung in weit verbreiteten Ökosystemen aufrecht.
In den waldigen Graslandschaften Patagoniens (an der Südspitze Südamerikas) wirken Kolibri- und einheimische Pflanzenarten zusammen als Keystone-Mutualisten. Lokale Bäume, Sträucher und Blütenpflanzen haben sich so entwickelt, dass sie nur von Sephanoides sephanoides bestäubt werden, einem Kolibri, der als grüne Feuerkrone bekannt ist. Feuerkronen mit grünem Rücken bestäuben 20% der lokalen Pflanzenarten. Diese Pflanzen liefern wiederum den zuckerhaltigen Nektar, der den größten Teil der Kolibri-Ernährung ausmacht.
Taschen des bestehenden patagonischen Lebensraums würden ohne grün gezeichnete Feuerkronen zusammenbrechen, da ihre funktionale Redundanz nahezu Null ist – kein anderer Bestäuber hat sich an die Bestäubung dieser Pflanzen angepasst.
Andere Organismen, die für entscheidend sind Ökosysteme
Neben Keystone-Arten gibt es noch andere Kategorien von Organismen, die für das Überleben ihrer Ökosysteme entscheidend sind.
Regenschirmarten
Regenschirmarten werden häufig mit Keystone-Arten in Konflikt gebracht. Beide Begriffe beschreiben eine einzelne Art, von der viele andere Arten abhängen. Der Hauptunterschied zwischen Umbrella-Arten und Keystone-Arten besteht darin, dass der Wert von Regenschirmarten sind an ihr geografisches Artenspektrum gebunden.
Regenschirmarten haben einen großen Lebensraumbedarf, und die Anforderungen dieses Lebensraums wirken sich auf viele andere dort lebende Arten aus. Die meisten Regenschirmarten sind wandernd und ihr Verbreitungsgebiet kann unterschiedliche Lebensräume umfassen Typen.
Die Identifizierung einer Regenschirmart kann ein wichtiger Aspekt sein ct der Erhaltung. Das minimale Artenspektrum einer Regenschirmart ist häufig die Grundlage für die Ermittlung der Größe eines Schutzgebiets.
Der vom Aussterben bedrohte Sibirische Tiger ist eine Regenschirmart mit einer Reichweite von mehr als 1.000 Kilometern (620) Meilen) im Fernen Osten Russlands mit einem Gebiet, das sich bis nach China und Nordkorea erstreckt. Das Artenspektrum umfasst stark bewaldete Ökosysteme sowohl in gemäßigten als auch in borealen (subarktischen) Biomen. Populationen von Hirschen, Wildschweinen und Elchen befinden sich unter dem schneebedeckten „Regenschirm“ der sibirischen Tigerreihe.
Foundation-Arten
Foundation-Arten spielen Eine wichtige Rolle bei der Schaffung oder Erhaltung eines Lebensraums.
Korallen sind ein Schlüsselbeispiel für eine Grundart auf vielen Inseln im Südpazifik. Diese winzigen Tiere wachsen als Kolonie von Tausenden und sogar Millionen einzelner Polypen Die felsigen Exoskelette dieser Polypen bilden enorme Strukturen um Inseln: Korallenriffe.
Korallenriffe sind eines der lebendigsten und biologisch vielfältigsten Ökosysteme auf dem Planeten. Mikroskopisches Plankton sowie Krebstiere, Weichtiere und Schwämme Fische, Meeresreptilien und Säugetiere sind Teil eines gesunden Korallenriff-Ökosystems.
Korallenriff-Ökosysteme tragen ebenfalls zur Humangeographie einer Region bei. Korallen-Exoskelette können durch Wellen und Meeresströmungen Bioerosion erfahren Diese erodierten Korallenfragmente (zusammen mit knöchernen Fragmenten von Organismen wie z s Foraminiferen, Weichtiere und Krebstiere erzeugen einen weichen Sand, der als Korallensand bekannt ist. Korallensandstrände gehören zu den beliebtesten Reisezielen der Welt.
Ökosystemingenieure
Wie Gründungsarten tragen Ökosystemingenieure zur physischen Geographie ihres Lebensraums bei. Ökosystemingenieure verändern, schaffen und pflegen Lebensräume.
Ökosystemingenieure verändern ihre Lebensräume durch ihre eigene Biologie oder durch physikalische Veränderung biotischer und abiotischer Faktoren in der Umwelt.
Autogene Ingenieure ändern ihre Umgebung, indem sie ihre eigene Biologie ändern. Korallen und Bäume sind autogene Ingenieure. Während sie wachsen, sind sie ein lebendiger Teil der Umwelt und bieten anderen Organismen Nahrung und Schutz. (Die harten Exoskelette, die beim Absterben der Korallen zurückbleiben, definieren und modifizieren weiterhin das Ökosystem.)
Allogene Ingenieure ändern ihre Umgebung physisch von einem Zustand in einen anderen. Biber sind ein klassisches Beispiel für allogene Ingenieure. Biber tragen zur Erhaltung der Waldökosysteme bei, indem sie ältere Bäume ausdünnen und junge Setzlinge wachsen lassen. Durch die Umwandlung dieser Bäume in Holz für Dämme werden Waldwiesen und Bäche radikal verändert und in Feuchtgebiete umgewandelt.
Invasive Arten sind häufig Ökosystemingenieure.Da es keine natürlichen Raubtiere oder abiotischen Faktoren gibt, um sie einzuschränken, verändern diese eingeführten Arten die vorhandene Umwelt auf eine Weise, die das Wachstum des einheimischen Ökosystems hemmt.
Kudzu, die sogenannte „Rebe, die den Süden gefressen hat“, ist eine invasive Pflanzenart, die die Umwelt im Südosten der Vereinigten Staaten verändert hat. Kudzu konkurriert regelmäßig mit einheimischen Arten um Raum und Nährstoffe Bei einheimischen Arten begrenzt Kudzu die Bestäuber, Insekten und Vogelarten, die in einem Gebiet leben.
Indikatorarten
Eine Indikatorart beschreibt eine Organismus, der sehr empfindlich auf Umweltveränderungen in seinem Ökosystem reagiert. Indikatorarten sind fast sofort von Veränderungen im Ökosystem betroffen und können frühzeitig warnen, dass ein Lebensraum leidet.
Veränderungen im Zusammenhang mit äußeren Einflüssen wie Wasserverschmutzung , Luftverschmutzung oder Klimawandel treten zuerst bei Indikatorarten auf. Aus diesem Grund werden Indikatorarten manchmal als „Sentinel-Arten“ bezeichnet.
In der „Mündung der Nation“ der Chesapeake Bay sind Austern ein Indikator Arten. Austern und andere Muscheln sind Filterfuttermittel, dh sie filtern w ater wie sie es für Lebensmittelpartikel abseihen. Austern filtern Nährstoffe, Sedimente und Schadstoffe, die über natürliche oder anthropogene Quellen in die Bucht gelangen. Austernbänke schützen die Fischerei, die Lebensräume an der Küste und sogar die benthischen Ökosysteme. Die Gesundheit der Austernpopulationen im Chesapeake wird daher verwendet, um die Gesundheit des gesamten Ökosystems anzuzeigen.
Flaggschiff-Arten
Ein Flaggschiff Arten fungieren als Symbol für einen Umweltlebensraum, eine Bewegung, eine Kampagne oder ein Problem. Sie können Maskottchen für ganze Ökosysteme sein.
Die Identifizierung einer Flaggschiff-Art hängt stark vom sozialen, kulturellen und wirtschaftlichen Wert einer Art ab. Sie sind oft „charismatische Megafauna“ – große Tiere, die aufgrund ihres Aussehens oder ihrer kulturellen Bedeutung beliebt sind. Flaggschiff-Arten können Schlüssel- oder Indikatorarten sein oder auch nicht.
Flaggschiff-Arten können manchmal Symbole allgemeiner Ideen sein Über den Naturschutz, nicht über Vertreter bestimmter Ökosysteme. Allerdings sind bestimmte Probleme häufig mit einem bestimmten Tier verbunden. Die Bewegung zur Beendigung der Robbenjagd in der Arktis fand ihre Flaggschiff-Art in der jungen Harfenrobbe. Eisbären sind die unangefochtenen Flaggschiff-Arten, die mit dem Klima verbunden sind ändern.