Otto Moog BOKU, Institut für Hydrobiologie und Gewässermanagement

1. Trittbrettfahrer, Untermieter, Schmarotzer und Co. Otto Moog BOKU, Institut für Hydrobiologie und Gewässermanagement Ökologie VO 831.330

2. Beziehungen zwischen Lebewesen Ökologie VO 831.330

3. Inhalt • Kolonien, Staaten, Herden • Mutualismus, Phoresie • Symbiose, Kommensalismus, Synökie, Epökie, Entökie, Metabiose, Parökie • Parasitismus, Parasitoide

4. Beziehungen zwischen Lebewesen Vorteil – Nachteil - Neutral

5. Beziehungen zwischen Lebewesen Vielzahl verschiedener Beziehungen zwischen Lebewesen: 1. Vergesellschaftungen von Individuen der gleichen ArtStudiengebiet der Soziologie und Verhaltenslehre. 2. Vergesellschaftungen von Individuen verschiedener ArtenStudiengebiet für Ökologen, Parasitologen und Infektiologen.

6. Beziehungen zwischen Lebewesen • 1. Vergesellschaftungen von Individuen der gleichen Art (intraspezifiche Ass.): • Kolonien (z.B. Algen, Korallenstöcke, Moostiere)

7. Beziehungen zwischen Lebewesen • 1. Vergesellschaftungen von Individuen der gleichen Art (intraspezifiche Ass.): • "Staaten" (z. B. Ameisen, Bienen, Termiten)

8. Beziehungen zwischen Lebewesen • 1. Vergesellschaftungen von Individuen der gleichen Art (intraspezifiche Ass.): • Herden • Ansammlung von großen Säugetieren (auch gemischte Herden kommen vor, die sich z. B. aus Zebras, Gnus und Straußen zusammen setzen

9. Beziehungen zwischen Lebewesen • 2. Vergesellschaftungen von Individuen verschiedener Arten: interspezifische Assoziationen (Symbiosen s.l.) - lassen sich einteilen in a) Ökologische Beziehungen b) Trophologische Beziehungen

10. artfremde Vergesellschaftungen ökologische Beziehungen • Die Individuen leben in der gleichen Umwelt, haben jedoch • keine direkte Nahrungsabhängigkeit und • keinen (ständigen) Körperkontakt Mutualismus Phoresie

11. Mutualismus • Wechselbeziehung zweier artverschiedener Organismen zum gegenseitigen Nutzen • beide Partner sind allein überlebensfähig • =Gegensatz zu einer Symbiose, im engeren Sinn. • (Großer) Zackenbarsch lässt sich von kleinen Meergrundeln den Mund und die Kiemen putzen. • Als "Geschenk" erhalten die Putzerfische Speisereste. • Diese Assoziation wird auch als "Putzersymbiose" bezeichnet.

12. Krokodilwächter,kriecht auf der Suche nach Insekten in das geöffnete Maul von Krokodilen (kommt unbeschadet wieder heraus) Madenhacker, sammelt Parasiten von Großtieren ab Mutualismus

13. Garnelen, welche die Oberfläche von Fischen nach Ektoparasiten absuchen. Die Assoziation von Seeanemone und Einsiedlerkrebs bringt gegenseitigen Nutzen Die Seeanemone profitiert von Nahrungspartikeln, die beim Fressen des Krebses frei werden. Der Krebs wird durch die Nesselzellen der Seeanemone vor Feinden geschützt Mutualismus

14. Transport von Käfermilben durch Mistkäfer. Die 1,2 mm langen Milben heften sich oft in Massen an den Käfern fest und lassen sich von ihnen zwischen einzelnen Dunghaufen transportieren, wo sie ihre Beutetiere finden. Phoresie (Transportbeziehungen)

15. Phoresie • Juvenilstadien von Nematoden ("Dauerlarven") lassen sich auf der Oberfläche von Dungkäfern auf neue Substrate (frischer Kot) transportieren. • Es besteht keine trophische Abhängigkeit vom "Taxi".

16. Schiffshalter sind an größere Fische und Wale (oder sogar Schiffe) angeheftet, um sich transportieren zu lassen manche haben sie statt einer Rückenflosse eine flache, ovale Scheibe, mit der sie sich festsaugen können. Phoresie

17. Probiose

18. Artfremde Vergesellschaftungentrophische Beziehungen • Gast-Wirtbeziehung mit (meist ständigem) engem Körperkontakt und fakultativer oder obligater Nahrungsabhängigkeit. • Gegenseitige Abhängigkeit und Nutzen(= Symbioseim engeren Sinn) • Einseitiger Vorteil und Abhängigkeit ohne Schaden(= Probiose, Kommensalismus i. w. S.) • Einseitiger Vorteil und Abhängigkeit mit Schaden(= Parasitismus)

19. MykorrhizaSymbiosen von Pilzen und Höheren Pflanzen 80 % aller Pflanzenarten leben mit einer Vielzahl von Bodenpilzen in Symbiose Hyphen umgeben die Wurzeln und dringen in das Gewebe ein • Nutzen des Pilzes • Assimilatversorgung • Nutzen für die Pflanze • Wasser-und Nährsalzversorgung • Schutz vor Pathogenen

20. Rhizobien leben in Wurzelknöllchen versorgen die Pflanze mit anorg. Stickstoff Pflanzen versorgen Bakterien mit Kohlenstoff-Assimilaten und Energie Wurzelknöllchen der Erle, hervorgerufen durch den Symbionten Actinomyces alni Stickstoffassimilation in Pflanzen durch symbiontische Bakterien:

21. Symbiosen Stickstoffassimilation in Pflanzen durch symbiontische Bakterien: Leguminosen Rhizobien: - leben in Wurzelknöllchen - versorgen die Pflanze mit anorg. Stickstoff Pflanzen: versorgen Bakterien mit - Kohlenstoff- Assimilaten - Energie Symbiosen Stickstoffassimilation in Pflanzen durch symbiontische Bakterien: Leguminosen Wichtige Nutzpflanzen: - Sojabohne (Glycine max) - Erdnuß (Arachis hypogaea) - Erbse (Pisum sativum) - Ackerbohne (Vicia faba) Symbiosen Leguminosen: Etablierung der Symbiose Freilebende Zellen von Rhizobium Erkennung der Wurzelhaare der Wirtspflanze (Lektine!) Einkrümmung der WH, Einschluß des Bakt. Selektive Wurzelhaarinfektion Ausbildung des Infektionsschlauches Infektionsschlauch durchdringt Zellwand und erreicht Cytoplasma der Rindenzellen Einwanderung der Bakterien Vermehrung der Bakterien Symbiosen Nutzen Algen liefern Assimilate Pilze liefern Wasser, Nährsalze und Schutz völlig neue Morphologie Anpassung an Extrembedingungen: Trockenheit Nährstoffarmut - FlechtenSymbiosen ausAlgen und Pilzen - - - - - - - - Symbiosen Symbiosen von Tieren und Algen: Chlorella(einzellige Grünalge) mit Hydra viridis (Süßwasserpolyp) Chlorella in Ciliaten (Pantoffeltierchen) Dinoflaggelaten in Korallen Algenchloroplasten in Gastropoden Ernährung Tentakel + Nematocysten + Schleim ⇒ Planktonfresser Oft nur nachts An Stellen mit (viel) Strömung, exponiert Plankton meistens jedoch nur kleiner Anteil der Nahrung! Symbionten viel wichtiger! Zooxanthellen Einzellige Algen Photosynthese ⇒ Organische Verbindungen für Koralle Koralle bietet Schutz und wichtige Nutrienten Symbiosen Lesen/Infos: Campbell:alt: 583-584; 635-637;1218-1231 neu: 652-664;738-746;1403-1416 Ergänzende Informationen: Mykorrhiza: http://ch083.thinkquest.hostcenter.ch/ http://www.ipb-halle.de/myk/ Leguminosen: http://bibd.uni-giessen.de/gdoc/ 2000/uni/p000003/sticksto.htm D.Werner: Pflanzliche und mikrobielle Symbiosen Georg Thieme Verlag Stuttgart

22. Termiten und Zellulose-abbauende Flagellaten bilden eine Symbiose. Das Bild zeigt einige im Darm von Termiten lebende Hypermastigiden.

23. Kommensalismus (Mitessertum)Probiose • dem Wirt erwächst weder Nutzen noch Schaden • einseitiges Nutznießertum, bei der einer der beiden Partner einen Vorteil aus dem Zusammenleben zieht, während der andere Partner keinen Vorteil erhält, aber auch nicht geschädigt wird • Z. B. beteiligt sich ein Partner an der Nahrung des anderen beziehungsweise an dessen Nahrungsüberschuss

24. Kommensalismus im engeren Sinn • Aasgeier, die große Landraubtiere begleiten und von deren Beuteresten profitieren, ohne Beeinträchtigungen zu verursachen.

25. Probiose - Synökie • Nutzung der Wohnstätte eines anderen Lebewesens. • Einmietung (leben) in den Wohnungen anderer Lebewesen, ohne diese zu belästigen. • Der Gastgeber duldet die Einmietung, solange die Gäste seine Nahrungsreservennicht wesentlich beeinflussen. • Ameisengäste • Z. B. Kurzflügler (stellen Milben und „Ungeziefer“ nach, verzehren tote Ameisen, Abfälle etc.)

26. Epökie: Das Siedeln auf dem Körper des Wirtes. Epiphyten, Zum Beispiel wachsen Bromelien und einige tropische Orchideen auf Bäumen. Dadurch erhalten sie bessere Lichtbedingungen, während der Trägerbaum kaum beeinträchtigt wird. Probiose – Epökie (Symphorismus)

27. Probiose – Epökie (Symphorismus) • Epökie: Das Siedeln auf dem Körper des Wirtes. • Epizoen(aufsiedelnde Tiere)z. B. siedeln Seepocken auf Walen, Krabben,....

28. Vergesellschaftung von Polypen und Fischen Die Polypen besiedeln fakultativ Fische, ohne diese direkt zu schädigen. Ihr Interesse gilt den Exkrementen dieser Fische. Sie können deshalb nicht als Ektoparasiten bezeichnet werden Polypenkolonien (Hydrichthys cyclothonis) auf Cyclothone signata. Probiose - Epökie

29. Probiose - Entökie • Einmietung: Wohnen in einem anderen Lebewesen. • Z. B. das Bewohnen von bereits vorhandenen Baumhöhlen von Vögel und Fledermäusen. • Einsiedlerkrebse bewohnen Häuser von Schnecken, die schon gestorben sind • Können aber im Gegensatz zur Metabiose auch andere Wohnorte annehmen: z. B. besiedeln Einsiedlerkrebse auch Konservendosen, Fledermäuse siedeln auf Dachböden.

30. Probiose - Entökie • Aufenthalt im Wirt. • Dabei dienen Hohlräume des Wirtskörpers als Wohnung • beispielsweise leben einige Krebse im Kanalsystem von Schwämmen. • Der Wirt wird dabei meist nicht geschädigt, wobei die Grenze zum Parasitismus nur schwer zu finden ist. So verhalten sich einige Komensale in anderen Entwicklungsstadien auch parasitär.

31. Probiose - Metabiose • Stark einseitiges Abhängigkeitsverhältnis einer Art von der Tätigkeit einer anderen Art. • Hohltauben und Grünspechte sind zufolge ihrer „weichen“ Schnäbel auf die Höhlen anderer Vögel angewiesen • Siedeln nur in geeigneten Baumhöhlen (Einflugloch und Abmessungen des Innenraumes

32. Probiose - Parökie Parökie: Nachbarliches Wohnen; Beisiedlung. Ein Lebewesen zieht einen Vorteil daraus, dass es in der Nähe eines anderen lebt. Schakale, die in der Nähe von Raubtieren leben und dadurch Schutz genießen. Vögel folgen größeren Tieren, die beim Weiden Insekten aufscheuchen

33. Weitere Beziehungsformen • Probiose - Sozialparasitismus • Schmarotzer- oder Kuckuckshummeln (Psithyrus) • haben Brutpflege verlernt und schmarotzen an Völkern anderer Hummelarten, indem sie diese ihren Nachwuchs ausbrüten und aufziehen lassen.

34. Weitere Beziehungsformen • Kleptobiose (Diebstahl)eine Vergesellschaftung, bei der sich fremde Arten das von anderen gesammelte oder produzierte Nähr - und Baumaterial aneignen • Diebameisen in Nestern anderer Ameisen • Ameisen, die andere Nester (mit Hilfe von Propaganda-Pheromonen, toxischen Substanzen, Mandibeln usw.) überfallen und die Brut als Nahrung in das eigene Nest eintragen, Beispiel: Solenopsis (Diplorhoptrum) fugax • Wachsmottenraupen in Bienenstöcken

35. Veränderte Lebensbeziehungen • Die Beziehungen zwischen Individuen verschiedener Arten sind nicht starr und können sich durch äußere Einflüsse verändern. • Aus einem Symbionten kann unter bestimmten Umständen ein Parasit werden.

36. Parasiten Schwerpunkt: Ökologische Betrachtungsweise, weniger klinisch-medizinischer Ansatz (z. B. trophische Sicht, Parasiten als funktionelle Fresstypen)

37. Nominalbedeutung • Seit 15. Jh. „gebuchtes“ Fachwort • Tischgenosse, Schmarotzer • lateinisch: parasitus, i (Schmarotzer) • griechisch: parasitos (sitos: Speise) • neben, oder mit einem anderen essend

38. „Für den Ökologen ist es wichtig, in einer vollständigen Definition die engen Beziehungen zwischen Parasit und Wirt zu betonen“ (Begon-Harper-Townsend, 1991, „Ökologie, Birkhäuser Verlag)

39. Definition: Parasit Parasiten sind Lebewesen, die • in einem andern Organismus - dem Wirt - leben, • von diesem Nahrung beziehen (Nährstoffe von einem Wirtsorganismus erhalten) • dabei dem Wirt schaden können, aber normalerweise nicht direkt seinen Tod verursachen • bei parasitischen Interaktionen wird auf vorhersehbare Weise dem Wirt zumindest ein gewisser Schaden zugefügt.

40. Definition: Wirt Der von einem Parasit befallene OrganismusOrganismus, in oder auf dem ein Parasit bzw. Erreger schmarotzt.

41. Was kann zur Schädigung des Wirtes führen? • Parasiten schädigen ihre Wirte durch • direkte Interaktionen • Zellinvasion, • Toxine • Nahrungsentzug • Folgeerscheinungen von Wirt-Parasiten-Interaktionen • Zellen und Moleküle des angeborenen und adaptiven Immunsystems • parasitäre Stoffwechselprodukte

42. Haupt -, Neben-, Zwischen-, und Endwirt Hauptwirt: der hauptsächlich befallene Wirt, der optimale Verhältnisse zur Entwicklung und Vermehrung bietet Nebenwirt: dient als Wirt, wenn der Hauptwirt nicht zur Verfügung steht; Gedeihung meist schlechter Zwischenwirte: Bestimmte Parasiten können nach einander mehrere Zwischenwirte haben. Wirte, die nur bestimmte Entwicklungsstadien des Parasiten beherbergen, z.B. als Larve Endwirt: Aufenthaltsort des Parasiten im geschlechtsreifen Zustand z. B. Schweinebandwurm: Zwischenwirt Schwein, Endwirt Mensch

43. Haupt -, Neben-, Zwischen-, und Endwirt • Zufallswirt: Durch zufällige (akzidentelle) Aufnahme des Parasiten kann es hier zu einer (kurzzeitigen) Entwicklung des Parasiten kommen, der Wirt ist jedoch nicht für eine Vermehrung geeignet, und die Entwicklung des Parasiten ist nicht vollständig. • Fehlwirt: Wie beim Zufallswirt findet hier keine Entwicklung statt, da der Wirt nicht dazu geeignet ist.Im Fehlwirt gelingt es dem Parasiten nicht, sich normal zu entwickeln. • Gelegenheitswirt: Der Parasit kann sich in diesem Wirt "normal" entwickeln, er wird jedoch nur äußerst selten befallen, da andere Wirte bevorzugt werden

44. Zerkariendermatitis ("Badedermatitis") beim Menschen: Zerkarien von Vogeltrematodenarten sterben im Fehlwirt ab und führen zu Hautproblemen (Juckreiz, Pusteln) Kutane Larva migrans bei Infektion mit tierpathogenen Hakenwürmern Beispiele Mensch als Fehlwirt

45. Definitionen • Endoparasit Parasit lebt im Inneren des Wirtes • oftmals artspezifisch • oft auf spezielle Gewebe oder Organe beschränkt

46. Definitionen • Exoparasit (Ectoparasit) Parasit lebt an der Körperoberfläche seines Wirtes • oftmals artspezifisch • oft auf spezielle Körperregionen beschränkt (z. B. artspezifisch bei Branchiobdellidae)

47. Welche Rolle spielen Ektoparasiten als Krankheitsüberträger? • Ektoparasiten sind • Lästlinge und können die Körperoberfläche des Wirtes schädigen. • können sie auch wichtige Infektionskrankheiten übertragen. • folgende Tabelle zeigt Beispiele wichtiger Krankheiten des Menschen, bei denen Arthropoden als Vektoren dienen.

48. Parasit-Wirt-Beziehung • Der Parasit ist wesentlich kleiner als der Wirt • Der Parasit lebt in enger räumlicher Assoziation mit dem Wirt • Der Wirt dient nicht nur als Energiequelle (Biotop)

49. Parasit-Wirt-Beziehung • Parasiten beziehen "gratis" Wohnung und Nahrung im Wirt. • sie scheinen im Paradies zu leben. • das ausgeglichene Habitat und der Schutz vor Prädation sind weitere große Vorteile gegenüber freilebenden Organismen. • Betrachtet man die Beziehungen zwischen Parasiten und ihren Wirten genauer, dann wird jedoch deutlich, dass die parasitische Lebensweise komplexe Anpassungen nötig macht.

50. Parasit-Wirt-Beziehung Damit ein Parasit vom Wirt Nahrung beziehen kann, muss er in engem Kontakt zu ihm stehen. • Welche Konsequenzen können sich daraus ergeben? • Der enge Kontakt mit dem Wirt löst Abwehrreaktionen aus (z. B. Einkapseln von Pilzhyphen (Krebspest/ Signalkrebs) oder Muschellarven (Flussperlmuschel/ Regenbogenforelle). • Um erfolgreich zu parasitieren, muss der "Gast" die Wirtsabwehr schwächen oder der Wirtsantwort seinerseits eine Strategie entgegensetzen. • Der Parasit ist außerdem gezwungen, rasch zu reagieren, um sich auf neue Gegebenheiten einzustellen