In diesem Video setzen wir uns mit den zwei unterschiedlichen Lebenszyklusstrategien, nämlich der sogenannten K-Strategie und der R-Strategie, auseinander, die im Themenfeld der Ökologie von Bedeutung sind. Der Lebenszyklus eines jeden Organismus ist geprägt durch Wachstum, Fortpflanzung und Überleben. Jedem von uns ist klar, dass durchaus beträchtliche Unterschiede im Lebenszyklus von Organismen existieren können.
Während der Grönlandhai mehrere hundert Jahre alt werden kann, beschränkt sich die Lebensspanne einer adulten, das heißt Erwachsenen, Endtagsfliege auf wenige Tage, manchmal sogar nur auf wenige Stunden. Bei einigen Tierarten tritt die Geschlechtsreife schon früh ein, andere werden hingegen erst recht spät in ihrem Lebenszyklus geschlechtsreif. Beim Grönland teilnimmt man zum Beispiel an, dass die Geschlechtsreife erst mit 150 Jahren erreicht wird.
Während ein Pferd nach einer langen Tragedauer ein Fohlen zur Welt bringt, ist der Lebenszyklus von Ratten dadurch charakterisiert, dass sie nach einer kurzen Trächtigkeit von unter einem Monat je nach Wurf bis zu 20 Jungtiere zur Welt bringen können. Je nach Art lassen sich also gewisse Lebenszyklusmerkmale festmachen. Und aus den eben angesprochenen Unterschieden charakterisieren Ökologen zwei unterschiedliche Lebenszyklusstrategien, nämlich die K- und die R-Strategie. Für das Grundverständnis ist es extrem wichtig zu verstehen, warum diese unterschiedlichen Lebenszyklusstrategien zustande kommen und nicht allein das Lernen von Kennzeichen beider Strategien wie im schulischen Kontext hauptsächlich verlangt. Wir betrachten uns nachfolgend beide Aspekte.
R-Strategen sind zum Beispiel die eben angesprochenen Ratten. oder aber Fliegen oder Frösche. Sie besiedeln meist Habitate, die sehr variable Umweltbedingungen aufweisen. Eine umwegbare Umwelt mit sich rasch ändernden Bedingungen wird allerdings toleriert, indem vielfältige Ressourcen genutzt werden. K-Strategen besiedeln hingegen Habitate mit recht konstanten Umweltbedingungen.
Darunter zählen neben den eben angesprochenen Pferden beispielsweise auch für Menschen, Vögel, Eisbären und so weiter. Sie leben zwar in einer vorhersehbaren Umgebung. konkurrieren dafür aber um qualitativ hochwertige Ressourcen. Eine unwegbare Umwelt und damit recht wenig Sicherheit.
Es verwundert nicht, dass das Leben von Airstrategen in einer solchen Umwelt assoziiert ist, mit stärkeren Investitionen, eine schnelle Fortpflanzung und damit einer hohen Pro-Kopf-Wachstumsrate, aber auch mit kürzeren Lebensspannen. Das Gegenteil trifft auf die K-Strategen zu. In einer vorhersehbaren Umgebung lohnt es sich, sich auch mehrfach vorzupflanzen.
Zwar ist die Fortpflanzungsrate nur gering, dafür erfolgt die Brutpflege für die geringe Anzahl an Nachkommen intensiv und lange. Erwartungsgemäß ist die Überlebenswahrscheinlichkeit bei den Nachkommen von K-Strategen hoch, wohingegen viele der R-Strategen bereits in einem frühen Stadium des Lebens sterben. Ganz generell ist die Lebensspanne von R-Strategen weitaus geringer als die von K-Strategen.
Während die meisten Individuen der K-Strategen bis ins hohe Alter überleben, ist das Sterberisiko von R-Strategen in der Regel in jedem Alter deutlich höher. Auch die Populationsdynamik unterscheidet sich. Während die Populationsgröße von R-Strategen zeitlich schwankend ist und nach einer Phase des exponentiellen Wachstums periodisch oder saisonal die Population auch schrumpft, kennzeichnen sich K-Strategen dadurch aus, dass ihre Populationsanzahl nahe der Umweltkapazität liegen kann.
Also an der maximal möglichen Populationsdichte einer Art in einem bestimmten Lebensraum. Dieses Merkmal definiert K-Strategen. K-Strategen umfassen Arten, deren Lebenszyklusstrategie eine Existenz an oder nahe der Umweltkapazität ermöglichen.
Als R-Strategen definieren sich hingegen Arten, deren Lebenszyklusstrategie eine hohe Populationswachstumsrate ermöglicht. Bei der eben besprochenen K- und R-Strategie ist anzumerken, dass es sich dabei um zwei sehr extreme Lebenszyklusstrategien handelt. In der Natur lassen sich die meisten Arten irgendwo zwischen diesen beiden Strategien einordnen.
Welche der beiden Lebenszyklusstrategien eher verfolgt wird, ist sowohl determiniert durch das Erbgut, als auch durch Gegebenheiten der Umwelt. Umweltbedingungen können sich ändern und entsprechend auch die Lebenszyklusstrategie. Das ist wirklich wichtig zu verstehen und hilft dabei, die starren Zuordnungsmuster in Schulbüchern Art A ist K-Stratege, Art B ist R-Stratege, ein bisschen zumindest aufzubrechen. Um ein Beispiel zu nennen, wo sogar innerhalb einer Art auf Populationsebene Lebenszyklen infolge variabler Umweltbedingungen voneinander abweichen. Im karibischen Inselstaat Trinidad und Tobago kommen in Bächen vereinzelt Populationen von Guppifischen vor.
die einem starken Konkurrenzdruck durch Fressfeinden ausgesetzt sind. Größeren Fischen nämlich, die die Guppifische fressen. Einige der Bäche weisen Wasserfälle auf, die die Raubfische nicht überwinden können, wohl aber die Guppis. Nicht verwunderlich, dass die Sterberate der Guppis im Gebiet ohne Raubfische signifikant geringer ist als in solchen, die von den Raubfischen besiedelt sind.
Tatsächlich konnte experimentell nachgewiesen werden, dass Guppies in einem Habitat mit hohem Feinddruck durch Prädatoren die Geschlechtsreife früher erreichten, sich häufiger fortpflanzten und dabei jeweils mehr Nachkommen produzierten als Guppies von Ställen mit geringem Druck durch Räuber. Das ist ein tolles Beispiel, denn es zeigt erstens, dass Lebenszyklusstrategien auch innerhalb von Arten in gewissem Maß variabel sein können und eine strikte Zuordnung in einer der beiden extremen Lebenszyklusstrategien oftmals unzureichend ist. Zweitens zeigt uns das Beispiel, wie die Ausbildung einer individuellen Lebenszyklusstrategie zustande kommt. Neben genetischen Faktoren sind es Umweltbedingungen, die darüber entscheiden, auf welche Weisen Arten ihre zur Verfügung stehenden Ressourcen auf die Lebenszyklusmerkmale wie Wachstum, Fortpflanzung und Überlebensfähigkeit aufteilen, um einen möglichst optimalen Kompromiss zugunsten ihrer biologischen Fitness zu erzielen.
Die Guppi-Population, die einem hohen Feinddruck durch Räuber ausgesetzt ist und deren Lebenserwartung dadurch deutlich reduziert ist, investiert deutlich mehr Energie in eine frühere Fortpflanzung. Diesen Kompromiss Man nennt das in der biologischen Fachsprache auch Trade-offs. Müssen die Individuen, die durch Wasserfälle durch ihre Feinde getrennt sind, nicht eingehen.
Wichtig ist, die Bildung von Kompromissen hat natürlich Auswirkungen auf die Lebenszyklusmerkmale. Wenn Energie in eines der Lebenszyklusmerkmale aufgewendet werden muss, steht diese Energie für die anderen Merkmale nicht zur Verfügung. Dies kann eindrucksvoll anhand von Douglasien, Kieferngewächsen, nachvollzogen werden, wo es eine negative Korrelation, also einen statistischen Zusammenhang zwischen zwei Größen, zwischen dem Wachstum und der Zapfenproduktion gibt. Je mehr Zapfen ein Baum produziert, desto schmaler sind die Jahresringe. Ein Beispiel dafür, dass die in die Fortpflanzung gesteckte Energie nicht für das Wachstum genutzt werden kann.
Ihr seht also, dass Lebenszyklusstrategien sowohl zwischen Arten als auch innerhalb von Arten entstehen, und zwar infolge ihrer genetischen Anlagen einerseits und variablen Umweltbedingungen andererseits. Sie bedeuten immer ein Kompromiss, sodass die K- bzw. R-Strategie als Ausprägungen von Lebenszyklusstrategien eher ein Extrem darstellen.
Vielmehr variieren Lebenszyklusstrategien zwischen einer Optimierung des Populationswachstums also der R-Strategie, und einer Optimierung des Lebens an der Kapazitätsgrenze, also der K-Strategie.