Räuber und Beute (Lotka-Volterra)

Räuber sind Lebewesen, die sich von den organischen Verbindungen ihrer getöteten Beute ernähren. Bei diesen Sekundärkonsumenten denkt man in der Regel an Beispiele wie Hauskatze, Seeadler oder Fuchs.

Im weiteren Sinne versteht man hierunter auch die Wechselwirkung zwischen Pflanzenfresser und Pflanzennahrung.

Beute: Individuen, die dem Räuber als Nahrungsgrundlage dienen.

Beuteindividuen können aktive oder passive Schutzvorrichtungen besitzen:

• Passive Schutzvorrichtungen wie Dornen und Stacheln verhindern das Gefressenwerden durch Pflanzenfresser; ebenso chemische Substanzen als Abwehrmechanismen in Pflanzen.
• Aktive Schutzmechanismen wie beißen, stechen, schlagen bei Beutetieren und Insekten.
• aber: Nahrungsspezialisten: spezifische Tiere, die gegen dieses Gift immun sind.

Das Verhältnis von Räuber und Beute wurde von den beiden Forschern Lotka und Volterra unabhängig voneinander beschrieben. Räuber- und Beutetiere zeigen einen direkten Zusammenhang: Die steigende Anzahl der Beutetiere wirkt sich positiv auf die Anzahl der Räuber aus. Umgekehrt führt ein Rückgang der Beutetiere zur Verminderung der Räuberindividuen, abhängig von der Generationsdauer des Räubers.

Die Regeln von Lotka und Volterra

Räuber-Beute-Schema. Die Anzahl Beutetiere kontrolliert die Individuenanzahl der Räuber. Die drei Regeln von Lotka und Volterra sind in der Grafik deutlich sichtbar. Versuchen Sie zuerst, die Grafik mit eigenen Worten zu beschreiben, bevor Sie weiterlesen.

Erste Volterra-Regel (periodische Schwankung der Populationen)

Die Individuenzahlen von Beute und Fressfeind schwanken bei ansonsten konstanten Bedingungen periodisch und sind zeitlich gegeneinander verschoben (= phasenverschoben).

Zweite Volterra-Regel (Konstanz der Mittelwerte)

Die durchschnittliche Größe einer Population bleibt konstant; die beobachtete Dichte der Räuber- und Beutepopulation schwankt um einen Mittelwert.

Dritte Volterra-Regel (schnelleres Wachstum der Beutepopulation)

Wird die Beziehung zwischen Räuber und Beute gestört, so erholt sich die Beutepopulation schneller als die Räuberpopulation. Beutetiere sind in der Regel kleiner und haben durch kürzere Tragezeiten im Durchschnitt mehr Nachkommen als die Räuber.

In der Regel sind die Nahrungsbeziehungen komplexer. Trotzdem kann das Modell von Lotka und Volterra zur groben Abschätzung herangezogen werden. In der Regel finden sich mehrere Beutearten und gleichfalls mehrere Räuber, die in Nahrungskonkurrenz bezüglich der Beutearten stehen. Beispiel: Fuchs und Hauskatze im städtischen Raum.

Die Regeln von Lotka und Volterra wurden bereits in Abituraufgaben geprüft! Unter dem Titel „Rabenvogelstreit“ wurden den Schülerinnen und Schülern im Prüfungsjahr 2007 (NRW) Materialien bereitgestellt, die folgende Beobachtung zeigen sollten. So war die grundsätzliche Annahme, dass Rabenvögel wie Elstern und Raben Kleinvögel wie Meisen, Hausbraunellen oder Mönchsgrasmücken vermehrt vernichten (Nestraub ...).
In der Aufgabe mussten zunächst die drei Regeln von Lotka und Volterra reproduktiv wiedergegeben und dann einige Materialien zum Bestand der Kleinvögel ausgewertet werden.

Eingriff des Menschen durch Einführung von Räubern

Die Verhältnisse zwischen Räuber und Beute sind im obigen Graphen idealisiert dargestellt. Der Mensch versucht gelegentlich, das Wechselspiel von Räuber und Beute für sich zu nutzen, indem er Räuber gezielt einsetzt, um eine „störende“ Beute zu bekämpfen. Leider klappt das nicht immer wie geplant:

• Beispiel Schädlingsbekämpfung: Die Raupen von Kiefernspannern vermehren sich in gut gepflegten und wenig Altholz enthaltenden Wäldern besonders gut. Ursache: Der natürliche Feind (= Specht = Räuber) findet dort keine Nistplätze und fehlt daher. Das Anbringen von Nistplätzen in der Specht-typischen Höhlenform reduziert die „Beute“ Kiefernspanner.

• Beispiel Neuengland: Die feuchten Gebiete Neuenglands stellten für die Pilgerväter bei der Besiedelung eine Herausforderung dar. Hier gab es sehr viele Insekten. Um dieser Insektenplage Herr zu werden, wurde der europäische Star eingeführt. Die Menge der Insekten verringerte sich kaum, der europäische Star aber hat viele heimische Vogelarten verdrängt.

• Beispiel Jamaika: Ratten-Mungo-Problem:
  Auf Jamaika war durch Handel und Schifffahrt die Ratte eingeschleppt worden. Ohne natürlichen Feind wurde sie schnell zur Plage. Um die Ratten zu bekämpfen, wurde der indische Mungo eingeführt, welcher anfangs auch die Rattenplage beseitigte. Der Mungo ging aber auch auf andere Beutetiere über, sodass einige auf Jamaika heimische Arten ausstarben.