Organisation und Toleranz

Aus der Natur abgeschaut

Die aus der Natur abgeleiteten Einsichten setzen wir in Organisationen in Verbindung mit dem
Umfeld und Markt entsprechend um. 

Organisation im Sinne von Viable System-System-Konzept (VSSK) nach OekoHuman

Mehrzellige Lebewesen, seien sie tierischen oder pflanzlichen Ursprungs, sind alle aus verschiedenen Organisationsebenen aufgebaut, deren hierarchische Gliederung von der makroskopischen bis zur mikroskopischen Ebene folgendermaßen präsentiert werden kann:

• Ebene des Organismus: Ein Organismus enthält eine Menge unterschiedlicher, zu autonomem Leben fähiger Organisationsebenen. Ein Organismus kann sich ernähren, sich fortpflanzen und mit seiner Umgebung kommunizieren. Ein Organismus besteht aus einer Gruppe von Organen, die manchmal als Systeme zusammengefasst werden und die einander ergänzend und aufeinander abgestimmt funktionieren.
• Ebene der Organsysteme: ein Organsystem besteht aus dem Verbund verschiedener Organe, die durch ihr aufeinander abgestimmtes Zusammenspiel zur Ausführung einer grundlegenden biologischen Aktivität (Atmung, Verdauung, Fortpflanzung, Schutz…) beitragen.
• Ebene der Organe: Ein Organ ist durch einen Verbund spezifischen Gewebes definiert. Ein Organ ist eine mit bloßen Auge sichtbare anatomische Struktur, die eine oder mehrere präzise biologische Funktionen erfüllt. Bei der Pflanze ist das Blatt ein Organ aus verschiedenen Gewebearten, wie Epidermis, Mesophyll und Leitbündel. Beim Menschen ist der Darm ein Organ, das sich aus der Darmwand (Epithelgewebe) und einem Bindegewebe aufbaut, das die Schleimhaut und ein Muskelgewebe bildet.
• Ebene des Gewebes: Ein Gewebe ist eine vielzellige Struktur, die aus einem Verbund mehr oder weniger nebeneinander liegender Zellen gebildet wird. Die Histologie ist die wissenschaftliche Lehre von den Geweben. Diese werden klassischerweise mit Hilfe eines Lichtmikroskops betrachtet.
• Ebene der Zellen: Die Zelle ist die strukturelle und funktionale Einheit jeden lebenden Organismus. Es gibt eine große Vielfalt an Zellen, von denen manche auf die Ausführung einer bestimmten biologischen Funktion spezialisiert sind. Eine Zelle enthält klassischerweise:
  • eine Plasmamembran, die den extrazellularen vom intrazellularen Raum trennt. Eine Pflanzenzelle enthält eine Zellwand.
  • Ein Cytoplasma, in dem sich verschiedenen Organellen (Mitochondrien, Vakuole…) befinden und einen Kern, denn tierische und pflanzliche Zellen sind eukaryotische Zellen.

Die Stenökie – geringer Toleranzbereich(aus den altgriechischen Wörtern στενός stenos = eng und οἶκος oikos = Haus, Wohnort zusammengesetzt) bzw. Stenopotenz bezeichnet die Eigenschaft biologischer Arten, nur einen schmalen Schwankungsbereich eines oder mehrerer Umweltfaktoren ertragen zu können, also einen diesbezüglich geringen Toleranzbereich aufzuweisen. Individuen stenöker bzw. stenopotenter Arten sind nur in einem sehr begrenzten Spektrum von Biotopen lebensfähig, da sie durch ihre geringe Reaktionsbreite in ihrer potenziellen Ausbreitung (fundamentale ökologische Nische bzw. Fundamentalnische) stark eingeschränkt sind und sich diese oft weitgehend mit der realen Ausbreitung (realisierte ökologische Nische bzw. Realnische) der Art deckt. Stenöke bzw. stenopotente Arten sind dementsprechend oft Zeigerarten.

Je nach dem jeweiligen Umweltfaktor spricht man von:

• stenohalin (bezüglich des Salzgehalts)
• stenohydr (bezüglich des Wassergehalts)
• stenohygr (bezüglich der Bodenfeuchte)
• stenoxygen (bezüglich des Sauerstoffgehaltes)
• stenophag (bezüglich des Nahrungsangebots)
• stenotherm (bezüglich der Umgebungstemperatur)
• stenotop (bezüglich des geographischen Lebensraums allgemein)

Jede Art weist innerhalb ihrer Gedeihkurve, also der Darstellung ihrer Vitalität in Abhängigkeit von einem bestimmten Umweltfaktor, ein Maximum auf. Typisch für stenöke Arten ist, dass ihre Vitalität um dieses Maximum herum sehr schnell wieder abfällt und ihre Individuen daher schon bei einer vergleichsweise geringen Abweichung des betreffenden Umweltfaktors von dem für die jeweilige Art idealen Bereich nicht mehr überleben können. Bei sehr weiten Tolerenzbereichen dagegen spricht man in Abgrenzung zur Stenökie von Euryökie bzw. euryöken Arten. Die Gegensätzlichkeit beider Begriffe für den Umweltfaktor Bodenfeuchte verdeutlicht die untere Abbildung, in der Steineiche und Schwarzerle stenohygre Arten darstellen, während die Rotbuche eine euryhygre Art ist.

Quelle: Wikipedia

Je nach Position des Maximums innerhalb der Gedeihkurve unterscheidet man stenöke Arten noch einmal in drei Klassen, die jeweils durch eine spezifische Vorsilbe charakterisiert werden. Ist die höchste Vitalität der Art in dem Bereich zu beobachten, in dem der fragliche Umweltfaktor am schwächsten ausgeprägt ist, verwendet man die Vorsilbe „oligo“ (altgriechisch wenig), bei mittlerer Ausprägung des Umweltfaktors stattdessen die Vorsilbe „meso“ (altgriechisch zwischen) und bei starker Ausprägung des Umweltfaktors die Vorsilbe „poly“ (altgriechisch viel). Übertragen auf obiges Beispiel handelt es sich bei der Steineiche also um eine oligostenohygre und bei der Schwarzerle um eine polystenohygre Art.

Die Euryökie hoher Toleranzbereich (aus den altgriechischen Wörtern εὐρύς eurys = breit, weit, geräumig und οἶκος oikos = Haus, Wohnort zusammengesetzt)  bzw. Eurypotenz bezeichnet die Fähigkeit biologischer Arten, einen breiten Schwankungsbereich eines oder mehrerer Umweltfaktoren ertragen zu können, also einen diesbezüglich breiten Toleranzbereich aufzuweisen. Individuen euryöker bzw. eurypotenter Arten sind in einem großen Spektrum von unterschiedlichen Biotopen lebensfähig, da sie aufgrund der großen Reaktionsbreite kaum in ihrer potenziellen Ausbreitung (fundamentale ökologische Nische bzw. Fundamentalnische) beschränkt sind. Es gilt aber zu beachten, dass diese nicht mit der realen Ausbreitung der betreffenden Art (realisierte ökologische Nische bzw. Realnische) verwechselt werden darf, da diese sich aus dem gesamtheitlichen Wechselspiel aller Umweltfaktoren, insbesondere auch evtl. konkurrierender Arten, ergibt und außerdem nicht jede ökologische Potenz einer Art bezüglich eines Umweltfaktors auch realisiert werden muss.

Je nach Umweltfaktor unterscheidet man nach:

• eurybatisch (bezüglich der Wassertiefe)
• euryhalin (bezüglich des Salzgehalts)
• euryhydr (bezüglich des Wassergehalts)
• euryhygr (bezüglich der Bodenfeuchte)
• euryphag (bezüglich des Nahrungsangebots)
• eurytherm (bezüglich der Umgebungstemperatur)
• eurytop (bezüglich des geographischen Lebensraumes allgemein)

Jede Art weist innerhalb ihrer Gedeihkurve, also der Darstellung ihrer Vitalität in Abhängigkeit von einem bestimmten Umweltfaktor, ein Maximum auf. Typisch für euryöke Arten ist, dass ihre Vitalität um dieses Maximum herum nur langsam abfällt und ihre Individuen daher auch noch unter Bedingungen überleben können, in denen der betreffende Umweltfaktor vergleichsweise weit von dem für die jeweilige Art idealen Bereich abweicht. Bei sehr engen Toleranzbereichen dagegen spricht man in Abgrenzung zur Euryökie von Stenökie bzw. stenöken Arten. Die Gegensätzlichkeit beider Begriffe für den Umweltfaktor Bodenfeuchte verdeutlicht die untere Abbildung, in der Steineiche und Schwarzerle stenohygre Arten darstellen, während die Rotbuche eine euryhygre Art ist. Je nach Position des Maximums innerhalb der Gedeihkurve unterscheidet man euryöke Arten noch einmal in drei Klassen, die jeweils durch eine spezifische Vorsilbe charakterisiert werden. Ist die höchsten Vitalität der Art in dem Bereich zu beobachten, in dem der fragliche Umweltfaktor am schwächsten ausgeprägt ist, verwendet man die Vorsilbe „oligo“ (altgriechisch wenig), bei mittlerer Ausprägung des Umweltfaktors stattdessen die Vorsilbe „meso“ (altgriechisch zwischen) und bei starker Ausprägung des Umweltfaktors die Vorsilbe „poly“ (altgriechisch viel). Übertragen auf obiges Beispiel handelt es sich bei der Rotbuche um eine mesoeuryhygre Art. Soll eine solche Gedeihkurve mathematisch beschrieben werden, ähnelt sie für mesoeuryöke Arten der einer Normalverteilung, für oligoeuryöke Arten dagegen einer rechtsschiefen und für polyeuryöke Arten einer linksschiefen Verteilung.

Die ökologische Potenz oder ökologische Toleranz beschreibt die Fähigkeit eines Lebewesens, einer Art oder Population, Schwankungen von biotischen und abiotischen Umweltfaktoren bei gleichzeitiger Einwirkung von Konkurrenz innerhalb eines Toleranzbereiches zu ertragen, darüber hinaus zu gedeihen und sich fortzupflanzen. Die ökologische Potenz bezogen auf verschiedene Umweltfaktoren ist von Art zu Art verschieden. Wird der Einfluss der Konkurrenz außer Acht gelassen, spricht man dagegen von der physiologischen Potenz. Der tatsächliche Existenzbereich unter realen Bedingungen und dem Einfluss sämtlicher endogener und exogener Faktoren einer Art wird als deren ökologische Existenz bezeichnet. Betrachtet man die Wertigkeit eines bestimmten Umweltfaktors für einen Organismus, spricht man des Weiteren von der ökologischen Valenz (valenz, lat. = Wertigkeit) dieses Faktors. Im allgemeinen Sprachgebrauch jedoch wird dieser Begriff oft synonym zum Begriff der Potenz verwandt, was strenggenommen nicht korrekt ist, da die Valenz lediglich die Bedeutung des betreffenden Umweltfaktors für die Existenz der untersuchten Lebewesen bezeichnet.

Unterscheidung

Entsprechend der Lage des Optimums im Verhältnis zur Intensität des Umweltfaktors werden weiterhin die Infixe mono~, oligo~ sowie poly~ verwendet. Unbedingt zu beachten ist aber: In Bezug auf den Faktor Nahrung, vor allem bei Pflanzenfressern, weicht der wissenschaftliche Sprachgebrauch von dieser Regel ab. „Polyphag“ ist eine Art mit einem breiten Nahrungsspektrum, nicht ein Vielfraß (vgl. Polyphagie). Polyphag und euryphag werden hier also als Synonyme gebraucht.

Variation und Anpassung

Die ökologische Potenz eines Individuums und einer biologischen Art dürfen nicht gleichgesetzt werden. Verschiedene Individuen reagieren auf denselben einwirkenden Faktor verschieden. Dabei sind, neben den trivialen und bei Messungen immer auftretenden Zufalllssschwankungen, zwei Quellen der nicht-zufälligen Variation zu unterscheiden. Einerseits unterscheiden sich Individuen in ihrer genetischen Ausstattung. Andererseits variieren auch Individuen mit gleicher genetischer Ausstattung je nach ihrer Lebensgeschichte und den Umweltfaktoren, denen sie bisher ausgesetzt waren. Dies bezeichnet man als die Reaktionsnorm des jeweiligen Gens bzw. Allels. Bezogen auf Individuen spricht man z.B. von Akklimatisation. (Diese ist unbedingt von der evolutionären Anpassung oder Adaptation zu unterscheiden. Adaptation ist ein Vorgang innerhalb einer Population, nicht eines Individuums!). Bei vielen Arten kommen deutlich unterscheidbare Formen innerhalb derselben Art vor, dies wird als Polymorphismus bezeichnet. Polymorphismus entsteht meist bei vergleichbarer genetischer Basis als alternative Entwicklungspfade, die von Faktoren wie dem Hormonspiegel oder als Reaktion auf Umweltfaktoren gesteuert eingeschlagen werden können. Die Formen können scharf geschieden oder durch gleitende Übergänge miteinander verbunden sein. Polymorphismus tritt in verschiedenen Formen auf. Beispielsweise unterscheiden sich bei vielen Arten die Geschlechter in Gestalt, Größe und Lebensweise (Sexualdimorphismus). Die Geschlechter unterscheiden sich dabei sehr häufig auch in Faktoren wie z.B. ihrer Temperaturpräferenz oder ihrer Nahrung. Auch verschiedene Altersstadien oder Größenklassen können sich in gleicher Weise unterscheiden.

Auch individuelle Spezialisierungen von Individuen sind von einer Vielzahl von Arten belegt^]. Bekannt sind z.B. die Blütenstetigkeit bei blütenbesuchenden Insekten wie Bienen oder Schmetterlingen. Einzelne Individuen oder Völker bevorzugen dabei eine Zeitlang einen bestimmten Blütentyp (sind also stenophag), während auf viele Individuen und über einen längeren Zeitraum betrachtet viele Quellen genutzt werden (Polyphagie). Vor allem von Vogelarten sind Spezialisierungen von Einzeltieren auf bestimmte Beute oder Nahrungsquellen je nach Umweltbedingungen oder nach individuellem Lernen belegt.

Zur Illustration des Toleranzbereiches bzw. der Toleranzbreite kann die Reaktion eines Organismus im Verhältnis zum Umweltfaktor in einem Koordinatensystem schematisch dargestellt werden. Ein großer Toleranzbereich deutet auf eine euryöke, ein kleiner Toleranzbereich auf eine stenöke Lebensform hin. Die Toleranzkurve (auch: Gedeihkurve) wird durch die charakteristischen Punkte bzw. Bereiche Optimum, Pejus sowie Pessimum bestimmt. Das Pessimum ist durch die beiden kritischen Werte Maximum und Minimum gekennzeichnet. Diese, auch als Kardinalpunkte des Lebens bezeichneten Werte, begrenzen den Toleranzbereich der Organismenart. Liegt die Intensität des Umweltfaktors unterhalb des Minimums oder oberhalb des Maximums, so ist der Organismus unter diesen Bedingungen nicht mehr lebensfähig. Innerhalb des Pessimums ist weder Fortpflanzung noch effektives Gedeihen des Lebewesens möglich. Der Bereich um das Optimum, das Präferendum bzw. der Präferenzbereich, zeigt den durch den Organismus bevorzugten Lebensraum an. Die Lebensform zeigt unter diesen Umständen die größtmögliche Vitalität und Fortpflanzung. Der Übergang vom Präferendum zu den Pessima wird als Pejus (lat. peius, n = schlechter) bezeichnet. Die Lebensform ist in diesem Bereich zwar lebensfähig, die Fortpflanzung ist jedoch kaum oder gar nicht möglich.

Anwendung

Physiologische Toleranzbereiche werden unter experimentellen Bedingungen ermittelt, bei denen alle anderen Faktoren konstant gehalten werden. Es wird gemessen, inwieweit der Faktor schwanken kann, ohne dass der Organismus physisch nachteilig eingeschränkt wird. Anhand der Vorkommen von Indikatororganismen lässt sich die Qualität von Böden oder Gewässer erkennen. So dienen Colibakterien z.B. als Indikator für eine fäkale Verunreinigung von Wasser. Anhand der Existenz von bestimmten Pflanzen lässt sich z.B. der Salzgehalt oder Säurewert von Gewässern erkennen.