Aufgaben: Toleranzkurven und ökologische Potenz

Definieren Sie die Begriffe abiotischer Faktor und biotischer Faktor. Ordnen Sie anschließend folgende Faktoren des Lebensraums Buchenwald (Hainich, Thüringen) zu: Lichtintensität, Konkurrenz um Licht, Bodenfeuchte, Laubstreu zersetzende Pilze, Temperatur, Fraß durch Rehe.

Eine Toleranzkurve zeigt die Abhängigkeit der Lebensaktivität einer Art von einem Umweltfaktor.

1. a) Benennen Sie die Bereiche Optimum, Pessimum und Toleranzbereich sowie die Grenzen, an denen Leben nicht mehr möglich ist.

1. b) Erklären Sie den Unterschied zwischen einer stenöken und einer euryöken Art.

Die Bachforelle lebt nur bei Wassertemperaturen von etwa 4 °C bis 19 °C, ihr Optimum liegt bei 8 °C bis 12 °C.

1. a) Geben Sie den Toleranzbereich und den Optimalbereich an.

1. b) Beschreiben Sie, ob die Bachforelle in Bezug auf die Temperatur eher stenotherm oder eurytherm ist, und begründen Sie.

Bei einem Versuch wird das Wachstum von Keimlingen der Waldkiefer bei unterschiedlichen Bodenfeuchten gemessen (relative Wachstumsrate in %):

1. a) Zeichnen Sie die Toleranzkurve (oder beschreiben Sie ihren Verlauf) und kennzeichnen Sie Optimum, Pessimumbereiche und Toleranzgrenzen.

1. b) Beurteilen Sie, ob die Waldkiefer in Bezug auf die Bodenfeuchte eher euryök oder stenök ist.

Die Rotbuche wächst in Reinkultur (ohne Konkurrenz) in einem weiten Bereich der Bodenfeuchte, im Freiland jedoch nur auf mittelfeuchten Böden. Auf sehr nassen Böden dominiert die Schwarzerle, auf sehr trockenen die Waldkiefer.

1. a) Erklären Sie den Unterschied zwischen physiologischer und ökologischer Potenz.

1. b) Erläutern Sie, welche Rolle Konkurrenz für die Verengung der Potenz der Rotbuche spielt.

Zwei Fischarten in der Elbe haben folgende Toleranzbereiche für den Sauerstoffgehalt: Art A 3–12 mg/l, Art B 7–11 mg/l. Nach einem heißen Sommer sinkt der Sauerstoffgehalt in einem Abschnitt auf 5 mg/l.

1. a) Ermitteln Sie, welche Art dort überleben kann.

1. b) Begründen Sie, welche Art als Bioindikator für sauberes, sauerstoffreiches Wasser besser geeignet ist.

Ein Käfer wird bei verschiedenen Temperaturen auf Überlebensrate und Fortpflanzungsrate untersucht: Überleben ist zwischen 5 °C und 36 °C möglich (Optimum 20–28 °C), Fortpflanzung findet nur zwischen 12 °C und 32 °C statt (Optimum 22–26 °C).

1. a) Stellen Sie die beiden Toleranzbereiche vergleichend dar.

1. b) Erklären Sie, warum die Art in einem Gebiet mit Jahresmitteltemperatur 8 °C und Sommermaximum 20 °C trotz möglichem Überleben nicht dauerhaft vorkommen wird.

1. c) Leiten Sie daraus eine Aussage über die Bedeutung des Begriffs „Toleranz“ bei Verbreitungsprognosen im Klimawandel ab.

An einem Nordseestrand (Wattenmeer, Niedersachsen) wurden entlang eines Salzgehaltgradienten die Dichten dreier Arten erfasst: Art 1 nur bei 30–35 ‰, Art 2 bei 5–35 ‰ mit Maximum bei 20 ‰, Art 3 bei 0–10 ‰.

1. a) Ordnen Sie den Arten die Begriffe stenohalin und euryhalin zu und begründen Sie.

1. b) Formulieren Sie eine begründete Hypothese, warum Art 2 bei 5 ‰ nicht ihr Optimum erreicht, obwohl physiologisch Toleranz gegeben ist.

1. c) Planen Sie ein Experiment, mit dem die physiologische Potenz von Art 2 bestimmt werden kann, und nennen Sie zu kontrollierende Variablen.

Eine Pflanzenart zeigt im Freiland (Schwäbische Alb) nur auf Kalkböden bei pH 7–8 Vorkommen. In Topfversuchen wächst sie bei pH 5–8 gleich gut, bei pH 4 gar nicht.

1. a) Werten Sie die Daten im Hinblick auf physiologische und ökologische Potenz aus.

1. b) Stellen Sie zwei alternative Hypothesen zur Erklärung der Beschränkung im Freiland auf und nennen Sie jeweils eine Untersuchung zur Überprüfung.

1. c) Beurteilen Sie die Aussagekraft von Freilandbeobachtungen allein für die Bestimmung der Toleranz.