Aufgaben: Beziehungen zwischen Lebewesen

Gib an, ob die folgenden Beziehungen intraspezifisch oder interspezifisch sind: ein Fischschwarm, der gemeinsam schwimmt, eine Biene, die an einer Blüte Nektar saugt, zwei Hirsche, die um ein Weibchen kämpfen, und eine Zecke, die sich von einem Hund ernährt.

Bestimme in der Nahrungskette Gras → Heuschrecke → Frosch → Schlange den Produzenten und nenne den Konsumenten 1., 2. und 3. Ordnung.

Erkläre, was Räuber-Beute-Beziehung (Prädation) bedeutet, und nenne ein Beispiel aus einem Meeresökosystem. Gib an, wer der Räuber und wer die Beute ist.

Ordne die folgenden Beziehungen den intraspezifischen oder interspezifischen zu: ein Wolfsrudel, das gemeinsam jagt, ein Bandwurm, der im Darm eines Wolfs lebt, zwei Wölfe, die um eine Beute streiten, und ein Rabe, der dem Rudel folgt, um Reste zu verwerten.

Definiere, was Mutualismus (Symbiose zum gegenseitigen Nutzen) ist, und nenne ein Beispiel. Gib an, was jede Art aus der Beziehung gewinnt.

Gib für die Nahrungskette Eiche → Raupe → Blaumeise → Sperber an, welche Trophiestufe jeder Organismus einnimmt (Produzent, Konsument 1., 2. oder 3. Ordnung).

Erkläre, was Kommensalismus ist, und nenne ein Beispiel aus einem Meeresökosystem. Gib an, was jeder Organismus gewinnt.

Gib an, ob die folgenden Organismen Produzenten, Konsumenten oder Destruenten sind: ein Pilz, ein Salatkopf, eine Kuh, ein Bakterium, ein Regenwurm und ein Adler.

Das Schema stellt ein Nahrungsnetz dar; die Pfeile zeigen vom Organismus, der als Nahrung dient, zu dem, der ihn frisst.

1. a) Welcher Organismus verbirgt sich hinter dem Symbol „?“, wenn du weißt, dass er sich von Fröschen und Mäusen ernährt?
2. b) Nenne die Konsumenten 1. Ordnung des Netzes.
3. c) Sage voraus, was mit den Beständen der Kaninchen und der Pflanzen geschehen würde, wenn die Füchse verschwänden.

Unterscheide Mutualismus, Kommensalismus und Parasitismus und ordne diese Fälle zu: eine Flechte (Alge und Pilz, die sich gegenseitig nützen), der Schiffshalter, der am Hai haftend mitreist, ohne ihm zu schaden, und der Bandwurm, der im Darm eines Menschen lebt.

Erkläre den Unterschied zwischen einer Nahrungskette und einem Nahrungsnetz und begründe, warum das Netz besser beschreibt, was in einem echten Ökosystem geschieht.

Kuhreiher begleiten das Vieh und fressen die Insekten, die dieses beim Gehen aufscheucht, ohne es zu schädigen. Gib an, welche Art von Beziehung sie zum Vieh haben, und vergleiche sie mit der einer Zecke, die an derselben Kuh haftet.

Stelle das Nahrungsnetz aus diesen Organismen mit Pfeilen dar: Phytoplankton, Sardine, Thunfisch und Möwe. Die Sardine ernährt sich von Phytoplankton, Thunfisch und Möwe ernähren sich von Sardinen. Gib anschließend an, welche Trophiestufe jeder einnimmt.

Erkläre den Unterschied zwischen einem Parasiten und einem Räuber und begründe, warum es für den Parasiten nicht vorteilhaft ist, den Tod seines Wirts zu verursachen.

Einige Ameisen schützen Blattläuse vor ihren Feinden und ernähren sich dafür von der zuckerhaltigen Flüssigkeit, die diese ausscheiden. Ordne die Beziehung ein und erkläre, was jede Art gewinnt.

Zwei Mäusearten desselben Waldes ernähren sich von denselben Samen. Gib an, welche Art interspezifischer Beziehung sie haben, und begründe, was mit ihren Beständen geschehen kann, wenn die Nahrung in einem Jahr knapp wird.

In einem Flussabschnitt leben der Europäische Nerz (heimisch) und der Amerikanische Nerz (invasive Art) nebeneinander. Ein kommunaler Plan schlägt vor: „Um den Rückgang des Europäischen Nerzes zu stoppen, werden wir regelmäßig Tonnen von Fischen und Krebsen einbringen, damit es reichlich Nahrung gibt und beide Arten problemlos zusammenleben.“

1. a) Argumentiere mithilfe der Begriffe ökologische Nische (Gesamtheit der Ressourcen und Bedingungen – Nahrung, Raum, Unterschlupf –, die eine Art braucht, und die Rolle, die sie im Ökosystem spielt) und Konkurrenzausschluss (zwei Arten mit derselben Nische können nicht dauerhaft am selben Ort koexistieren), warum der Vorschlag der Gemeinde das Verschwinden des Europäischen Nerzes nicht verhindern wird.
2. b) Stelle eine begründete Hypothese auf, welche direkten und indirekten Folgen das gleichzeitige Vorkommen beider Arten für die heimischen Amphibienbestände haben kann, solange die Konkurrenz andauert.

Ein Investor behauptet: „Wir können eine kommerzielle Löwenfarm aufbauen, in der die Löwen ausschließlich mit dem Fleisch von Kälbern gefüttert werden, die auf unseren Weiden aufgezogen werden, und wir erhalten fast so viel Löwenfleisch zum Verkauf, wie wenn wir die Kälber direkt verkaufen würden.“

1. a) Zeige rechnerisch mit der 10-%-Regel der ökologischen Effizienz und ausgehend von 100 000 kJ Sonnenenergie, die das Gras gebunden hat, wie viel Energie bei den Kälbern ankommt und wie viel bei den Löwen ankäme.
2. b) Widerlege mithilfe deiner Berechnungen die Behauptung des Investors und begründe, warum es in natürlichen Landökosystemen fast nie Räuber in einer fünften oder sechsten Trophiestufe gibt.

Nach einer Seuche, die den Fuchsbestand in einem Eichenwald um 90 % verringert, hält ein Ökologenteam über drei Jahre folgende Veränderungen fest:

• Jahr 1: Der Kaninchenbestand verdoppelt sich, und die krautige Pflanzendecke verändert sich kaum.

• Jahr 2: Die Grasdecke geht um 70 % zurück, und der Boden beginnt stark zu erodieren.

• Jahr 3: Der Kaninchenbestand bricht plötzlich zusammen und fällt weit unter das Ausgangsniveau, obwohl die Füchse weiterhin fehlen.

1. a) Erkläre die trophische Kaskade, die das Verschwinden der Füchse mit der Schädigung der Vegetation im Jahr 2 verbindet.
2. b) Formuliere eine ökologische Hypothese, die begründet, warum der Kaninchenbestand im Jahr 3 einbrach, obwohl es keine Räuber gab, die ihn jagten.

In einem Naturschutzgebiet werden folgende jährliche Zählungen von Kaninchen (Beute) und Füchsen (Räuber) festgehalten:

• Jahr 1: 500 Kaninchen und 20 Füchse.

• Jahr 2: 800 Kaninchen und 35 Füchse.

• Jahr 3: 400 Kaninchen und 50 Füchse.

• Jahr 4: 250 Kaninchen und 30 Füchse.

• Jahr 5: 550 Kaninchen und 22 Füchse.

1. a) Ein Förster behauptet: „Im Jahr 3 war der Fuchsbestand am größten, weil es in diesem Jahr sehr viele Kaninchen gab.“ Widerlege diese Aussage, indem du die Daten auswertest und das Phänomen der zeitlichen Verzögerung in der Räuber-Beute-Dynamik erklärst.
2. b) Sage begründet voraus, welche Tendenz (Zunahme oder Abnahme) beide Bestände im Jahr 6 zeigen werden, wenn keine äußeren Faktoren eingreifen.

Um die Ausbreitung der Asiatischen Hornisse (Vespa velutina) zu bremsen, die Honigbienen an den Bienenstöcken jagt, schlägt ein Verein vor, im ganzen Wald Flaschen mit Zuckerwasser und Bier als Lockmittel aufzustellen, in denen die Hornissen ertrinken sollen.

1. a) Analysiere die indirekte Auswirkung, die der durch die Hornisse verursachte Verlust von Bienen auf zwei verschiedene Trophiestufen hat: die wild wachsenden Pflanzen als Produzenten und die fruchtfressenden Vögel des Ökosystems.
2. b) Bewerte den Vorschlag des Vereins kritisch: Begründe, warum diese unselektive Fangmethode mit süßen Flüssigkeiten kontraproduktiv sein und die Biodiversität des Ökosystems noch stärker schädigen kann.

Bei einem Renaturierungsprojekt für einen nach einem Brand verkohlten Wald werden Eichensetzlinge auf zwei Flächen mit geschädigtem, nährstoffarmem Boden gepflanzt:

• Fläche 1: Hitzesterilisierter Boden, dem reichlich löslicher Mineraldünger (Stickstoff und Phosphor) zugegeben wird.

• Fläche 2: Nicht sterilisierter Boden, der mit mykorrhizabildenden Pilzen beimpft wird, ohne Mineraldünger.

Im ersten Sommer, der von extremer Trockenheit geprägt ist, sterben 85 % der Setzlinge auf Fläche 1 durch Austrocknung, während 90 % der Setzlinge auf Fläche 2 überleben und kräftig wachsen.

1. a) Bestimme und beschreibe die interspezifische Beziehung, die für den Erfolg der Setzlinge auf Fläche 2 verantwortlich ist.
2. b) Erkläre, warum der Mineraldünger auf Fläche 1 nicht ausreichte, um das Überleben der Eichen unter den Trockenheitsbedingungen zu sichern.

Analysiere die folgenden Biomassedaten zweier verschiedener Ökosysteme:

• Landökosystem (Wiese): Produzenten (Gras) = 10 000 kg; Pflanzenfresser (Heuschrecken) = 1 000 kg; Primärkarnivoren (Frösche) = 100 kg; Sekundärkarnivoren (Schlangen) = 10 kg.

• Meeresökosystem (offenes Meer): Phytoplankton = 20 kg; pflanzenfressendes Zooplankton = 120 kg; kleine Fische = 15 kg.

1. a) Eine erwachsene Schlange dieser Wiese wiegt etwa 0,5 kg. Berechne, wie viele Schlangen dieses Ökosystem höchstens ernähren kann, und begründe, warum es nicht möglich wäre, einen stabilen Bestand von 60 erwachsenen Schlangen zu halten.
2. b) Ein Schüler behauptet, die Daten des Meeresökosystems seien falsch, weil „eine Biomassepyramide niemals an der Basis weniger Biomasse haben kann als auf der obersten Stufe“. Widerlege seine Behauptung, indem du erklärst, wie es möglich ist, dass diese Phytoplanktonmasse eine sechsmal größere Zooplanktonbiomasse ernährt.

Auf einer ozeanischen Insel leben drei Schlüsselarten nebeneinander: bodenbrütende Seevögel, invasive Ratten (Allesfresser, die Samen fressen und Eier und Küken erbeuten) und verwilderte Katzen (Räuber, die sowohl Ratten als auch ausgewachsene Vögel jagen). Um die Vögel zu schützen, beschließen die Behörden, ausschließlich die Katzen auszurotten.

1. a) Zeichne das Nahrungsnetz, das diese Arten verbindet (einschließlich der Produzenten der Insel), und gib die Art der interspezifischen Beziehung zwischen den einzelnen Arten an.
2. b) Sage die Abfolge von Veränderungen voraus, die das Ökosystem nach der vollständigen Beseitigung der Katzen erfährt, und leite ab, was mit dem Seevogelbestand geschieht (Phänomen der Mesoprädator-Freisetzung).
3. c) Entwirf eine besser geeignete Managementalternative, die die Fachleute hätten in Betracht ziehen müssen, um den tatsächlichen Schutz der Vögel zu gewährleisten.