Schafe ohne Feinde
AFB I–IIAuf der schottischen Insel Hirta wird eine verwilderte Population des Soay-Schafs seit Jahrzehnten Tier für Tier erfasst. Sie gilt als Musterbeispiel für die Regulation einer Population ohne Fressfeinde (M1, M2).
| Schafe im Herbst | Winterwetter | Sterblichkeit im Winter in % |
|---|---|---|
| 700 | mild | 4 |
| 850 | stürmisch, nasskalt | 9 |
| 1150 | mild | 12 |
| 1300 | stürmisch, nasskalt | 24 |
| 1650 | mild | 28 |
| 1900 | stürmisch, nasskalt | 58 |
Hirta, die Hauptinsel des Archipels St. Kilda im Nordatlantik, ist etwa 6 km² groß und seit 1930 unbewohnt; 1932 wurden dort gut 100 Soay-Schafe ausgesetzt. Es gibt keine Raubtiere, die Schafe werden weder gejagt noch gefüttert. Im Winter wächst kaum Gras. Die Tiere tragen Magen-Darm-Würmer, deren Larven mit dem Gras aufgenommen werden; bei hoher Dichte ist die Weide stärker mit Larven belastet. Der Bestand schwankt seit Jahrzehnten zwischen etwa 600 und über 2000 Tieren und bricht alle paar Jahre ein.
- Nennen Sie je zwei dichteabhängige und dichteunabhängige Faktoren, die nach M1 und M2 auf die Population wirken.
- Werten Sie M1 aus.
- Stellen Sie die Regulation der Schafpopulation als Regelkreis dar (Regelgröße, Sollwert, Stellgrößen, Störgröße).
- Erklären Sie, warum der Bestand nicht auf einem festen Wert bleibt, sondern immer wieder einbricht.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Hinweis zu Aufgabe d)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Dichteabhängig: Konkurrenz um das knappe Wintergras (intraspezifische Konkurrenz), Befall mit Magen-Darm-Würmern (bei hoher Dichte mehr Larven auf der Weide). Dichteunabhängig: stürmisches, nasskaltes Winterwetter; auch die insgesamt kleine Fläche mit geringem Graswuchs im Winter gehört zu den abiotischen Rahmenbedingungen.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Bei gleichem Wetter steigt die Wintersterblichkeit mit der Zahl der Schafe im Herbst stark an: bei mildem Wetter von 4 % (700 Tiere) über 12 % (1150) auf 28 % (1650), bei stürmischem Wetter von 9 % über 24 % auf 58 %. Die Sterblichkeit ist also dichteabhängig. Stürmisches Wetter erhöht sie bei jeder Dichte etwa auf das Doppelte; bei hoher Dichte wirkt es sich in absoluten Prozentpunkten viel stärker aus (+30 statt +5). Die großen Einbrüche entstehen, wenn hohe Dichte und schlechtes Wetter zusammenkommen.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Regelgröße: Zahl der Schafe (Populationsdichte). Sollwert: etwa die Zahl, die das Wintergras der Insel tragen kann (Kapazität K). Regler/Messglied: dichteabhängige Faktoren — Nahrungskonkurrenz und Wurmbefall. Stellgrößen: Sterberate (v. a. im Winter) und Geburtenrate. Störgröße: Winterwetter. Rückkopplung: Dichte ↑ → Futter je Tier ↓, Wurmbefall ↑ → Sterberate ↑ → Dichte ↓; bei geringer Dichte umgekehrt → Dichte ↑ (negative Rückkopplung).
Erwartungshorizont zu Aufgabe d)
Die Dichte wird im Sommer und Herbst aufgebaut, wenn Gras reichlich wächst; über das Überleben entscheidet aber das knappe Wintergras. Die Rückkopplung wirkt also zeitverzögert: Nach guten Jahren liegt der Herbstbestand weit über dem, was der Winter tragen kann, und die Population „überschießt“. Dann sterben viele Tiere auf einmal, besonders wenn ein stürmischer Winter hinzukommt (Störgröße). Nach dem Einbruch ist die Dichte niedrig, die Überlebenden haben genug Futter, die Sterblichkeit sinkt und der Bestand wächst wieder. So pendelt die Population um K, statt dort stehen zu bleiben.
Mohn und Buche
AFB II–IIIKlatschmohn (Papaver rhoeas) und Rotbuche (Fagus sylvatica) sind in Mitteleuropa häufig, besiedeln aber sehr verschiedene Lebensräume (M3, M4).
| Merkmal | Klatschmohn | Rotbuche |
|---|---|---|
| Lebensraum | Äcker, Wegränder, Brachen | Wälder auf nicht zu nassen Böden |
| Lebensdauer | einjährig | bis 300 Jahre |
| erste Blüte | nach wenigen Monaten | nach 40–50 Jahren |
| Samen je Pflanze | bis 20 000 je Jahr, einmalig | in Mastjahren (alle 5–8 Jahre) viele Tausend Bucheckern |
| Samengröße | etwa 0,1 mg | etwa 200 mg, reich an Fett und Stärke |
| Keimlinge | brauchen offenen, hellen Boden | wachsen auch im Schatten, aber sehr langsam |
| Stadium | Klatschmohn | Rotbuche |
|---|---|---|
| Samen | 1000 | 1000 |
| Keimling | 60 | 150 |
| nach einem Jahr | 15 (blühen und sterben) | 40 |
| nach 10 Jahren | – | 4 |
| nach 50 Jahren | – | 0,2 (erste Blüte) |
- Vergleichen Sie die beiden Arten hinsichtlich ihrer Fortpflanzungsmerkmale (M3).
- Ordnen Sie beide Arten in das r–K-Kontinuum ein und erklären Sie ihre Strategie funktional im Hinblick auf ihren Lebensraum.
- Interpretieren Sie die Daten in M4 im Hinblick auf die Überlebenskurven.
- Ein Mitschüler behauptet: „Die Rotbuche ist ein reiner K-Stratege.“ Beurteilen Sie diese Aussage.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Hinweis zu Aufgabe d)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Der Klatschmohn blüht nach wenigen Monaten, bildet einmalig sehr viele (bis 20 000) winzige Samen und stirbt nach einem Jahr. Die Rotbuche blüht erst nach 40–50 Jahren, lebt bis 300 Jahre und bildet nur in Mastjahren Samen, die aber je Stück etwa 2000-mal schwerer und mit Fett und Stärke versorgt sind. Mohn investiert also wenig in viele Nachkommen, die Buche viel in weniger, dafür gut ausgestattete Nachkommen.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Der Mohn liegt nahe dem r-Ende: frühe Reife, kurze Lebensdauer, viele kleine Samen. Äcker und Wegränder werden immer wieder umgebrochen; offene Stellen entstehen unvorhersehbar und nur kurz. Viele langlebige Samen im Boden sichern, dass der Mohn jede Lücke sofort besiedelt und sich vor der nächsten Störung vermehrt. Die Buche liegt nahe dem K-Ende: späte Reife, sehr lange Lebensdauer, große Samen. Im stabilen, dicht besetzten Wald entscheidet die Konkurrenz um Licht; nährstoffreiche Samen und schattenverträgliche Keimlinge können unter Altbäumen jahrzehntelang ausharren, bis eine Lücke entsteht.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Bei beiden Arten stirbt der größte Teil schon als Samen oder Keimling (Mohn: 94 %, Buche: 85 % bis zum Keimling), danach sinken die Zahlen langsamer. Das entspricht bei beiden einer Überlebenskurve vom Typ III mit sehr hoher Jugendsterblichkeit. Beim Mohn endet die Kurve nach einem Jahr, bei der Buche zieht sie sich über Jahrzehnte; nur etwa 0,2 von 1000 Bucheckern werden zu blühenden Bäumen.
Erwartungshorizont zu Aufgabe d)
Die Aussage ist zu pauschal. Für K spricht: späte Reife, sehr lange Lebensdauer, große, gut versorgte Samen, Konkurrenzstärke im Schatten, stabile Lebensräume. Dagegen spricht: Die Buche bildet in Mastjahren sehr viele Samen, betreibt keine Brutpflege im Sinne einer Versorgung nach der Keimung und hat eine Überlebenskurve vom Typ III, die für r-Strategen typisch ist. Die Buche mischt also Merkmale; im Vergleich zum Mohn liegt sie klar am K-Ende, ein „reiner“ K-Stratege ist sie nicht. Die Einordnung gilt nur relativ — das r–K-Konzept beschreibt ein Kontinuum.