Regeln erkennen, Perioden bestimmen, Schädlinge klug bekämpfen — und herausfinden, warum ein Reagenzglas kein Ökosystem ist.
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Übungsaufgaben
Zehn Übungen zum Klicken, Zuordnen, Rechnen und Knobeln — von AFB I bis AFB III, mit einer Mix-Aufgabe zur Konkurrenz und einer Trickaufgabe. Jede Übung gibt sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen die gestuften Tipps.
A1
Welche Regel ist gemeint?
AFB I
Geben Sie für jede Beobachtung an, welche LOTKA-VOLTERRA-Regel sie veranschaulicht.
Setzen Sie in jeder Zeile das passende Kreuz — hier ist es genau eins pro Zeile. Enter setzt und löscht.
Beobachtung
1. Regel
2. Regel
3. Regel
Das Maximum der Räuber liegt ein bis zwei Jahre nach dem der Beute.
Über fünfzig Jahre gemittelt bleibt die Zahl der Beutetiere gleich.
Nach einem Pestizideinsatz vermehrt sich ein Schädling schneller als sein Fressfeind.
Beide Populationen steigen und fallen in einem festen Takt.
Nach einem strengen Winter, der beide Arten gleich stark trifft, erreicht die Beute ihren alten Bestand zuerst.
Trotz starker Schwankungen ändert sich der durchschnittliche Räuberbestand über Jahrzehnte nicht.
Regel 1 beschreibt den periodischen, phasenverschobenen Verlauf, Regel 2 die konstanten Mittelwerte, Regel 3 die schnellere Erholung der Beute nach gleich starker Dezimierung — gleich, ob ein Gift oder ein Winter die Ursache ist.
Achten Sie auf Signalwörter: Takt und Verzögerung, Mittelwert, Dezimierung.
Jede Regel kommt genau zweimal vor.
A2
Der Kreislauf der Rückkopplung
AFB I
Beschreiben Sie die gegenseitige Beeinflussung von Räuber und Beute, indem Sie die Schritte ordnen. Beginnen Sie bei einer großen Beutepopulation.
Ziehen Sie die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Die Beutepopulation ist groß.
2Die Räuber finden reichlich Nahrung und ziehen viele Junge groß.
3Die vielen Räuber fressen mehr Beutetiere, als nachwachsen.
4Die Beutepopulation schrumpft.
5Die Räuber finden zu wenig Nahrung; viele verhungern oder bleiben ohne Nachwuchs.
6Unter geringem Räuberdruck erholt sich die Beutepopulation.
Die Räuberzahl reagiert immer mit Verzögerung auf die Beutezahl, weil erst Nachwuchs heranwachsen bzw. Tiere verhungern müssen. Das erklärt die Phasenverschiebung der 1. Regel. Nach dem letzten Schritt beginnt der Kreislauf von vorn.
Jeder Schritt ist die Ursache für den nächsten.
Räuber- und Beuteschritte wechseln sich ab.
A3
Annahmen des Modells
AFB I
Nennen Sie alle Annahmen, auf denen das LOTKA-VOLTERRA-Modell beruht.
Mehrere Antworten sind richtig. Markieren Sie alle zutreffenden und klicken Sie dann auf „Prüfen“.
Das Modell betrachtet ein geschlossenes System aus genau einer Räuber- und einer Beuteart; die Beute wird nur durch den Räuber begrenzt. Ausweichnahrung, Nahrungsmangel der Beute und Wanderungen kommen darin nicht vor — genau hier liegen seine Grenzen.
Das Modell ist maximal vereinfacht: zwei Arten, sonst nichts.
Drei Aussagen sind richtig.
A4
Lemminge und Schnee-Eulen
AFB II
Schnee-Eulen jagen in der arktischen Tundra vor allem Lemminge, kleine Wühlmäuse. Die Abbildung zeigt die Häufigkeit beider Arten in einem Gebiet (Modellwerte). Bestimmen Sie die Periodendauer der Schwankungen.
Schieben Sie den Regler auf Ihre Antwort — Pfeiltasten bewegen ihn schrittweise. Nach dem Prüfen sehen Sie den Trefferbereich.
1 Jahr10 Jahre
Die Lemmingmaxima liegen bei 2, 6, 10 und 14 Jahren, die Periode beträgt also 4 Jahre; am genauesten bestimmt man sie über mehrere Perioden: (14 − 2) : 3 = 4. Die Eulenmaxima folgen jeweils etwa ein Jahr später, mit derselben Periode.
Periode = Zeit von einem Maximum zum nächsten Maximum derselben Art.
Messen Sie vom ersten bis zum letzten Maximum und teilen Sie durch die Zahl der Perioden dazwischen.
A5
Schildläuse in Kalifornien
AFB II
Um 1870 wurde die Australische Wollschildlaus nach Kalifornien eingeschleppt und vernichtete ganze Zitrusplantagen. 1889 setzte man ihren natürlichen Feind aus Australien aus, den Australischen Marienkäfer — die Schädlinge gingen rasch zurück. Als man in den 1940er-Jahren die Plantagen mit dem Insektizid DDT spritzte, vermehrten sich die Schildläuse erneut massenhaft. Erklären Sie diesen Verlauf, indem Sie den Lückentext vervollständigen — zwei Wörter bleiben übrig.
Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.
In Kalifornien fehlten der eingeschleppten Schildlaus zunächst ihre , sodass sie sich ungebremst vermehrte. Das Aussetzen des Marienkäfers war eine Schädlingsbekämpfung: Seitdem schwanken Schildlaus und Käfer auf niedrigem Niveau unterhalb der . DDT tötete Arten. Die Schildläuse erholten sich als die Käfer, die zuerst wieder Beute in ausreichender Menge brauchten — genau wie es die von LOTKA und VOLTERRA beschreibt.
Das Insektizid wirkte wie eine gleich starke Dezimierung beider Populationen. Die Beute (Schildlaus) vermehrt sich ohne Räuberdruck sofort, der Räuber (Marienkäfer) erst, wenn wieder genug Beute da ist. Die 2. Regel betrifft dagegen die langfristig konstanten Mittelwerte.
Wer ist hier Räuber, wer ist Beute?
Ein Insektizid unterscheidet nicht zwischen Schädling und Nützling.
A6
Tarnen, warnen, täuschen
AFB II
Ordnen Sie die Beispiele der passenden Angepasstheit von Beutetieren ein.
Ziehen Sie jede Karte in den passenden Korb — oder wählen Sie sie mit Enter aus und drücken Sie dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1Tarnung
2Warntracht
3Mimikry
Tarnung macht unauffällig, Warntracht macht auffällig — aber nur bei Tieren, die tatsächlich giftig, wehrhaft oder ungenießbar sind. Bei Mimikry trägt eine harmlose Art das Warnsignal einer wehrhaften Art und profitiert davon, dass Räuber das Vorbild meiden gelernt haben.
Will das Tier übersehen oder gesehen werden?
Bei auffälligen Tieren: Ist die Gefahr echt oder nur vorgetäuscht?
A7
Fressen oder konkurrieren?
MixAFB II
Vergleichen Sie die Räuber-Beute-Beziehung mit der interspezifischen Konkurrenz, indem Sie jedes Merkmal einem Bereich zuordnen.
Ordnen Sie jedes Merkmal einem der drei Bereiche zu. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, dann 1–3 für den Bereich, 0 zurück.
1 nur Räuber-Beute
2 beide
3 nur Konkurrenz
Beide Beziehungen verbinden verschiedene Arten, verändern ihre Populationsgrößen und wirken als Selektionsfaktoren. Bei der Räuber-Beute-Beziehung gewinnt eine Art auf Kosten der anderen (+/−); bei Konkurrenz um eine knappe Ressource verlieren beide (−/−), und bei gleichen Nischen kann eine Art die andere verdrängen.
Überlegen Sie für jede Beziehung: Wer gewinnt, wer verliert?
In den mittleren Bereich gehören drei Merkmale.
A8
Trickaufgabe: Räuber im Reagenzglas
TrickAFB III
Der Biologe GAUSE setzte 1934 Pantoffeltierchen und ihren Räuber, das Wimpertierchen Didinium, in ein Reagenzglas mit Nährlösung. Das Glas bot keine Versteckmöglichkeiten, und es wurden keine Tiere nachgesetzt. Ein Schüler erwartet nach der 1. Regel, dass die Räuberpopulation in den folgenden Wochen mehrere Maxima durchläuft. Beurteilen Sie diese Erwartung, indem Sie angeben, wie viele Maxima der Räuberpopulation zu erwarten sind.
Überlegen Sie selbst und tragen Sie das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
Es gibt nur ein Maximum: Didinium vermehrt sich, frisst alle Pantoffeltierchen auf und verhungert anschließend. Ohne Verstecke kann keine Beute überleben, aus der sich die Population erholen könnte. Die Falle: Das LOTKA-VOLTERRA-Modell rechnet mit beliebig kleinen Populationen, die nie ganz verschwinden — reale Populationen bestehen aus einzelnen Individuen und können erlöschen. Erst mit Verstecken oder nachgesetzten Tieren beobachtete GAUSE Schwankungen.
Was geschieht, wenn der Räuber das letzte Beutetier gefressen hat?
Aus welchen Tieren könnte sich die Beutepopulation danach noch erholen?
A9
Ein Protokoll zu Hase und Luchs
AFB III
Eine Schülerin hat die Felldaten der Hudson’s Bay Company ausgewertet. Überprüfen Sie ihre Aussagen.
In diesem Text stecken Fehler. Klicken Sie genau die falschen Zeilen an — die richtigen müssen stehen bleiben.
Drei Fehler: Felle messen den Jagderfolg, nicht die Population; Zyklen ohne Luchs sprechen gegen den Luchs als alleinige Ursache; und „konstante Mittelwerte“ heißt nicht „gleiche Mittelwerte“.
Prüfen Sie jede Aussage auf ihre Logik: Passt die Folgerung zur Beobachtung?
Drei Aussagen sind falsch.
A10
Spinnmilben im Gewächshaus
AFB III
In einem Gurkengewächshaus saugen Spinnmilben an den Blättern. Raubmilben fressen Spinnmilben und sind im Handel erhältlich. Bewerten Sie Schritt für Schritt die Möglichkeiten und wählen Sie jeweils die beste.
Spielen Sie den Weg Schritt für Schritt durch: Was ist jetzt richtig? Nur die richtige Karte bringt Sie weiter.
Biologische Schädlingsbekämpfung nutzt die Räuber-Beute-Beziehung gezielt: Nützlinge früh einsetzen, Schwankungen tolerieren, Insektizide vermeiden, die auch den Räuber treffen, und den Schädling nur unter der Schadensschwelle halten.
Wenden Sie bei jedem Schritt die LOTKA-VOLTERRA-Regeln an.
Ein Räuber braucht Beute, um zu überleben — auch im Gewächshaus.
