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Probeklausur

Fünf Aufgaben, 50 Punkte, 90 Minuten — eine komplette Klausur zur Ökologie mit Auswertung in Notenpunkten.

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Bearbeitungszeit90 Minuten

Hilfsmittel: Taschenrechner. Alle Zahlenwerte in den Materialien sind Modellwerte, sofern nicht anders angegeben. Geben Sie Zahlen mit Komma ein. Die Lösungen werden nach dem Auswerten freigeschaltet.

AFB I

Wissen und Reproduzieren

16 Punkte
A1
Groppe und Rotauge
AFB I 8 Punkte
Material 1: Zwei Fische im Mittelgebirgsbach (Modellwerte)

Die Groppe lebt am Grund sauerstoffreicher, kühler Bachoberläufe, das Rotauge vor allem in langsam fließenden Unterläufen und Seen. Im Labor wurde die Schwimmaktivität beider Arten bei verschiedenen Wassertemperaturen gemessen.

02040608010004812162024283236Wassertemperatur in °Crelative Aktivität in %1234GroppeRotauge
Aktivität von Groppe und Rotauge in Abhängigkeit von der Wassertemperatur
a) Ordnen Sie den Punkten 1 bis 4 in Material 1 die Fachbegriffe zu. 3 P
b) Entnehmen Sie Material 1 die Breite des Toleranzbereichs der Groppe. 1 P
°C
c) Nennen Sie die stenotherme Art und das passende Kennzeichen. (eine Antwort richtig) 2 P
d) Geben Sie für jeden Umweltfaktor des Bachs an, ob er abiotisch oder biotisch ist. 2 P
Lösung anzeigen (nach Auswerten freigeschaltet)

Erwartungshorizont: a) 1 Minimum (4 °C), 2 Optimum (12 °C), 3 Maximum (20 °C), 4 Pessimum des Rotauges: Die Art überlebt noch, ist aber kaum aktiv und pflanzt sich nicht fort (3 P). b) Toleranzbereich der Groppe von 4 °C bis 20 °C: Breite 16 °C (1 P). c) Die Groppe ist stenotherm: 16 °C Toleranzbereich gegenüber 30 °C beim eurythermen Rotauge; die Lage des Optimums entscheidet nicht über steno- oder euryök (2 P). d) Abiotisch: Sauerstoffgehalt, Fließgeschwindigkeit; biotisch: Bachflohkrebse (Nahrung), Graureiher (Fressfeinde) (2 P).

A2
Laufkäfer auf zwei Flächen
AFB I 8 Punkte
Material 2: Laufkäfer auf einem Kalkmagerrasen und einem Maisacker (Modellwerte)

Auf zwei benachbarten Flächen wurden je zehn Bodenfallen zwei Wochen lang betrieben. Auf dem Magerrasen wurden außerdem Goldlaufkäfer mit der Fang-Wiederfang-Methode untersucht: Am ersten Tag wurden 48 Käfer gefangen, mit einem Farbpunkt markiert und freigelassen. Drei Tage später fing man 60 Goldlaufkäfer, von denen 12 markiert waren.

ArtMagerrasen (Individuen)Maisacker (Individuen)
Goldlaufkäfer243
Hainlaufkäfer222
Feldsandlaufkäfer205
Gewöhnlicher Grabläufer1882
Schwarzer Enghalsläufer168
Summe100100
Shannon-Index \(H_S\)1,600,70

Evenness: \(E=\dfrac{H_S}{\ln S}\) mit S = Artenzahl.

a) Beschreiben Sie die Methode der Bodenfalle: Welche Aussagen treffen zu? (mehrere Antworten richtig) 2 P
b) Berechnen Sie die Größe der Goldlaufkäfer-Population auf dem Magerrasen. 3 P
Käfer
c) Stellen Sie die Voraussetzungen dar, unter denen die Fang-Wiederfang-Methode verlässliche Werte liefert. (mehrere Antworten richtig) 2 P
d) Bestimmen Sie die Evenness der Laufkäfergemeinschaft des Maisackers. 1 P
Lösung anzeigen (nach Auswerten freigeschaltet)

Erwartungshorizont: a) Bodenfallen (Barberfallen) sind ebenerdig eingegrabene Becher; gefangen wird, was am Boden läuft. Aktive Arten werden häufiger gefangen, die Fangzahl ist daher eine Aktivitätsdichte. Für einen Vergleich braucht man mehrere Fallen je Fläche mit gleichem Aufwand (2 P). b) \(N=\dfrac{M\cdot C}{R}=\dfrac{48\cdot 60}{12}=240\) Goldlaufkäfer (3 P). c) Markierung dauerhaft und unschädlich, gleichmäßige Durchmischung, gleiche Fangwahrscheinlichkeit für markierte und unmarkierte Tiere, keine nennenswerte Zu- und Abwanderung, Geburt oder Tod zwischen den Fängen (2 P). d) \(E=\dfrac{0,70}{\ln 5}=\dfrac{0,70}{1{,}61}\approx0,43\); beim Magerrasen \(E\approx0,99\). Gleiche Artenzahl, aber auf dem Acker dominiert der Grabläufer — die Diversität ist deutlich geringer (1 P).

AFB II

Zusammenhänge herstellen

22 Punkte
A3
Zwei Hahnenfußarten
AFB II 12 Punkte
Material 3: Zwei Hahnenfußarten auf verschieden feuchten Böden (Modellwerte)

Im Freiland wächst der Knollige Hahnenfuß vor allem auf trockenen Magerrasen, der Kriechende Hahnenfuß auf feuchten Wiesen und an Gräben. In einem Topfversuch wurden beide Arten auf fünf Stufen der Bodenfeuchte angezogen — einmal jede Art allein (Reinkultur), einmal beide gemeinsam in einem Topf (Mischkultur). Gemessen wurde die Trockenmasse je Art und Topf nach 12 Wochen.

04812162012345Bodenfeuchte-Stufe (1 sehr trocken … 5 nass)Trockenmasse in gKriechender HahnenfußKnolliger Hahnenfuß
Reinkultur
04812162012345Bodenfeuchte-Stufe (1 sehr trocken … 5 nass)Trockenmasse in gKriechender HahnenfußKnolliger Hahnenfuß
Mischkultur
a) Vergleichen Sie die Ergebnisse von Rein- und Mischkultur: Welche Aussagen treffen zu? (mehrere Antworten richtig) 3 P
b) Ermitteln Sie um wie viel Prozent die Trockenmasse des Knolligen Hahnenfußes bei Stufe 3 in Mischkultur gegenüber der Reinkultur abnimmt. 2 P
%
c) Erklären Sie die Befunde mit Fachbegriffen: Ordnen Sie jedem Befund den passenden Begriff zu. 3 P
d) Begründen Sie das Vorkommen des Knolligen Hahnenfußes auf trockenen Magerrasen im Freiland. (eine Antwort richtig) 2 P
e) Ordnen Sie die Befunde in das Konzept der ökologischen Nische ein. (eine Antwort richtig) 2 P
Lösung anzeigen (nach Auswerten freigeschaltet)

Erwartungshorizont: a) Reinkultur: beide Optima bei Stufe 3 (14 g bzw. 13 g); die physiologischen Potenzen überlappen stark. Mischkultur: Der Kriechende Hahnenfuß ändert sich kaum (13 g bei Stufe 3), der Knollige Hahnenfuß bricht ab Stufe 3 ein und hat sein Maximum bei Stufe 1–2 (5–6 g) (3 P). b) \(\dfrac{13-3}{13}\cdot100\,\%\approx77\,\%\) (2 P). c) Reinkultur → physiologische Potenz; Mischkultur → ökologische Potenz; Ursache der Verschiebung → interspezifische Konkurrenz um Licht, Wasser und Mineralstoffe (3 P). d) Physiologisch wächst er bei mittlerer Feuchte am besten; auf trockenem Boden ist der Konkurrent schwach, deshalb verschiebt sich sein ökologisches Optimum dorthin (2 P). e) Nische = Gesamtheit der Beziehungen zu abiotischen (Feuchte) und biotischen Faktoren (Konkurrenz); die Konkurrenz engt die Nische ein und verschiebt sie zum trockenen Bereich — Konkurrenzvermeidung durch Einnischung, kein Ort (2 P).

A4
Milben im Gewächshaus
AFB II 10 Punkte
Material 4: Nützlinge im Gurkengewächshaus (Modellwerte)

Die Gemeine Spinnmilbe saugt an Gurkenblättern. Gärtnereien setzen die Raubmilbe Phytoseiulus persimilis ein, die sich fast nur von Spinnmilben ernährt. In einem Gewächshaus ohne Pflanzenschutzmittel wurden 14 Wochen lang beide Arten auf Stichprobenblättern gezählt.

02040608010012002468101214Zeit in WochenSpinnmilben je Blatt04812162024Raubmilben je BlattSpinnmilbe (Beute), linke AchseRaubmilbe (Räuber), rechte Achse
Spinnmilben und Raubmilben je Blatt (Mittelwerte aus 20 Blättern)
a) Werten Sie Material 4 aus: Welche Aussagen treffen zu? (mehrere Antworten richtig) 3 P
b) Untersuchen Sie die Kurven: Um wie viele Wochen folgt das Maximum der Raubmilben jeweils dem Maximum der Spinnmilben? 2 P
Wochen
c) Erläutern Sie den Rückgang der Raubmilben ab Woche 6. (eine Antwort richtig) 2 P
d) Leiten Sie her, was geschieht, wenn in Woche 7 ein Insektizid gespritzt wird, das 90 % beider Arten tötet. (eine Antwort richtig) 3 P
Lösung anzeigen (nach Auswerten freigeschaltet)

Erwartungshorizont: a) Spinnmilben-Maxima in Woche 3 (80) und 10 (70), Raubmilben-Maxima in Woche 5 (16) und 12 (14): periodisch, phasenverschoben, Periode ≈ 7 Wochen; Mittelwert der Beute weit über dem der Räuber; keine Ausrottung (3 P). b) 3 → 5 und 10 → 12: jeweils 2 Wochen (2 P). c) Viele Räuber fressen die Beute stark ab; danach fehlt Nahrung, die Geburtenrate der Raubmilben sinkt und die Sterberate steigt — die Räuber folgen der Beute nach unten (1. LOTKA-VOLTERRA-Regel) (2 P). d) 3. LOTKA-VOLTERRA-Regel: Nach gleich starker Dezimierung erholt sich die Beute schneller, weil kaum Räuber übrig sind; die Räuber vermehren sich erst mit Verzögerung. Deshalb sind Breitbandinsektizide beim Nützlingseinsatz ungünstig (3 P).

AFB III

Verallgemeinern und Reflektieren

12 Punkte
A5
Moore wieder vernässen
AFB III 12 Punkte
Material 5: Moore im Nordwesten Niedersachsens (gerundete Modellwerte)

Niedersachsen besitzt rund ein Drittel der Moorflächen Deutschlands; über 90 % davon sind für Grünland, Acker oder Torfabbau entwässert. Im nassen Moor sterben Torfmoose unten ab und werden unter Wasser kaum zersetzt, sodass über Jahrtausende Torf mit bis zu 50 % Kohlenstoff entsteht. Das Diagramm zeigt die Emissionen je Nutzung; negative Werte würden eine Netto-Aufnahme bedeuten. Nach der Wiedervernässung steigt der Anteil von Methan (CH₄) an den Emissionen.

010203040naturnahes Moor1wiedervernässt5feuchtes Grünland15Intensivgrünland29Acker33Treibhausgas-Emission in t CO₂-Äquivalenten je ha und Jahr
Emissionen von CO₂, CH₄ und N₂O, zusammengefasst als CO₂-Äquivalente

Ein Landkreis plant, 400 ha Moor-Acker wiederzuvernässen. Die Betriebe sollen dafür Ausgleichszahlungen erhalten und auf den nassen Flächen Schilf oder Rohrkolben für Dämmstoffe anbauen (Paludikultur).

a) Interpretieren Sie die Werte für das naturnahe Moor und den Acker: Welche Aussagen treffen zu? (mehrere Antworten richtig) 3 P
b) Wenden Sie die Werte aus Material 5 an: Wie viele Tonnen CO₂-Äquivalente spart die geplante Wiedervernässung jährlich ein? 2 P
t pro Jahr
c) Analysieren Sie den Kohlenstofffluss im Moor: Ordnen Sie jedem Vorgang seine Wirkung zu. 3 P
d) Beurteilen Sie den Plan des Landkreises unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit. (eine Antwort richtig) 2 P
e) Nehmen Sie Stellung zur Aussage: „Wiedervernässung lohnt sich nicht, weil nasse Moore Methan ausstoßen.“ Welche Argumente sind fachlich richtig? (mehrere Antworten richtig) 2 P
Lösung anzeigen (nach Auswerten freigeschaltet)

Erwartungshorizont: a) Naturnah: Wassersättigung → O₂-Mangel → Zersetzung gehemmt → Torf speichert Kohlenstoff, Emissionen nahe null. Acker: O₂ im Torf → aerober Abbau über Jahrzehnte → 33 t CO₂-Äquivalente je ha und Jahr; die Nutzpflanzen binden nur kurzfristig und werden geerntet (3 P). b) \((33-5)\cdot400=28\cdot400=11\,200\) t pro Jahr (2 P). c) Fotosynthese → CO₂-Entzug; aerober Torfabbau → CO₂-Freisetzung; Zersetzung unter O₂-Mangel (methanbildende Archaeen) → CH₄; Ablagerung unter Wasser → Langzeitspeicher Torf (3 P). d) Drei Säulen abwägen: ökologisch hoher Nutzen (−11 200 t pro Jahr, Moorlebensraum, Wasserrückhalt), ökonomisch Verlust von Ackerland, ausgeglichen durch Zahlungen und neue Wertschöpfung, sozial Akzeptanz der Betriebe nötig; begründetes Urteil (2 P). e) Die Aussage ist nicht haltbar: Methan ist berücksichtigt (CO₂-Äquivalente), trotzdem sinken die Emissionen um rund 85 %; langfristig wächst wieder Torf. Einschränkung: In den ersten Jahren können die CH₄-Emissionen erhöht sein (2 P).

Ergebnis

Erreicht
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AufgabeThemaPunkte

Bewertung in Notenpunkten

PunkteNotenpunkteBeurteilung
48 – 50 P15sehr gut
45 – 47 P14sehr gut
43 – 44 P13sehr gut
40 – 42 P12gut
38 – 39 P11gut
35 – 37 P10gut
33 – 34 P9befriedigend
30 – 32 P8befriedigend
28 – 29 P7befriedigend
25 – 27 P6ausreichend
23 – 24 P5ausreichend
20 – 22 P4ausreichend
17 – 19 P3mangelhaft
14 – 16 P2mangelhaft
10 – 13 P1mangelhaft
0 – 9 P0ungenügend