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Aufgabenblock — AFB II
Zehn Aufgaben, in denen Wissen aus mehreren Unterkapiteln zusammenkommt: Befunde erklären, Daten deuten, Beziehungen einordnen. Drei gestufte Tipps helfen beim Ansatz.
A1
Vier Beziehungen zwischen Arten
AFB IIVergleichen Sie Konkurrenz, Räuber-Beute-Beziehung, Parasitismus und Symbiose, indem Sie in jeder Zeile genau ein Kreuz setzen.
Setzen Sie in jeder Zeile das passende Kreuz — hier ist es genau eins pro Zeile. Enter setzt und löscht.
| Merkmal oder Beispiel | Konkurrenz | Räuber-Beute | Parasitismus | Symbiose |
|---|---|---|---|---|
| Beide Partner haben einen Nachteil (−/−). | ||||
| Ein Partner tötet den anderen sofort und frisst ihn. | ||||
| Der Nutznießer lebt längere Zeit an oder in einem einzigen Individuum, das meist überlebt. | ||||
| Beide Partner haben einen Vorteil (+/+). | ||||
| Pilzhyphen umspinnen die Wurzeln einer Kiefer und tauschen Mineralsalze gegen Zucker. | ||||
| Eine Mistel zapft die Leitungsbahnen einer Pappel an und entzieht ihr Wasser und Mineralsalze. | ||||
| Ein Wanderfalke schlägt eine Stadttaube im Flug. | ||||
| Buche und Traubeneiche beschatten sich gegenseitig im Kronendach. |
Entscheidend ist die Bilanz für beide Partner: −/− Konkurrenz, +/− mit sofortigem Tod Räuber-Beute, +/− ohne raschen Tod Parasitismus, +/+ Symbiose. Die Mistel betreibt zwar Fotosynthese, entzieht dem Wirt aber Wasser und Mineralsalze — sie ist ein Halbparasit.
Notieren Sie zu jeder Zeile, wer gewinnt und wer verliert (+, −).
Räuber und Parasit schaden beide ihrem Gegenüber — unterscheiden Sie nach Dauer und Tod.
Konkurrenz: Zeilen 1 und 8 · Räuber-Beute: 2 und 7 · Parasitismus: 3 und 6 · Symbiose: 4 und 5.
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Konkurrenz ist die einzige Beziehung, bei der beide Partner Nachteile haben, weil sie dieselbe knappe Ressource nutzen — z. B. Licht im Kronendach von Buche und Eiche. Räuber und Parasit ziehen beide Vorteil aus ihrem Gegenüber; der Räuber tötet seine Beute jedoch sofort (Wanderfalke), der Parasit lebt längere Zeit von einem Wirt, der meist überlebt (Mistel als Halbparasit). In der Symbiose profitieren beide, etwa bei der Mykorrhiza aus Pilz und Kiefernwurzel.
A2
Zwei Wasserlinsen in einem Becken
AFB IIMaterial: Versuch mit Wasserlinsen
Die Kleine Wasserlinse und die Buckelige Wasserlinse wachsen jeweils allein in Becken mit gleicher Nährlösung und gleicher Beleuchtung gut und erreichen stabile Bestände. In einem gemeinsamen Becken bedeckt nach acht Wochen fast nur noch die Buckelige Wasserlinse die Oberfläche; sie bildet luftgefüllte Polster und schiebt sich über die andere Art.
Erklären Sie das Versuchsergebnis: Markieren Sie alle zutreffenden Aussagen.
Mehrere Antworten können richtig sein. Markieren Sie alle zutreffenden und klicken Sie dann auf „Prüfen“.
Die Reinkulturen zeigen, dass beide Arten unter den Versuchsbedingungen gedeihen können. Erst die interspezifische Konkurrenz um Licht und Platz verdrängt die Kleine Wasserlinse. Im Freiland mit schwankenden Bedingungen und mehr Nischendimensionen ist ein Nebeneinander möglich.
Vergleichen Sie Reinkultur und Mischkultur: Was ändert sich allein durch die zweite Art?
Wasserlinsen sind Pflanzen — sie konkurrieren, sie fressen einander nicht.
Drei Aussagen stimmen: gleiche Ressourcen, Beschattung, Konkurrenzausschluss.
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In Reinkultur wachsen beide Arten gut; die Bedingungen liegen also in ihrem Toleranzbereich. Im gemeinsamen Becken konkurrieren sie um dieselben begrenzten Ressourcen — Licht, Mineralsalze und Platz an der Oberfläche. Die Buckelige Wasserlinse schiebt sich mit ihren Luftpolstern über die Kleine und beschattet sie; diese wird verdrängt. Das bestätigt das Konkurrenzausschlussprinzip für den Laborversuch. Über das Freiland sagt der Versuch nichts aus, denn dort wirken weitere Faktoren.
A3
Kohlenstoffdioxid im Nordpazifik
AFB IIMaterial: Flügelschnecken und Lachse
Flügelschnecken sind wenige Millimeter große Meeresschnecken mit einer dünnen Kalkschale. Sie gehören zum Zooplankton und sind im Nordpazifik eine Hauptnahrung junger Buckellachse. Messungen zeigen: Wo der pH-Wert des Meerwassers gesunken ist, sind die Schalen der Flügelschnecken dünner und teilweise angelöst.
Erläutern Sie die Auswirkungen des anthropogenen Treibhauseffekts auf diese Nahrungskette, indem Sie den Gedankengang Schritt für Schritt aufbauen.
Spielen Sie den Gedankengang Schritt für Schritt durch: Was ist jetzt richtig? Nur die richtige Karte bringt Sie weiter.
Mehr CO₂ in der Luft → mehr CO₂ im Meer → sinkender pH-Wert → dünnere Kalkschalen und weniger Flügelschnecken → weniger Nahrung für junge Lachse → Folgen für die Endkonsumenten. Der Befund aus dem Material ist ein Beleg, keine vollständige Kausalkette: Auch Temperatur und Fischerei beeinflussen die Lachsbestände.
Verfolgen Sie das CO₂ von der Atmosphäre ins Meer und dann durch die Nahrungskette.
Gelöstes CO₂ bildet Kohlensäure — was bedeutet das für Kalk?
CO₂ löst sich → pH sinkt → Schalenbildung gestört → weniger Nahrung für Lachse → Endkonsumenten betroffen.
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Durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe steigt der CO₂-Gehalt der Atmosphäre; ein Teil löst sich im Meer und bildet Kohlensäure, der pH-Wert sinkt. Dadurch stehen weniger Carbonat-Ionen zur Verfügung, und Flügelschnecken bilden ihre Kalkschalen schlechter — das Material zeigt dünnere, angelöste Schalen. Gehen die Flügelschnecken zurück, fehlt jungen Buckellachsen eine Hauptnahrung; der Stofffluss in der Nahrungskette wird schwächer, und auch Räuber der Lachse sind betroffen. Da weitere Faktoren wirken, stützen die Daten diesen Zusammenhang, beweisen ihn aber nicht allein.
A4
Energiebilanz eines Rehs
AFB IIMaterial: Ein Reh in einem Jahr (Modellwerte)
Aufgenommene Nahrung: 4000 MJ · davon mit dem Kot unverdaut ausgeschieden: 1400 MJ · durch Zellatmung als Wärme abgegeben: 2470 MJ. Der Rest wird in körpereigene Biomasse eingebaut.
Ermitteln Sie Schritt für Schritt die assimilierte Energie, den Zuwachs an Biomasse und die Anteile, die in Zuwachs bzw. Wärme übergehen.
Rechnen Sie die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt.
- Assimilierte (vom Darm aufgenommene) Energie MJ
- Energie im Zuwachs an Biomasse MJ
- Anteil des Zuwachses an der aufgenommenen Nahrung (auf eine Dezimale) %
- Anteil der assimilierten Energie, der als Wärme verloren geht %
4000 − 1400 = 2600 MJ assimiliert · 2600 − 2470 = 130 MJ Zuwachs · 130 : 4000 ≈ 3,3 % · 2470 : 2600 = 95 %. Als gleichwarmes Tier „verheizt“ das Reh den größten Teil der Energie; nur ein kleiner Teil steht der nächsten Trophieebene zur Verfügung.
Unverdautes verlässt den Körper, bevor es genutzt wird.
Zuwachs = assimilierte Energie − Zellatmung.
2600 MJ · 130 MJ · 3,3 % · 95 %.
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Von 4000 MJ Nahrung werden 1400 MJ unverdaut ausgeschieden; assimiliert werden 2600 MJ. Davon gibt das Reh 2470 MJ durch Zellatmung als Wärme ab — 95 % der assimilierten Energie, weil es als gleichwarmes Tier seine Körpertemperatur halten muss. Nur 130 MJ werden als Biomasse eingebaut, das sind etwa 3,3 % der aufgenommenen Nahrung. Nur diese Energie kann ein Räuber nutzen, der das Reh frisst.
A5
Wühlmäuse und Schleiereulen
AFB IIMaterial: Langzeitzählung in einer Ackerlandschaft
Über 20 Jahre wurden die Dichte der Feldmäuse und die Zahl der Schleiereulen-Bruten gezählt. Die Feldmausdichte erreicht etwa alle drei bis vier Jahre ein Maximum. Die Zahl der Eulenbruten erreicht ihr Maximum jeweils etwa ein Jahr später und schwankt weniger stark.
Deuten Sie die Beobachtungen: Entscheiden Sie bei jeder Deutung, ob sie stimmt.
5 Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann starten Sie die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Die Schwankungen der Schleiereulen folgen der Beute mit Verzögerung — ein Muster, das zur 1. Lotka-Volterra-Regel passt. Ob die Eulen die Mäuse regulieren, zeigen die Daten nicht; Feldmauszyklen hängen stark von Nahrung und Witterung ab.
Unterscheiden Sie: Was zeigen die Daten — und was behauptet eine Deutung darüber hinaus?
Eine zeitliche Abfolge ist noch kein Beweis für eine alleinige Ursache.
Drei Deutungen stimmen: Nahrungsabhängigkeit, Verzögerung, schnellere Erholung der Beute.
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Die Maxima der Eulenbruten folgen den Maxima der Feldmäuse um etwa ein Jahr: Mehr Beute ermöglicht mehr Bruten, doch Aufzucht braucht Zeit. Das entspricht der 1. Lotka-Volterra-Regel. Nach der 3. Regel würde sich die Beute nach gleich starker Dezimierung schneller erholen, nach der 2. Regel bleiben die Mittelwerte konstant. Dass die Eulen allein die Zusammenbrüche verursachen, lässt sich aus den Daten nicht ableiten — Feldmäuse werden auch von Nahrung, Witterung, Krankheiten und weiteren Räubern begrenzt.
A6
Drei Gräser im Ökogramm
AFB IIMaterial: Wachstum dreier Wiesengräser entlang eines Feuchtegradienten
| Art | bestes Wachstum in Reinkultur | bestes Wachstum in Mischkultur |
|---|---|---|
| Glatthafer | mittelfeucht | mittelfeucht |
| Aufrechte Trespe | mittelfeucht | trocken |
| Wiesenfuchsschwanz | mittelfeucht | nass |
Alle drei Arten überleben in Reinkultur vom trockenen bis zum nassen Boden.
Interpretieren Sie die Ergebnisse, indem Sie jede Frage beantworten.
Wählen Sie in jedem Menü den passenden Eintrag. Alle Felder müssen stimmen.
| Frage | Ihre Interpretation |
|---|---|
| Physiologisches Optimum der Aufrechten Trespe | |
| Ökologisches Optimum der Aufrechten Trespe | |
| Ökologisches Optimum des Wiesenfuchsschwanzes | |
| Konkurrenzstärkste Art auf mittelfeuchtem Boden | |
| Ursache für die Verschiebung der Optima |
In Reinkultur (physiologische Potenz) wachsen alle drei am besten auf mittelfeuchtem Boden. In Mischkultur (ökologische Potenz) behauptet der konkurrenzstarke Glatthafer diesen Bereich; Trespe und Fuchsschwanz werden an den trockenen bzw. nassen Rand verdrängt.
Reinkultur = ohne Konkurrenz = physiologisch; Mischkultur = mit Konkurrenz = ökologisch.
Welche Art behält ihr Optimum auch in der Mischkultur?
Trespe: physiologisch mittelfeucht, ökologisch trocken · Fuchsschwanz ökologisch nass · Glatthafer konkurrenzstark · Ursache interspezifische Konkurrenz.
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Die Reinkulturen zeigen die physiologische Potenz: Alle drei Gräser wachsen auf mittelfeuchtem Boden am besten. In der Mischkultur konkurrieren sie; hier zeigt sich die ökologische Potenz. Der Glatthafer behält sein Optimum — er ist dort am konkurrenzstärksten. Die Aufrechte Trespe wird auf trockenen, der Wiesenfuchsschwanz auf nassen Boden verdrängt. Ursache ist interspezifische Konkurrenz; ökologisches und physiologisches Optimum fallen deshalb auseinander.
A7
Zwei Wiesen im Vergleich
AFB IIMaterial: Zählung in je 20 Probequadraten
| Art | Wiese A (gedüngt) | Wiese B (ungedüngt) |
|---|---|---|
| Glatthafer | 80 | 24 |
| Löwenzahn | 10 | 22 |
| Knäuelgras | 6 | 20 |
| Rotklee | 3 | 18 |
| Wiesensalbei | 1 | 16 |
Simpson-Index: D = 1 − Σ pᵢ², pᵢ = relative Häufigkeit der Art i
Werten Sie die Zählungen aus.
Füllen Sie alle Felder aus und prüfen Sie dann. Enter in einem Feld prüft ebenfalls. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt.
| Größe | Wert |
|---|---|
| Artenzahl beider Wiesen | |
| Anteil der häufigsten Art auf Wiese A in % | |
| Anteil der häufigsten Art auf Wiese B in % | |
| Simpson-Index von Wiese A (zwei Dezimalen) | |
| Simpson-Index von Wiese B (zwei Dezimalen) |
Beide Wiesen haben 5 Arten und je 100 Individuen. A: Σ pᵢ² = 0,64 + 0,01 + 0,0036 + 0,0009 + 0,0001 ≈ 0,65 → D ≈ 0,35. B: Σ pᵢ² = 0,0576 + 0,0484 + 0,04 + 0,0324 + 0,0256 ≈ 0,20 → D ≈ 0,80. Bei gleicher Artenzahl ist Wiese B deutlich diverser, weil die Individuen gleichmäßiger verteilt sind.
Beide Wiesen haben je 100 Individuen — die Anzahl ist dann gleich dem Anteil in Prozent.
Quadrieren Sie jeden Anteil als Dezimalzahl, addieren Sie und ziehen Sie die Summe von 1 ab.
5 · 80 · 24 · 0,35 · 0,80.
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Beide Wiesen haben dieselbe Artenzahl (5) und je 100 Individuen. Auf der gedüngten Wiese A dominiert der Glatthafer mit 80 %, auf Wiese B ist die häufigste Art nur mit 24 % vertreten. Der Simpson-Index berücksichtigt diese Gleichverteilung: A erreicht 1 − 0,65 ≈ 0,35, B 1 − 0,20 ≈ 0,80. Wiese B ist also deutlich diverser, obwohl die Artenzahl gleich ist; Düngung fördert konkurrenzstarke Arten wie den Glatthafer.
A8
Ein Moor wird wieder nass
AFB IIMaterial: Renaturierung eines Hochmoors in Niedersachsen
Entwässerungsgräben eines abgetorften Moores werden verschlossen, das Gebiet wird wieder vernässt. Die folgenden Folgen werden in einem Bericht genannt.
Ordnen Sie jede Folge der Dimension der Nachhaltigkeit zu, die sie vor allem betrifft.
Ziehen Sie jede Karte in den passenden Korb — oder wählen Sie sie mit Enter aus und drücken Sie dann die Ziffer des Korbs (1, 2, 3; 0 legt sie zurück).
1ökologisch
2ökonomisch
3sozial
Nachhaltigkeit hat drei Dimensionen: ökologisch (Biodiversität, Stoffkreisläufe), ökonomisch (Kosten, Einnahmen) und sozial (Bildung, Teilhabe, Lebensqualität). Eine Maßnahme wird erst tragfähig, wenn alle drei berücksichtigt sind.
Fragen Sie jeweils: Geht es um Natur, um Geld oder um Menschen und ihr Zusammenleben?
Ausgleichszahlungen und Tourismuseinnahmen sind beides Geldströme.
Je zwei Karten: ökologisch (Torfmoose, Kohlenstoff), ökonomisch (Ausgleich, Tourismus), sozial (Bohlenweg, Workshops).
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Ökologisch wirkt die Wiedervernässung, weil moortypische Arten wie Torfmoose zurückkehren und der Torf wieder Kohlenstoff speichert statt CO₂ abzugeben. Ökonomisch fallen Ausgleichszahlungen an Landwirte an, gleichzeitig entstehen Einnahmen durch Naturtourismus. Sozial gewinnt die Region durch Bildungsangebote wie einen Bohlenweg und durch Beteiligung der Anwohner an Entscheidungen.
A9
Wie viel Plankton für einen Seeadler?
AFB IIEin Seeadler frisst im Jahr rund 150 kg Fisch. Die Fische ernähren sich von Zooplankton, das Zooplankton von Phytoplankton. Von Stufe zu Stufe wird etwa ein Zehntel der Biomasse weitergegeben. Schätzen Sie ab, wie viel Phytoplankton-Biomasse nötig ist, um einen Seeadler ein Jahr lang zu ernähren.
Zählen Sie, wie viele Übergänge zwischen Phytoplankton und Seeadler liegen.
Der Fisch ist Konsument 2. Ordnung: Von ihm aus geht es zwei Stufen zurück zum Phytoplankton.
150 kg · 10 · 10 = 15 000 kg ≈ 15 t.
Lösung anzeigen
Die Kette lautet Phytoplankton → Zooplankton → Fische → Seeadler. Für 150 kg Fisch werden bei 10 % Weitergabe rund 1500 kg Zooplankton gebraucht, für diese rund 15 000 kg Phytoplankton — etwa 15 Tonnen. Die Abschätzung zeigt, warum Endkonsumenten große Reviere brauchen und nur in kleiner Zahl vorkommen.
A10
Warum Nahrungsketten kurz sind
AFB IIJonas soll begründen, warum Nahrungsketten selten mehr als vier bis fünf Glieder haben. Begründen Sie den Sachverhalt korrekt, indem Sie die fehlerhaften Schritte seiner Begründung markieren.
In dieser Begründung stecken Fehler. Klicken Sie genau die falschen Zeilen an — die richtigen müssen stehen bleiben.
Energie fließt durch das Ökosystem und wird auf jeder Stufe größtenteils als Wärme frei; nur Stoffe kreisen. Mit jeder Stufe schrumpft die verfügbare Energie auf etwa ein Zehntel — Endkonsumenten sind deshalb selten.
Unterscheiden Sie genau zwischen Stoffkreislauf und Energiefluss.
Wie groß sind Populationen am Ende einer Nahrungskette?
Zwei Zeilen sind falsch: Zeile 2 und Zeile 5.
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Nur etwa 10 % der Energie einer Trophieebene werden in Biomasse der nächsten eingebaut. Der Rest bleibt ungefressen, unverdaut oder wird durch Zellatmung als Wärme abgegeben — diese Energie kann kein Lebewesen mehr nutzen; Destruenten recyceln nur Stoffe. Auf der vierten Ebene bleiben rund 0,1 % der Energie der Produzenten. Endkonsumenten bilden deshalb kleine Populationen mit großen Revieren, und eine weitere Ebene fände zu wenig Energie für eine überlebensfähige Population.