Vorschlag D – Polardorschbestand in der Arktis
Der Polardorsch ist eine der am häufigsten vorkommenden Fischarten im Arktischen Ozean rund um den Nordpol. Er ist eine wichtige Nahrungsgrundlage für arktische Meeressäuger sowie für die Selbstversorgung der Inuit.
Stelle die Entwicklung des Polardorsches vom Ei bis zum adulten Tier unter Berücksichtigung des Alters und des bevorzugten Lebensraums in einem Fließschema dar. (Material 1)
Gib eine Definition für die ökologische Nische an.
Vergleiche die ökologischen Nischen von Larven und Jungfischen des Polardorsches anhand von drei Kriterien. (Material 1)
Erläutere mögliche Auswirkungen einer durch den Klimawandel bedingten Temperaturerhöhung des Meerwassers auf die Entwicklung der Eier und auf die ausgewachsenen Individuen des Polardorsches. (Material 1 und 2)
Stelle eine Hypothese zu den Auswirkungen einer Dezimierung des Polardorschbestandes auf die Populationsdichte des Belugas auf. (Material 3)
Stelle zwei Hypothesen zu den Auswirkungen einer Dezimierung des Polardorschbestandes auf die Populationsdichte der Lodde auf. (Material 3)
Erläutere die Bedeutung der Seegurken für das Nahrungsnetz im Ökosystem Arktis. (Material 3)
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monatlich kündbarSchulLV-PLUS-Vorteile im ÜberblickDu hast bereits einen Account?Material 1: Entwicklungszyklus des Polardorsches
Der Polardorsch kommt im gesamten Arktischen Ozean vor und ist dort eine der häufigsten Fischarten. Diese Gewässer rund um den Nordpol sind von Herbst bis Frühjahr mit Eis bedeckt. Alle Entwicklungsstadien des Polardorsches leben im Arktischen Ozean. Jedes Entwicklungsstadium hat eine spezifische Temperaturtoleranz (Tabelle 1).
Tabelle 1: Physiologische Temperaturtoleranz verschiedener Entwicklungsstadien des Polardorsches
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Entwicklungsstadium |
Temperaturoptimum |
Temperaturmaximum |
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Eier |
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Larven |
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Jungfische (jünger als 2 Jahre) |
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ausgewachsene Individuen (älter als 2 Jahre) |
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Paarung und Eiablage finden ebenfalls in diesen kalten Gebieten statt. Die Eier des Polardorsches haben eine geringere Dichte als Wasser und steigen daher zur Meeresoberfläche auf. Die Eisdecke schützt im Frühjahr die Eier vor Fressfeinden, während in ihnen die Larven heranwachsen. Nach ca. 50 Tagen schlüpfen die Larven. Sie verbrauchen zuerst die gespeicherten Nährstoffe des eigenen Dottersackes. Nach ca. 20 Tagen sind diese aufgebraucht und die Larven ernähren sich von tierischen Kleinstlebewesen und deren Eiern unterhalb der Eisdecke. Die Entwicklung zum Fisch setzt ein, wenn die Larven ca. 30 mm groß sind.
Die Jungfische des Polardorsches verbringen ihr gesamtes erstes Jahr unter der Eisdecke und in Zwischenräumen, wo sie vor Fressfeinden und ihren räuberischen Eltern geschützt sind und tierisches Plankton fressen. Im Herbst des zweiten Jahres halten sich die heranwachsenden Jungfische bis zur Geschlechtsreife noch in den oberen Wasserschichten bis 50 m Tiefe auf, verlagern ihren Lebensraum aber mit zunehmendem Alter in immer tiefere Wasserschichten. Mit ca. 2 Jahren tritt die Geschlechtsreife ein. Die Tiere sind dann ca. 20 cm lang. Die ausgewachsenen Tiere leben ganzjährig bevorzugt in einer Tiefe von 200 m.
Material 2: Meereisausdehnung in der Arktis
Die Polargebiete weisen eine niedrige durchschnittliche Lufttemperatur im gesamten Jahresverlauf auf. Dies beeinflusst die Wassertemperatur und die von Meereis bedeckte Fläche des Arktischen Ozeans.
Die Meereisausdehnung in der Arktis schwankt im Laufe des Jahres. Am Ende des Winters ist die eisbedeckte Fläche des Meeres am größten und verringert sich dann im Laufe des Sommers. In Abbildung 1 ist die Meereisausdehnung für den Monat April eines jeden Jahres dargestellt.
Abbildung 1: Mittlere Meereisausdehnung in der Arktis, gemessen im April eines jeden Jahres
Material 3: Nahrungsnetz des Ökosystems Arktis
Die Arktis umfasst Lebensräume im Wasser und an Land. Diese sind über das Nahrungsnetz miteinander verbunden (Abb. 2). Die organischen Reste abgestorbener Meeresorganismen sammeln sich auf dem Meeresboden. Zu den dort vorkommenden Destruenten gehören Bodenbewohner, wie z. B. die Seegurken. Seegurken machen in der Tiefsee bis zu 90 % der bodennahen Biomasse aus. Sie bewegen sich über den Boden und nehmen Sedimente mit abgestorbenen organischen Bestandteilen, aber auch Plankton auf.
Abbildung 2: Nahrungsnetz im Ökosystem Arktis
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monatlich kündbarSchulLV-PLUS-Vorteile im ÜberblickDu hast bereits einen Account?Darstellen:
Ei treibt nach Ablage im Frühjahr an eisbedeckte Oberfläche → Larve schlüpft nach 50 Tagen, lebt weiter unter Eisdecke → Entwicklung zum Fisch → Jungfisch verlässt nach 1,5 Jahren Schutz des Eises, wächst heran, hält sich zunehmend tiefer auf → adulter Dorsch lebt in 200 m Tiefe → Paarung und Eiablage
Angeben:
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Die ökologische Nische beschreibt die Gesamtheit aller Ansprüche, die eine Art an ihre Umwelt stellt.
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Sie ist damit ein System aus abiotischen und biotischen Umweltfaktoren.
Vergleichen:
Kriterium Lebensraum – Gemeinsamkeit
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Larven und Jungfische leben unter der Eisdecke
Kriterium Nahrung – Unterschied
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Larven ernähren sich von eigenem Dottersack, dann tierischen Kleinstlebewesen und deren Eiern
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Jungfische ernähren sich von tierischem Plankton
Kriterium Temperaturoptimum – Unterschied
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Larven: 0,5 °C bis 4 °C Optimum
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Jungfische haben ein Temperaturoptimum von −1 °C bis 6 °C
Erläutern:
Eier
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Klimabedingte Temperaturerhöhung → Abnahme der Meereisausdehnung → weniger schützende Fläche → Eier sind leichtere Beute für Fressfeinde
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weniger Meereis führt zu Erwärmung des Oberflächenwassers → optimale Entwicklung der Eier beeinträchtigt
Ausgewachsene Tiere
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Temperaturoptimum umfasst einen breiteren Temperaturbereich; dieser Bereich liegt bei deutlich höheren Temperaturen im Vergleich zu den Eiern → klimabedingte Temperaturerhöhung des Meereswassers hat kaum Auswirkungen auf die ausgewachsenen Tiere
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indirekte Auswirkungen z. B. durch Veränderungen in der ökologischen Nische durch verschwindende Beute oder neue Konkurrenzarten möglich
Hypothese aufstellen:
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Die Populationsdichte des Belugas würde durch eine Dezimierung des Dorschbestandes abnehmen.
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Im Nahrungsnetz ist der Polardorsch die einzige Beute. Wenn er nicht auf eine andere Beute ausweichen kann, geht die Populationsdichte des Belugas zurück.
Hypothesen aufstellen:
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Die Populationsdichte der Lodde würde durch die Dezimierung des Polardorschbestandes zunehmen. Polardorsch und Lodde sind Nahrungskonkurrenten. Wenn die Polardorschpopulation dezimiert wird, dann findet die Lodde mehr Nahrung.
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Die Populationsdichte der Lodde sinkt. Polardorsch und Lodde haben gemeinsame Fressfeinde, den Heilbutt und die Trottellumme. Wenn der Polardorschbestand dezimiert wird, würde der Jagddruck auf die Lodde durch Heilbutt und Trottellumme steigen.
Erläutern:
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Seegurken sind Teil von Nahrungsketten
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Nahrung für Heilbutt und Walross
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fressen Plankton, sind Konsumenten
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Seegurken sind Destruenten
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bauen totes organisches Material weiter ab
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tragen dazu bei, dass Stoffkreisläufe geschlossen werden und Mineralsalze für Produzenten bereitgestellt werden
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