Definiere die ökologischen Fachbegriffe Ökosystem, abiotische Umweltfaktoren und biotische Umweltfaktoren.

Beschreibe den Aufbau einer Feldhecke (M 1).

Entwickle je eine Hypothese zu den abiotischen Verhältnissen der Umweltfaktoren Lufttemperatur, Lichtstärke und Luftfeuchtigkeit in einer Feldhecke (M 1).

Analysiere die mikroklimatischen Veränderungen im Nahbereich einer Feldhecke (M 2).

Erläutere und begründe die Wirkung einer Hecke auf das Mikroklima der windabgewandten Seite und die landwirtschaftliche Nutzung.

Beurteile unter Einbeziehung von Material 3 die Bedeutung von Feldhecken.

Definition des Begriffs Ökosystem

• Ein Ökosystem bildet eine funktionelle Einheit und ein dynamisches Beziehungsgefüge in einem abgegrenzten Bereich der Biosphäre.

• Es setzt sich zusammen aus der Lebensgemeinschaft aller dort vorkommenden Organismen, der sogenannten Biozönose.

• Es beinhaltet gleichermaßen den unbelebten Lebensraum dieser Organismen, das sogenannte Biotop.

• Biozönose und Biotop stehen durch kontinuierliche Wechselwirkungen, Stoffkreisläufe und den Energiefluss in einer untrennbaren Abhängigkeit zueinander.

Definition des Begriffs abiotische Umweltfaktoren

• Abiotische Umweltfaktoren umfassen alle Einflüsse der unbelebten Natur, die auf ein Lebewesen und dessen Lebensprozesse einwirken.

• Diese Faktoren sind physikalischer oder chemischer Natur und existieren unabhängig von der Aktivität lebender Organismen.

• Zu den wesentlichen physikalisch-chemischen Parametern gehören unter anderem die Lichtstärke, die Lufttemperatur sowie die Luftfeuchtigkeit.

Definition des Begriffs biotische Umweltfaktoren

• Biotische Umweltfaktoren umfassen alle Einwirkungen und Wechselbeziehungen der belebten Umwelt, die die Lebensbedingungen eines Organismus beeinflussen.

• Sie gehen direkt von anderen lebenden Organismen aus, die im selben Lebensraum koexistieren.

• Diese Faktoren können innerhalb der eigenen Art als intraspezifische Beziehungen oder zwischen verschiedenen Arten als interspezifische Beziehungen auftreten.

• Beispiele hierfür sind Verhaltensweisen wie Konkurrenz um Ressourcen, Symbiosen, Parasitismus sowie Räuber-Beute-Beziehungen.

Beschreibung

Feldhecken sind mindestens 7 m breit und sind vertikal in Bodenschicht, Krautschicht, Strauchschicht und Baumschicht gegliedert. Im Querschnitt der Hecke unterscheidet man im unteren Bereich außen die Mantelzone, innen die Kernzone und im oberen (Baumschicht) die Dachzone.

Hypothesen

Lichtstärke: wird durch ungehinderte Sonneneinstrahlung in der äußeren Zone am Tage höher als in der Kernzone sein, in der Kernzone ist die Lichtstärke aufgrund der inneren Lage am geringsten,

Luftfeuchtigkeit: wird durch die ungehinderte Verdunstungsmöglichkeit in der äußeren Zone niedriger als in Kernzone sein (Kernzone durch innere Lage > als äußere Zone),

Lufttemperatur: in der äußeren Zone wird es am Tage durch ungehinderte Sonneneinstrahlung wärmer als in der Kernzone sein

Analyse der aufgeführten Parameter

Die Grafik zeigt die Auswirkung einer quer zur Windrichtung verlaufenden Hecke auf die benachbarte landwirtschaftlich genutzte Fläche.

Wirkung einer Hecke auf das Mikroklima

Auf der windabgewandten Seite der Hecke sind Taubildung, Niederschlag und Bodenfeuchte höher als im Durchschnitt der landwirtschaftlich genutzten Fläche. Windgeschwindigkeit und Verdunstung sind dagegen deutlich niedriger.

Hecken können mehr Regenwasser speichern als die umliegenden landwirtschaftlichen Flächen. Dies erhöht die Taubildung und verringert die Bodenverdunstung. Hecken können Windgeschwindigkeiten um bis zu 60 % verringern, in ihrem Windschatten haben Kulturpflanzen bessere Wuchsbedingungen, was den Ertrag steigern kann.

Auswirkung einer Hecke auf den Ertrag von Feldfrüchten

Auf der windabgewandten Seite der Hecke ist der Ernteertrag bis zu 60 Prozent höher (Gewinnzone) → Hecken wirken sich also durch die Veränderung der abiotischen Faktoren in ihrem Windschatten ertragssteigernd aus.

Beurteilung mit Material 3

Abb. 3: Hecken sind Lebensraum für eine Vielzahl von Pflanzen (Kräuter, Stauden, Sträucher, kleine Bäume) → sie bieten Lebensraum für viele Wirbellose, Amphibien, Reptilien, Vögel und Kleinsäuger: sie dienen als Ansitz- und Singwarte, bieten Schutz und Deckung vor Witterung, Feinden und Störungen, sind Überwinterungsquartier, Wohn-, Schlaf-, Brut- und Nahrungsraum.

Abb. 4a: Im Vergleich mit Ackerstandorten und Wald speichern die untersuchten Heckenstandorte etwa gleich viel Kohlenstoff wie der Wald; besonders in der unterirdischen Biomasse speichert die Hecke den meisten Kohlenstoff.

Abb. 4b: In Hecken wird deutlich mehr organischer Kohlenstoff (C_org) gespeichert als in angrenzenden landwirtschaftlich genutzten Flächen. C_org-Vorrat unter der Hecke höher verglichen mit dem Referenzacker.

Abb. 5: Räuberische Heckenbewohner reduzieren schädliche Lebewesen in angrenzenden Äckern.

Beurteilung/Fazit:

• Hecken auf Ackerflächen haben durch die Bindung von Kohlenstoff ein großes Klimaschutzpotenzial.

• sie fördern die Artenvielfalt

• sie haben regulierende und stabilisierende Funktion auch im angrenzenden Ökosystem