Im Wattenmeer der Nordsee sind zahlreiche spezifisch angepasste Arten zu finden. Ein Beispiel sind die häufig vorkommenden Miesmuscheln der Art Mytilis edulis. Durch ihre Lebensweise schafft die Miesmuschel Lebensraum für viele andere Arten. Dieser Lebensraum ist durch den Klimawandel bedroht.

3.1

Beschreibe die Ausprägungen von vier abiotischen Faktoren der ökologischen Nische der Miesmuschel (M 6).

4 BE

3.2

Skizziere ein Nahrungsnetz mit allen in Material 7 genannten Organismen (M 7).

8 BE

3.3

Erläutere die Wechselbeziehungen zwischen Miesmuscheln und Eiderenten sowie Miesmuscheln und Fischen (M 7, M 8).

Diskutiere anhand von drei Argumenten, ob zwischen Miesmuscheln und Seepocken eine Symbiose vorliegt (M 8).

10 BE

3.4

Fasse die in Abbildung 5 dargestellten Untersuchungsergebnisse zu den Byssusfäden der Miesmuscheln zusammen (M 9).

Begründe die vorliegenden Untersuchungsergebnisse (M 9).

8 BE

M 6 Lebensraum von Miesmuscheln

Das Ökosystem Wattenmeer ist Teil der Nordsee. Der Wasserstand schwankt zwischen Niedrig- und Hochwasser. Zweimal am Tag zieht sich das Wasser für ungefähr 6 Stunden zurück, was als Ebbe bezeichnet wird. Zweimal am Tag läuft es nach Niedrigwasser auch wieder ca. 6 Stunden bis zum Hochwasser auf, was als Flut bezeichnet wird. Während der Ebbe sind Teile des Meeresbodens nicht von Wasser bedeckt und werden als Watt bezeichnet.

Eine der bekanntesten Tierarten im salzhaltigen Wasser des Wattenmeeres ist die Gemeine Miesmuschel (Mytilus edulis). Sie lebt auf dem Wattboden und ist in diesem Lebensraum aufgrund der Wasserbewegungen von Ebbe und Flut schwankenden Temperaturen sowie Wellen und starken Strömungen ausgesetzt. Bei ablaufendem Wasser verändern sich die Wassertemperatur und die Salzkonzentration in zurückbleibenden Pfützen durch Sonneneinstrahlung, Erwärmung und Verdunstung stark. Manche Bereiche des Watts liegen bei Ebbe sogar vollständig trocken. M. edulis schließt während des Trockenliegens beide Schalenhälften, sodass sie vor starker Sonneneinstrahlung, Frost, Regen, aber auch vor Fressfeinden geschützt ist.

M 7 Biologische Vielfalt im Wattenmeer

Am Ufer des Wattenmeeres kommen häufig Salzwiesen vor, die bei Hochwasser überschwemmt werden. Hier wächst unter anderem der Queller, eine Pflanze, die Salz einlagert. Die Pflanze ist vor allem für Zugvögel wie die Nonnengans eine Nahrungsquelle. Diese Gänseart ernährt sich auch von angespülten Miesmuscheln.

Im Wasser sind verschiedene pflanzliche und tierische Kleinstorganismen, das Plankton, zu finden. Miesmuscheln ernähren sich von dem Plankton, indem sie dieses mit ihren Kiemen aus dem durchströmenden Wasser herausfiltern. Auch Fische ernähren sich von Plankton.

Miesmuscheln haben viele Fressfeinde. Bei Flut werden die Tiere vor allem von Strandkrabben und Seesternen gefressen, bei Ebbe vor allem von Eiderenten. Diese jagen zusätzlich noch Strandkrabben und zahlreiche Fischarten, die im Wattenmeer vorkommen. An ruhigen Strandabschnitten und auf Sandbänken sind Kegelrobben anzutreffen. Die Tiere ernähren sich zum Großteil von Fischen und Strandkrabben.

M 8 Wechselbeziehungen im Wattenmeer

Miesmuscheln können bis zu 70 mm groß werden. Im Wattenmeer bildet die Art M. edulis große Kolonien, so genannte Muschelbänke. Byssusfäden ermöglichen innerhalb der Kolonie ein Aneinanderkleben der Muscheln untereinander, wodurch die Muschelbänke stabilisiert werden. Diese werden von vielen Tierarten als Habitat genutzt. Muschelbänke, welche ständig von Wasser bedeckt sind, können von tauchenden Vögeln wie der Eiderente nur bei Niedrigwasser erreicht werden. Die Eiderente ernährt sich dabei nur von Miesmuscheln mit einer Größe von 25 mm bis 60 mm. Miesmuscheln, die stark von Seepocken bewachsen sind, bleiben im Vergleich zu anderen Miesmuscheln zwar kleiner, werden aber weniger oft von Eiderenten gefressen. Seepocken gehören zur Klasse der Rankenfußkrebse. Sie setzen sich auf den Miesmuschelschalen fest, sodass sie nicht mit der Meeresströmung abgetrieben werden. Von dem Plankton, das sie unter anderem aus dem Wasserstrom der Miesmuscheln filtrieren, können sie sich ernähren (Abbildung 4).

Abbildung 4: Filtration der Miesmuschel

M 9 Auswirkungen einer pH-Wert-Änderung auf die Miesmuschel

Mithilfe der Byssusfäden (vgl. M 8, Abbildung 4) kleben sich Miesmuscheln an Materialien, wie zum Beispiel auf Steinen oder an Holzpfählen fest und verhindern so ein Mitreißen durch Wellen und Strömung. Diese feinen, aber stabilen Byssusfäden sind drei bis zehn Mal so dick wie ein menschliches Haar, elastisch und halten starken Kräften stand. Eiweißfasern sorgen dafür, dass Byssusfäden auch starken Wellen standhalten.

Durch anthropogene Ursachen wird vermehrt Kohlenstoffdioxid in die Atmosphäre freigesetzt, welches sich im Oberflächenwasser der Ozeane löst, wodurch der pH-Wert abnimmt.

Um den Einfluss des gelösten Kohlenstoffdioxids auf die Byssusfäden der Miesmuscheln zu untersuchen, wurden die Miesmuscheln jeweils 20 Tage lang in Wasserbehältern mit unterschiedlichen Anteilen gelösten Kohlenstoffdioxids gehalten. Nach Ablauf der 20 Tage wurde die Reißfestigkeit der Byssusfäden in Newton (N) untersucht (Abbildung 5).

Abbildung 5: Untersuchungsergebnisse zur Reißfestigkeit von Byssusfäden

3.1

Abiotischen Faktoren

− Schwankende Salzkonzentration

− schwankende Temperatur

− starke Strömungen durch Ebbe und Flut

− schwankender Grad der Wasserbedeckung bzw. Trockenfallen

3.2

Nahrungsnetz

3.3

Wechselbeziehungen

– Miesmuschel und Eiderente: Räuber-Beute Beziehung, in der die Miesmuschel als Beute und die Eiderente als Räuber fungiert

– Miesmuschel und Fische: interspezifische Konkurrenz um Nahrung, beide ernähren sich von Kleinstorganismen

Diskussion

Für Symbiose spricht, dass beide Organismen einen Vorteil aus der Wechselbeziehung ziehen:

– Miesmuscheln werden durch Bewuchs mit Seepocken seltener von Eiderenten erbeutet

– Seepocken profitieren von dem Filtrationsstrom der Miesmuscheln, da sie so leichter an Nahrung kommen

Gegen Symbiose spricht:

– Hemmung des Größenwachstums der Miesmuscheln durch Bewuchs der Seepocken

Abwägen: Der vorliegende Nachteil des geringeren Größenwachstums hat offensichtlich keine entscheidenden negativen Folgen für die Miesmuschel, während die Tatsache, dass sie seltener gefressen werden, einen klaren Vorteil für die Miesmuschel bedeutet, sodass man in diesem Fall von einer Symbiose sprechen kann.

3.4

Zusammenfassung

– Belastbarkeit des Fadens sinkt mit zunehmendem Anteil an gelöstem CO₂

– in dem gemessenen Bereich von 2 bis ca. 7 relativen Einheiten an gelöstem CO₂ ist die Reißfestigkeit um ca. 1/3 gesunken

Begründung

– Byssusfäden bestehen aus Eiweißen

– steigender Anteil an gelöstem CO₂ im Wasser führt zu sinkendem pH-Wert → mehr Säure im Wasser → stärkere Zerstörung der Eiweißstrukturen → Fäden werden weniger belastbar