Erläutere mithilfe von Material 4 drei Ursachen für die starke Verbreitung des Jakobskreuzkrautes.

Stelle die Beziehung zwischen Jakobskreuzkraut und Jakobskrautbären grafisch dar und formuliere die hier zutreffenden populationsökologischen Regeln.

Die Raupen des Jakobskrautbären sind sehr gut und in mehrfacher Weise vor ihren Feinden, wie zum Beispiel Vögeln, geschützt.

Erkläre diesen Sachverhalt.

Werden Kaninchen über einen längeren Zeitraum ausschließlich mit Jakobskreuzkraut gefüttert, überleben sie. Injiziert man ihnen Pyrrolizidin-Alkaloide direkt ins Blut, versterben sie innerhalb weniger Tage.

Stelle eine Hypothese zur Ursache dieses Phänomens auf.

Erläutern von drei Ursachen für die starke Verbreitung des Jakobskreuzkrautes (JKK), z.B.

• Das JKK bildet über einen langen Zeitraum (ca. 5 Monate) stark verzweigte Blütenstände, die mit zahlreichen Samen für eine starke Vermehrung und damit Verbreitung sorgen können.

• Kaninchen können das JKK fressen, ohne daran zu erkranken und dezimieren dadurch in einem gesunden Ökosystem den Bestand an JKK. Da die Bestände an Kaninchen durch die Myxomatose erheblich verringert wurden, konnte sich das JKK auch wieder ausbreiten.

• Pferde und Rinder fressen um die giftigen Pflanzen herum, wodurch deren Samen sich sehr gut verbreiten können. Sie fallen auf den Boden und können auskeimen, da die anderen Konkurrenten abgefressen wurden und sie die Stelle am Boden freigegeben haben.

• Durch die Giftgefahr im Heu vernichten viele Pferde- und Rinderhalter das JKK auf ihren Wiesen, was eigentlich zum Gegenteil einer massenhaften Verbreitung führen müsste. Dadurch verschwinden aber auch natürliche Feinde wie der Jakobskrautbär, sodass an anderen Stellen als auf den Koppeln das JKK gute Vermehrungschancen hat.

Grafisches Darstellen und Formulieren der ökologischen Regeln

Grafik: Achsen (x-Achse Zeit, y-Achse Population des JKK und des Räubers JKB – entweder farblich oder anders in der Kurve abgesetzt oder zusätzliche Achse für den Räuber)

Formulieren der Regeln 1 und 2 von Lotka-Volterra

1. Regel der periodischen Zyklen (1. Lotka-Volterra-Regel)

Die Populationszahlen von Jakobskreuzkraut und Jakobskrautbär schwanken periodisch. Dabei sind die Maxima und Minima der JKB-Population (Räuber) phasenverschoben gegenüber denen der JKK-Population (Beute).

• Bezug zum Material: Wenn das JKK im Frühsommer reichlich vorhanden ist, finden die Raupen des JKB ein Überangebot an Nahrung. Die JKB-Population wächst. Mit zunehmender Anzahl an Raupen wird das JKK jedoch so stark dezimiert, dass die Nahrungsgrundlage wegbricht und die JKB-Population zeitversetzt ebenfalls sinkt.

2. Regel der Erhaltung der Mittelwerte (2. Lotka-Volterra-Regel)

Über einen längeren Zeitraum betrachtet, bleiben die Durchschnittsgrößen der Populationen von JKK und JKB trotz der Schwankungen konstant, sofern die Umweltbedingungen stabil bleiben.

• Ökologisches Gleichgewicht: Der Mittelwert der JKK-Population liegt dabei höher als der des JKB, da eine Pflanze theoretisch mehrere Raupen ernähren muss bzw. die Energieübertragung zwischen den trophischen Ebenen nicht verlustfrei erfolgt.

Erklären der Aussage

• gelb-schwarze Bänderung weist auf eine Ähnlichkeit zu den Farben der Wespen hin

  → Warntracht, Gefährlichkeit der Wespen wird nachgeahmt und hält Fressfeinde ab

• Farbgebung wie bei 1., aber Warntracht aufgrund der eigenen Giftigkeit. Die Raupen nehmen beim Fressen das Gift auf und speichern es, werden dadurch selbst giftig. Ein Selektionsvorteil ergibt sich nur in Kombination von Gift und Warnfarbe.

• Farbgebung könnte eine perfekte Tarnung in der gelbblühenden Pflanze sein, sodass die Tiere von Vögeln nur schwer erkannt werden

Aufstellen einer Hypothese

In den Verdauungsorganen der Kaninchen sind Enzyme vorhanden, die das Gift abbauen und damit unschädlich machen können, wenn es über die Nahrung aufgenommen wird. Wird das Gift direkt ins Blut abgegeben, durchläuft es nicht die Verdauungsorgane und kann die Leber schädigen, sodass es zum Tod führt.