Aufgabe 1 – Faultiere – die gemütlichen Regenwaldbewohner
Faultiere leben in den Regenwäldern Mittel- und Südamerikas. Dort bilden sie in den Baumkronen Wechselbeziehungen mit verschiedenen Organismen. Hinsichtlich ihres Verhaltens und der evolutionären Entwicklung ihrer Anatomie weisen sie Besonderheiten auf.
Gib eine Nahrungskette mit dem Faultier an und ordne die Organismen begründet der jeweiligen Trophiestufe zu (M 1).
Erläutere die interspezifischen Beziehungen der dargestellten Lebensgemeinschaft (M 1, M 2).
Diskutiere das besondere Verhalten der Faultiere, ihre Bäume nur selten zu verlassen im Hinblick auf die Kosten und den Nutzen für die dargestellte Lebensgemeinschaft (M 1, M 2).
Stelle den Zusammenhang zwischen dem Vorkommen und den Körpergrößen der Faultiere dar (M 3).
Stelle eine Hypothese zur evolutionären Entwicklung der Körpergrößen der Dreifingerfaultiere in der Region und auf den Inseln von Bocas del Toro auf (M 3).
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monatlich kündbarSchulLV Plus-Vorteile im ÜberblickDu hast bereits einen Account?Material 1: Faultiere in ihrem Lebensraum
Faultiere leben im Schutz der hohen Bäume in den tropischen Regenwäldern Mittel- und Südamerikas. Nur in seltenen Fällen klettern sie auf den Boden, um Kot abzugeben. Die Hauptnahrung der Faultiere sind Blätter. Zusätzlich ernähren sie sich von Algen, die in ihrem Fell wachsen. Diese verschaffen dem Faultier durch ihre grüne Farbe eine wirkungsvolle Tarnung vor Fressfeinden wie dem Jaguar, einer Großkatze, und der Harpyie, einem Greifvogel.
Da Blätter schwer verdaulich sind, besitzen Faultiere bestimmte Bakterien in ihrem Verdauungssystem, die das Aufspalten der Zellulose übernehmen. Diese blattreiche Ernährung liefert jedoch nur wenig Energie, weshalb der Stoffwechsel von Faultieren einer der langsamsten unter den Säugetieren ist.
Material 2: Lebensgemeinschaft zwischen Faultieren, Faultiermotten und Algen
Das Fell der Faultiere bietet weiteren Organismen Lebensraum, z. B. den Faultiermotten (Cryptoses spec.). Ihre Larven legen sie im Kot von Faultieren ab, der den Mottenlarven als Nahrung dient. Es wird angenommen, dass Faultiermotten im ausgewachsenen Zustand Nährstoffe aus den Sekreten der Faultierhaut und den auf dem Fell vorhandenen Algen erhalten sowie Schutz vor Fressfeinden. Außerdem leben im Faultierfell zahlreiche Pilze und Mikroorganismen, die organische Substanzen mineralisieren.
Abb. 1: Lebensgemeinschaft zwischen Faultieren, Faultiermotten und Algen
Material 3: Faultiere in Panama
Die Inseln von Bocas del Toro im Nordwesten von Panama wurden in den letzten 10 000 Jahren durch den Anstieg des Meeresspiegels nacheinander vom Festland getrennt. Sowohl auf dem Festland von Panama als auch auf den Inseln leben Dreifingerfaultiere. Forschende haben auf einigen Inseln und in verschiedenen Festlandregionen die durchschnittliche Körpergröße der Dreifingerfaultiere anhand ihrer durchschnittlichen Schädellänge bestimmt. Obwohl bekannt ist, dass Faultiere in Flüssen schwimmen können, haben die Forschenden keine Hinweise darauf gefunden, dass die Faultiere von Bocas del Toro im Meer zwischen den Inseln schwimmen können.
Abb. 2: Inseln und Orte auf dem Festland in der Region Bocas del Toro
Tabelle 1: Schädellängen verschiedener Faultiere auf Inseln und in Orten auf dem Festland in der Region Bocas del Toro
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Name der Insel bzw. Region |
Alter der Insel in Jahren |
durchschnittliche Schädellänge der Faultiere in Millimetern |
|
Isla Escudo de Veraguas |
8900 |
69,0 |
|
Isla Colon |
5200 |
73,4 |
|
Isla Cayo Nancy |
4700 |
76,0 |
|
Isla Cristobal |
1000 |
79,3 |
|
Isla Popa |
1000 |
80,0 |
|
Tierra Oscura |
-- |
80,5 |
|
Almirante |
-- |
79,7 |
|
Valiente |
-- |
80,3 |
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monatlich kündbarSchulLV Plus-Vorteile im ÜberblickDu hast bereits einen Account?Nahrungskette und Trophiestufen
|
Blätter der Regenwaldbäume → |
Faultier → |
Jaguar |
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1. Trophiestufe Produzenten |
2. Trophiestufe Primärkonsument |
3. Trophiestufe Endkonsument |
|
Grüne Pflanzen, betreiben Fotosynthese |
Pflanzenfresser, ernähren sich direkt von den fotosynthetisch aktiven Organismen |
Fleischfresser, ernähren sich indirekt von den Stoffen, die die Produzenten hergestellt haben |
Interspezifischen Beziehungen der dargestellten Lebensgemeinschaft
-
Symbiose zwischen Faultier und den in seinem Fell lebenden Organismen, also den Faultiermotten und Algen
-
Symbiose – Zusammenleben artverschiedener Organismen zum gegenseitigen Vorteil
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Faultiermotte:
-
Kot des Faultiers dient im Larvenstadium als Nahrung
-
Sekrete aus Fell und Haut des Faultiers sowie den auf ihm wachsenden Algen sind Nahrung im Erwachsenenstadium
-
Motten im Fell – Schutz vor Fressfeinden
-
-
Faultier:
-
Algen als Nahrung der Faultiere
-
-
Algen:
-
Faultierfell als Lebensraum der Algen
-
Wachstumsförderung der Algen: stickstoffhaltige Verbindungen der Mottenausscheidungen und abgestorbene Motten → Umwandlung in Phosphat- und Nitrat-Ionen durch Mineralisierung durch die Destruenten im Fell der Faultiere → Aufnahme durch Algen
-
Diskussion des Faultierverhaltens
Kosten:
-
Energieverbrauch zum Absteigen von den Bäumen
-
langsamer Stoffwechsel durch Blattnahrung – geringer Energiegewinn
Nutzen:
-
Düngung der Bäume durch Kot der Faultiere
→ Bäume als Lebensraum der Faultiere und als Schutz vor Feinden in den Baumkronen
-
Entwicklung der Motten im Kot der Faultiere
-
weniger Zeit am Boden
→ geringere Wahrscheinlichkeit von Räubern gefressen zu werden
-
viel Zeit zur effektiven Verdauung der Blattnahrung
Fazit: demzufolge hoher Nutzen des beobachtbaren Verhaltens der Faultiere
Zusammenhang:
-
mit Abnahme der Schädellänge nimmt auch die Körpergröße ab
-
je älter die Insel, desto kleiner die Schädellänge der Faultiere
-
kleinstes Faultier – Schädellänge 69 mm – auf Isla Escudo und größtes Insel-Faultier – Schädellänge 80,0 mm – auf der Isla Popa
-
Schädellängen der Faultiere auf dem Festland immer über 79,7 mm
Hypothese:
Die Abnahme der Körpergröße der Faultiere steht im Zusammenhang mit dem Alter der Inseln.
Durch die Abspaltung der Inseln vom Festland wurden die Faultiere auf den Inseln räumlich isoliert.
Es kam auf den Inseln zu einer Begrenzung lebensnotwendiger Ressourcen und damit zur Steigerung der intraspezifischen Konkurrenz in den Faultierpopulationen.
In den Populationen der Faultiere gibt es eine Variabilität bezüglich der Körpergröße aufgrund von Mutation und Rekombination.
Faultiere mit geringerer Körpergröße haben auf den Inseln einen Selektionsvorteil, da sie weniger Ressourcen benötigen.
Im Zusammenhang mit der intraspezifischen Konkurrenz bedeutet dies einen Überlebensvorteil, da bei begrenzten Ressourcen weniger Energie benötigt wird, um die Lebensvorgänge aufrecht zu erhalten.
Als Folge des Selektionsdrucks zeigen kleinere Faultiere eine höhere reproduktive Fitness und bringen ihre Allele vermehrt in den Genpool der nächsten Generation.
Je länger dieser Prozess fortdauert, desto häufiger finden sich kleinere Tiere in der jeweiligen Population.
→ Dadurch sind die kleinsten Faultiere auf der Insel Escudo zu finden (8900 Jahre alt) und die Faultiere auf den jungen Inseln Isla Cristobal und Isla Popa zeigen noch ähnliche Körpergrößen, wie die Faultiere auf dem Festland.