Aufgabe 3.2 – Kannenpflanzen
Die Kannenpflanzen sind carnivore Pflanzen. Zur Familie der Kannenpflanzengewächse Nepenthaceae gehören rund 120 Arten, die vorwiegend im tropischen Bergland mit ganzjährig warmen Tagen und kühlen, feuchten Nächten vorkommen.
Erläutere die in Material 1 dargestellte interspezifische Beziehung zwischen Kleinsäugern und der Kannenpflanze Nepenthes rajah (Material 1).
Beschreibe den dargestellten Sachverhalt in Abbildung 1 (Material 1).
Erkläre an diesem Beispiel das Prinzip der ökologischen Nische.
Stelle den mikroskopischen Aufbau eines mesophyten Laubblattes und den mikroskopischen Ausschnitt aus der Kanne anhand von drei Kriterien gegenüber (Material 2).
Ermittle den Nitratgehalt der vorliegenden Bodenproben (Material 3).
Fertige ein Kurzprotokoll an.
Hinweis: Sollte die Durchführung nicht gelingen oder sollten die Ergebnisse unbrauchbar erscheinen, fordere Ersatzergebnisse bei der Aufsicht führenden Fachlehrkraft an. Dafür werden 4 BE nicht erteilt.
Beurteile die Eignung der untersuchten Böden für die Kultivierung von Nepenthes-Arten in Bezug auf die Ausbildung von Kannenfallen (Material 1, Material 2).
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monatlich kündbarSchulLV Plus-Vorteile im ÜberblickDu hast bereits einen Account?Material 1: Lebensweise von carnivoren Pflanzen
Carnivore Pflanzen sind an sehr mineralstoffarme Standorte wie Moore oder Sandböden angepasst. Sie sind in der Lage, einen Teil ihres Nitratbedarfs durch den Fang und die Verdauung kleiner Tiere, wie Mücken, Ameisen und Fliegen, zu decken.
Die Bildung dieser Fallen ist für die Pflanzen mit einem hohen Energieaufwand verbunden, weshalb sie nur bei Bedarf Kannenfallen ausbilden.
Da fleischfressende Pflanzen einen signifikanten Teil ihres Stickstoffbedarfs über die Fangblätter und nicht über die Wurzeln decken, sind diese oft spärlich ausgebildet.
Nepenthes rajah ist eine asiatische Kannenpflanzenart, die ausschließlich im Hochland von Nord-Borneo (Malaysia) oberhalb von 
vorkommt. In diesen Höhen sind Insekten eher selten, trotzdem bilden sie Kannenfallen aus.
Pflanzen der Art Nepenthes rajah bilden große Kannen aus, an deren Deckelunterseite ein kohlenhydratreiches Sekret abgesondert wird. Dieses wird sowohl von Spitzhörnchen Tupaia montana als auch von Gipfelratten Rattus baluensis gefressen. Diese Tiere geben gleichzeitig ihre Kotbällchen in die Kannenfalle ab. Der Kot der Tiere wird von den Kannenpflanzen als Nitratquelle genutzt.
Abbildung 1: Relative Besuche von Kleinsäugern an einer Kannenpflanze Nepenthes rajah über 24 Stunden
Material 2: Aufbau einer Kannenfalle bei Nepenthes-Arten
Über mehrere Millionen Jahre haben sich aus den herkömmlichen Laubblättern die Kannenfallen entwickelt.
Bei den Nepenthes-Arten haben sich der ursprüngliche Blattgrund eines gewöhnlichen Laubblattes zum Basalteil und der Blattstiel zur Ranke der Kanne umgewandelt. Die Kannen sind kaum oder nicht fotosynthetisch aktiv. Diese Funktion übernimmt der Basalteil des Blattes. Die Blattspreite wurde schließlich durch Faltung und Zusammenrollen zur eigentlichen Falle.
Abbildung 2: Nepenthes-Blatt mit mikroskopischem Ausschnitt aus der Kanne.
Material 3: Nitrat-Nachweis
-
Gib jeweils
der Bodenproben in ein Becherglas. -
Versetze die Bodenproben mit
destilliertem Wasser und rühre gründlich um. -
Filtriere die Suspensionen.
-
Prüfe die Filtrate mit den bereitliegenden Nitrat-Teststäbchen.
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Nepenthes rajah wird regelmäßig mit dem Kot der Kleinsäuger versorgt und kann damit den Nitratbedarf decken
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Kleinsäuger nutzen kohlenhydratreiches Sekret an der Deckelunterseite der Kannenfallen als Nahrungsquelle
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Nepenthes rajah und die Kleinsäuger bilden eine Lebensgemeinschaft mit gegenseitigem Vorteil, es handelt sich um eine Symbiose
Beschreiben:
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dargestellt sind die relativen Besuche zweier Kleinsäugerarten pro Stunde an N. rajah innerhalb eines Tages
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Spitzhörnchen kommen am Tag zur Kannenpflanze. Von 6:00 Uhr bis 19:00 Uhr sind kontinuierliche Besuche zu verzeichnen. Die häufigsten Besuche sind am Morgen zwischen 7:00 und 8:30 Uhr sowie am späten Nachmittag von 17:00–18:30 Uhr.
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Gipfelratten besuchen die Kannenpflanze hauptsächlich in der Nacht zwischen 19:00 Uhr und 06:00 Uhr. Einzelne Besuche finden auch schon um 16:00 und 17:00 Uhr statt.
Erklären:
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Die ökologische Nische ist die Summe aller Umweltfaktoren, die eine Art für Existenz und Fortpflanzung benötigt.
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Spitzhörnchen und Gipfelratten stehen in interspezifischer Konkurrenz um die gleiche Nahrung, das kohlenhydratreiche Sekret von Nepenthes rajah
-
direkte Konkurrenz wird durch zeitliche Verschiebung der Nahrungsaufnahme stark gemindert
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ökologische Nischen beider Arten sind somit nicht gleich, es kommt zur Konkurrenzvermeidung und beide Arten können Nepenthes rajah als Nahrungsquelle nutzen
Gegenüberstellen:
|
Kriterium |
mesophytes Laubblatt |
Kanne eines Nepenthes-Blattes |
|---|---|---|
|
Palisadengewebe |
vorhanden |
nicht vorhanden |
|
Drüsengewebe |
nicht vorhanden |
vorhanden |
|
Spaltöffnungen |
vorhanden |
nicht vorhanden |
Experimentieren:
-
zielgerichtetes Arbeiten unter Einhaltung des Arbeitsschutzes
Hinweis: Bei Anforderung der Ersatzergebnisse durch den Prüfling werden 4 BE nicht erteilt.
Protokollieren:
Aufgabenstellung
Beobachtung: Messwerte anhand Nitrat-Teststreifen
Auswertung:
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Bodenprobe 1 hoher Nitratgehalt
-
Bodenprobe 2 niedriger Nitratgehalt
Beurteilen:
Bodenprobe 1:
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hoher Nitratgehalt im Boden, zusätzliche Nitrataufnahme über Kannenfallen nicht notwendig
-
keine Kannenbildung
Bodenprobe 2:
-
geringer Nitratgehalt im Boden, Deckung des Nitratbedarfs über Kannenfallen notwendig
-
Kannenbildung
Sachurteil:
-
Bodenprobe 1 nicht geeignet, Bodenprobe 2 geeignet