Untersuchung abiotischer Faktoren eines Ökosystems und Darstellung der Zusammenhänge zwischen abiotischen und biotischen Faktoren

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

2 Allgemeines zum gewählten Ökosystem
2.1 Standort
2.2 Vorkommende Tiere
2.3 Vorkommende Pflanzen

3 Bestimmung abiotischer Faktoren
3.1 Boden
3.1.1 Humusgehalt des Bodens
3.1.2 pH-Wert
3.1.3 Stabilität der Bodenkrümel gegenüber Wasser
3.1.4 Huminstoffe
3.1.5 Kalkgehalt
3.1.6 Stickstoffgehalt (Nitrat, Nitrit, Ammonium)
3.1.7 Absorption von Methylblau durch den Boden
3.2 Licht
3.3 Wasser
3.4 Wind
3.5 Temperatur
3.6 Anthropogene Einflüsse

4 Allgemeines Fazit

5 Anhang
5.1 Quellenverzeichnis
5.2 Abbildungsverzeichnis

1 Einleitung

Im Rahmen des Biologieunterrichts der Kursstufe 2 führten wir dem Unterrichtsstoff entsprechend ein Schülerpraktikum durch. Der Bearbeitungs- und Protokollierungszeitraum umfasste mehrere Wochen, wovon 3 Wochen dem Untersuchen und Experimentieren galten.

In dieser Projektarbeit zur Untersuchung eines biologischen Ökosystems richteten wir unseren Fokus auf abiotische Faktoren und deren Zusammenhänge in diesem System mit biotischen Faktoren. Bei der Analyse konzentrierten wir uns, wie in der Aufgabenstellung verlangt, zunächst auf die Bestimmung aller in diesem Ökosystem lebenden Organismen, welche für uns ersichtlich waren, um so später im Laufe des Protokollierens Zusammenhänge darstellen zu können. Des Weiteren beschäftigten wir uns mit der genaueren Bestimmung von unterschiedlichen Bodenproben; dabei nahmen wir den Humusgehalt, den pH-Wert, die Stabilität der Bodenkrümel gegenüber Wasser, die Huminstoffe sowie den Kalk- und Stickstoffgehalt, aber auch die Absorption von Methylblau durch den Boden, genauer unter die Lupe. Im Anschluss daran untersuchten wir auch weitere abiotische Faktoren, wie z. B. Licht, Wasser, Wind, Temperatur und anthropogene Einflüsse, da auch diese von extremer Wichtigkeit für das dort vorherrschende Leben sind. In Punkt vier unserer Arbeit kommen wir dann zu der Erfassung der Zusammenhänge zwischen den zuvor analysierten abiotischen Faktoren und den in dem zu untersuchenden Ökosystem vorherrschenden Lebewesen.

2 Allgemeines zum gewählten Ökosystem

Unser Versuchsstandort befindet sich am Ufer des Torgelower Sees, dieser liegt in Deutschland in der gemäßigten Klimazone. An dem See liegt das kleine Dorf Torgelow mit etwa 700 Einwohnern. Die nächstgrößere Stadt ist Waren an der Müritz, zudem gibt es mehrere kleine Dörfer im unmittelbaren Umkreis. Die im Umland liegenden Felder werden hauptsächlich landwirtschaftlich genutzt. Frei von anthropogenen Einflüssen ist das von uns gewählte Ökosystem also nicht. Nicht selten wird in die Natur eingegriffen und nicht selten werden Abfälle in der Natur entsorgt und Abwässer in die Gewässer geleitet.

2.1 Standort

Die genauere Lage des gewählten Ökosystems ist am Seeufer des Privaten Internatsgymnasium Schloss Torgelows. Der Untersuchungsraum wird somit auf der einen Seite vom Torgelower See begrenzt, an dessen Ufer sich langgestreckt Schilf befindet, und auf der anderen Seite von etwa 5 Meter hohem Gebüsch (Holunder und Weißdorn). Durch diesen Bereich führt ein Trampelpfad, welcher wiederum von einem Abfluss zum See hin gekreuzt wird. Die Begrenzung unseres Ökosystems war zudem eine größere Erle. Dies ist auf der nachfolgenden Skizze nochmals deutlich zu erkennen:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten.

Abb. 1: Lageskizze des zu untersuchenden Ökosystems

2.2 Vorkommende Tiere

In unserem Versuchsraum konnten wir folgende Spinnenarten ausfindig machen: die Wolfsspinne, die Zitterspinne, die Gartenkreuzspinne und die gemeine Streckerspinne.

Bis auf wenige Ausnahmen erbeuten Wolfspinnen Insekten nicht durch Fangnetze, sondern lauern ihnen auf. Auffällig sind die vergrößerten hinteren Mittelaugen, die direkt nach vorn angeordnet sind. Der Sehsinn ist bei ihnen für die Jagd und die Balz von Bedeutung. Mit ihren sehr kräftigen Kieferklauen können die größeren Exemplare auch die menschliche Haut durchdringen. Die Menge und Konzentration des Giftes reicht jedoch selbst bei den 3 cm großen Exemplaren nicht aus, einem Menschen ernsthafte Probleme zu bereiten. Vorkommen tuen diese Spinnen hauptsächlich in Mitteleuropa.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten.

Abb. 2: Wolfsspinne http://de.wikipedia.org/wiki/Wolfspinnen; Zugriff am 12.10.2014

Zitterspinnen weben unregelmäßige und diffuse Raumnetze dreidimensionaler Ausdehnung und von beträchtlicher Größe, durch die sie sich geschickt fortbewegen und die sie in die Lage versetzen, auch wesentlich größere Tiere zu überwältigen.

Die meisten heimischen Vertreter der Familie bevorzugen mehr oder weniger geschützte Stellen, Baumhöhlen und Gesteinshöhlen des Freilandes. Zitterspinnen sind nachtaktiv, zu ihrer Hauptnahrungsquelle gehören Insekten.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten.

Abb. 3: Zitterspinne http://de.wikipedia.org/wiki/Zitterspinnen; Zugriff am 12.10.2014

Die Gartenkreuzspinne ist leicht an den hellen, zu einem Kreuz zusammengesetzten Flecken zu erkennen. Die Flecken befinden sich auf der oberen Seite des Hinterleibs und setzen sich aus vier länglichen und einem kleinen, kreisförmigen Fleck in der Mitte zusammen. Die Grundfarbe der Spinne ist sehr variabel, da sie ihre Färbung an die Helligkeit ihrer Umgebung anpassen kann. Sie gehört zu den größten einheimischen Spinnen. Die Körperlänge der Weibchen kann bis zu 18 mm betragen, die der Männchen etwa 10 mm. Die Spinne kommt in ganz Mitteleuropa vor. Kreuzspinnen ernähren sich von allen Insekten, die sie in ihren Netzen fangen können, auch von Wespen, Hummeln, Bienen, Fliegen und Schmetterlingen. Wenn die Spinne satt ist, spinnt sie ihre Beute erst ein und hängt sie als Vorrat in ihr Netz. Die Paarungszeit beginnt im August, somit ist eine Sicht im September durchaus realistisch.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten.

Abb. 4: Gartenkreuzspinne http://de.wikipedia.org/wiki/Gartenkreuzspinne; Zugriff am 12.10.2014

Die Gemeine Streckerspinne ist die größte Art der Gattung in Mitteleuropa. Weibchen haben eine Körperlänge von 10-12 mm, Männchen werden 6-9 mm lang. Vorderkörper und Beine sind einfarbig beigebraun. Der längliche Hinterkörper trägt auf gelblichem bis grünlichem Grund eine schmale dunkle Strichzeichnung mit angedeuteter Mittellinie, die meist von einer dunklen feinmaschigen Netzzeichnung umgeben ist. Die Unterseite ist dunkelbraun. Diese Art von Spinne ist in ganz Europa verbreitet. Sie bewohnt Wiesen und Hochstaudenfluren in offenen Landschaften, fast immer in Gewässernähe.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten.

Abb. 5: Gemeine Streckerspinne http://de.wikipedia.org/wiki/Gemeine_Streckerspinne; Zugriff am 12.10.2014

Die Maulwurfshügel in unserem Versuchsraum weisen auf das Vorkommen von Maulwürfen hin.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten.

Abb. 6: Maulwurfshügel

Der Europäische Maulwurf ist eine Säugetierart aus der Familie der Maulwürfe innerhalb der Ordnung der Insektenfresser. Er ist der einzige in Mitteleuropa verbreitete Vertreter seiner Familie. Die Nahrungssuche kann auf dreierlei Weisen erfolgen: durch Graben im Erdreich, durch Durchwandern der Gänge und durch Suche auf der Erdoberfläche. Welche Methode verwendet wird, hängt unter anderem vom Zustand des Bodens und der Erfahrung des Tieres ab. Maulwürfe leben ausschließlich von tierischer Nahrung, vor allem von Regenwürmern und Insekten sowie deren Larven. In geringem Ausmaß verzehren sie auch kleine Wirbeltiere wie Echsen und Nagetiere. Vor allem vor den Wintermonaten lagern sie Regenwürmer in ihren Nestern. Paarungszeit der Maulwürfe ist im Frühling. Sie leben vollständig unterirdisch, d,h. alle Körpervorgänge können ablaufen, ohne dass sie das Erdinnere verlassen müssen. An diese Umgebung sind Maulwürfe perfekt angepasst. Maulwürfe besitzen eine Körperlänge von 12 – 19 cm, wobei der Schwanz selten mehr als 3 cm misst. Angepasst an sein Lebensumfeld besitzt der Maulwurf nur eine Körperhöhe von ca. 2 cm. Entsprechend wiegt er auch nur 50 – 140 Gramm.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten.

Abb. 7: Europäischer Maulwurf http://de.wikipedia.org/wiki/Europ%C3%A4ischer_Maulwurf ; Zugriff am 12.10.2014

Die Braune Wegschnecke ist eine Nacktschneckenart aus der Familie der Wegschnecken. Das Tier misst ausgestreckt etwa 5 bis 7 cm in der Länge. Die Färbung der Oberseite des Körpers reicht von gelb bis dunkelbraun mit einem gegenüber der Grundfarbe etwas dunklerem Rücken. Deutlich abgesetzt sind zwei dunklere, oft dunkelbraune Längsbinden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten.

Abb. 8: Braune Wegschnecke http://de.wikipedia.org/wiki/Braune_Wegschnecke; Zugriff am 12.10.2014

Des Weiteren kommt die Bernsteinschnecke in unserem Versuchsraum vor. Die Bernsteinschnecken sind eine Familie aus der Unterordnung der Landlungenschnecken. Die Familie ist weltweit verbreitet. Bernsteinschnecken kommen vor allem in den Uferzonen von Flüssen und Seen vor. Einzelne Arten leben auch in den Dünengebieten der Meeresküsten.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten.

Abb. 9: Bernsteinschnecke http://de.wikipedia.org/wiki/Bernsteinschnecken; Zugriff am 12.10.2014

Die Schnirkelschnecken bewohnen die vielfältigsten Lebensräume, von ausgesprochen feuchten und kühlen Standorten bis zu ariden und heißen Standorten. Sie kommen von der Küste bis in große Höhen in den Gebirgen vor. Auf der Speisekarte der drei Schnecken stehen Pflanzen sowie bereits tote Tiere.

http://de.wikipedia.org/wiki/Schnirkelschnecken; Zugriff am 12.10.2014

Der Gemeine Regenwurm ist die bekannteste und verbreitetste Art der heimischen Regenwürmer. Er wird zwischen 12 und 30 Zentimeter lang und sein Körper ist vorne rot und hinten blass. Der Gemeine Regenwurm lebt in Wiesen und Gärten, gräbt bis zu drei Meter tiefe Gänge und durchwühlt den Boden sehr intensiv. Seine Nahrung besteht zum größten Teil aus noch nicht stark verwesten Pflanzenteilen. Der Gemeine Regenwurm eignet sich sehr gut als Bioindikator für die Bodenqualität, da er durch das Graben der Gänge Bodenmaterial direkt aufnimmt und als Destruent Pflanzenreste frisst.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten.

Abb. 10: Gemeiner Regenwurm http://de.wikipedia.org/wiki/Tauwurm; Zugriff am 12.10.2014

Der Glanzkäfer (2–7 mm), ist ein dunkelbrauner oder lackglänzender Käfer Käfer mit sehr unterschiedlicher Lebensweise. Viele Arten leben in Blüten, unter der Rinde, am Saft blutender Bäume oder an Aas und alten Knochen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten.

Abb. 11: Glanzkäfer http://www.spektrum.de/lexikon/biologie/glanzkaefer/28148; Zugriff am 12.10.2014

Weitere Insekten, die wir in unserem Versuchsraum fanden waren die Scheinwespe und die Schnake. Beim Betrachten der Blätter vieler Pflanzen ist uns aufgefallen, dass diese Löcher haben. Daraus lässt sich schließen, dass diese Pflanzen von bestimmten Krankheiten befallen sind. Eventuell wurden die Blätter auch durch Blattläuse zerlöchert, dies konnten wir jedoch nicht nachweisen.

2.3 Vorkommende Pflanzen

Folgende Baumarten sind in unserem Versuchsgebiet aufzufinden: Grauerle, Birke, Ahorn und Gemeine Esche.

Die Grauerle ist in starker Form von Gallmilben befallen. Dies wird aus den charakteristischen gelben Ausstülpungen (sog. Gallen) ersichtlich, die durch Saugtätigkeit der 0,03 mm bis 0,8 mm großen Tiere entstanden. Diese werden als Schutz von den Milben genutzt. Der Baum ist etwas zu einem Drittel mit Gallen befallen. Die Grauerle ist ein Laubbaum aus der Gattung der Erlen und gehört damit zur Familie der Birkengewächse. Ihr Verbreitungsgebiet erstreckt sich über Nord-, Mittel- und Osteuropa bis zum Kaukasus, im Westen Europas fehlt sie. Der Baum wird häufig zur Aufforstung von Abraumhalden und zur Stabilisierung von Hängen und Böschungen verwendet. Durch Symbiose mit dem Bakterium Frankia alni kann sie den Stickstoff der Luft binden und trägt durch die Anreicherung mit Stickstoffverbindungen zur Verbesserung des Bodens bei.

http://de.wikipedia.org/wiki/Grau-Erle#.C3.96kologie; Zugriff am 06.10.2014

Viele Vogelarten sind auf Birken angewiesen, z. B. dienen dem Birkenzeisig und dem Birkhuhn Knospen und Samen der Birke als wichtige Winternahrung. Der Baum selbst ist Lebensraum für zahlreiche Pilze, Flechten und Moose, sowie für Insekten und Säugetiere. Einige leben als Parasiten oder in Symbiose in, an und auf der Birke. Fast hundert Arten von Schmetterlingsraupen siedeln auf Birken. Die bis zu 100 Birken-Arten kommen auf weiten Teilen der Nordhalbkugel, in Europa, in Nordamerika (besonders an deren Ostküsten) und in Asien bis Japan vor. Die Bäume stellen nur geringe Ansprüche an Boden und Klima. Birken gedeihen sowohl auf trockenen wie nassen Böden, in Heidegebieten, auf Dünen wie auf Moor.

http://de.wikipedia.org/wiki/Birken; Zugriff am 12.10.2014

In Europa ist der Ahorn mit Ausnahme der nördlichen Gebiete von Skandinavien überall heimisch. Daneben findet man Ahorne auch in Kleinasien und wie eben schon erwähnt in Nordamerika.

http://www.biologie-schule.de/ahorn-steckbrief.php; Zugriff am 12.10.2014

Die Gemeine Esche ist eine in Europa heimische Baumart, die mit einer Wuchshöhe von etwa 40 Metern zu den höchsten Laubbäumen Europas zählt. Durch die hohe Konkurrenzkraft der Buche, mit der sie häufig vergesellschaftet vorkommt, ist sie in größeren Beständen überwiegend in Waldgesellschaften auf feuchteren oder trockeneren Standorten (flachgründige Kalkböden) anzutreffen, auf denen die Konkurrenzkraft der Buche nachlässt.

http://de.wikipedia.org/wiki/Gemeine_Esche; Zugriff am 12.10.2014

Der Eingriffelige Weißdorn ist die häufigste Weißdornart in Mitteleuropa. Er bevorzugt die Nähe von Hecken, Gebüschen und Waldrändern und kalkreiche Böden.

http://de.wikipedia.org/wiki/Eingriffeliger_Wei%C3%9Fdorn; Zugriff 12.10.2014

Die Holunder bilden eine Pflanzengattung in der Familie der Moschuskrautgewächse, Die Gattung enthält weltweit etwas über zehn Arten, von denen drei in Mitteleuropa heimisch sind. Am bekanntesten von diesen drei Arten ist der Schwarze Holunder, der im heutigen Sprachgebrauch meist verkürzt als „Holunder“ bezeichnet wird.

http://de.wikipedia.org/wiki/Holunder; Zugriff am 12.10.2014

Das Schöllkraut ist eine Pflanzenart der Gattung Chelidonium aus der Familie der Mohngewächse. Lange Zeit war es die einzige Art, aber heute rechnet man zwei bis drei weitere Arten aus Ostasien zu dieser Gattung. Die stickstoffliebende Art wächst gerne in der Nähe von menschlichen Wohnstätten, etwa auf Schuttplätzen, an Wegesrändern, in Robinienbeständen und sogar in Mauerspalten sowie im Gebirge.

http://de.wikipedia.org/wiki/Sch%C3%B6llkraut; Zugriff am 12.10.2014

Die Storchschnäbel (Geranium) oder Geranien sind mit rund 380 bis 430 Arten die artenreichste Gattung der Storchschnabelgewächse (Geraniaceae). Geranium-Arten benötigen ein kühl-gemäßigtes Klima. Da in solchen Gebieten der Erde selten Trockenheit herrscht, sind viele der Storchschnabelarten auf gut feuchte Böden eingestellt. Die meisten Storchschnabelarten bevorzugen basen- und stickstoffsalzreiche Lehmböden. Sie besiedeln häufig Ödlandflächen, Hackfruchtäcker, lückige Gebüsche und Rodungsflächen. In unserem Versuchsgebiet ist der schlitzblättrige Storchenschnabel vertreten.

http://de.wikipedia.org/wiki/Storchschn%C3%A4bel; Zugriff am 12.10.2014

Das Gewöhnliche Seifenkraut ist eine Pflanzenart aus der Familie der Nelkengewächse. Das Gewöhnliche Seifenkraut ist in den gemäßigten Breiten Europas, auf Madeira und in West-Sibirien bis in Höhen bis ca. 700 m heimisch. Man findet das Gewöhnliche Seifenkraut ziemlich häufig in Unkrautfluren, vor allem in Auen-Landschaften (Stromtalpflanze), an Flussufern, Dämmen, Kiesbänken, auch an Wegen und Schuttplätzen. Es liebt nährstoffreichen, meist frischen Stein-, Sand- oder Kiesboden.

Nach den ökologische Zeigerwerte von Ellenberg ist es eine Halblichtpflanze, ein Frischezeiger, ein Schwachsäure- bis Schwachbasezeiger auf mäßig stickstoffreichen Standorten und eine Verbandscharakterart halbruderaler Pionier- und Lockerrasen-Gesellschaften.

http://de.wikipedia.org/wiki/Gew%C3%B6hnliches_Seifenkraut; Zugriff am 12.10.2014

Die Milzkräuter (Chrysosplenium) bilden eine Pflanzengattung innerhalb der Familie der Steinbrechgewächse. Chrysosplenium-Arten gedeihen in den gemäßigten bis arktischen Gebieten der Nordhalbkugel. Ein Teil der Arten, wie z. B. auch die beiden mitteleuropäischen Arten, wächst an nassen Stellen neben Bächen oder an Felsen in Gebirgsschluchten. Viele Arten wachsen aber auch an trockeneren Stellen in Felsspalten oder auf Schotterhängen.

http://de.wikipedia.org/wiki/Milzkr%C3%A4uter; Zugriff am 12.10.2014

Das Schilfrohr wächst typisch am Gewässerrand.

Weitere Pflanzenarten, die wir in unserem Versuchsgebiet gefunden haben waren: das Springkraut, die Brennnessel, der Löwenzahn, die Taubnessel, der Gundermann, die Roggen-Trespe, die Zaunwinde und der Pferdesesel. Diese Arten sind relativ anspruchslos, weswegen sie nicht als Zeigerpflanzen gelten.

Von den häufigsten Pflanzen haben wir zudem ein Herbarium angefertigt.

3 Bestimmung abiotischer Faktoren

3.1 Boden

Der Boden wird oftmals unterschätzt, zu Unrecht, denn er hat mehr Funktionen, als einem auf den ersten Blick auffallen: Er ist Standort und Grundlage für das Wachstum, ja eigentlich für das Existieren von Pflanzen. Zugleich stellt er den Lebensraum der gesamten Fauna, also der Tierwelt dar. Auch für uns Menschen ist der Boden von essentieller Bedeutung, ein einzelnes Beispiel ist der gesamte primäre Sektor.

Anfänglich entnahmen wir, an den in der folgenden Skizze markierten Stellen, Bodenproben, welche wir im späteren Verlauf genauer untersuchten:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten.

Abb. 12: Entnahmestellen der Bodenproben

Bei Entnahmestelle 1 haben wir lufttrockene Erde vom Wegesrand entnommen.

Bei Entnahmestelle 2 nutzten wir Erde aus 20 - 30 cm Tiefe, für die dritte Bodenprobe hingegen etwas schlammige Erde, was durch den, das ist in der Skizze gut zu erkennen, nahegelegenen Abfluss bedingt ist.

Diese so gegensätzlichen Bodenproben nutzten wir, um ein möglichst breitgefächertes Ergebnis zu erlangen. Im weiteren Verlauf führten wir verschiedene Experimente durch, anhand deren Erkenntnisse wir in der Auswertung auf das Zusammenspiel zwischen abiotischen und biotischen Faktoren schließen konnten.

3.1.1 Humusgehalt des Bodens

Der Humusgehalt von Böden ist wesentlich für das Pflanzenwachstum und die Fruchtbarkeit des Bodens verantwortlich. Um den Gehalt an Humus zu bestimmen, wird die Glühmethode verwendet.

Humus ist ein wichtiger Bodenbestandteil. Er ist sowohl Nährstoffspeicher als auch –Lieferant. Der Humusgehalt ist wichtig für die Bodenstruktur (Krümelstruktur) und das Bodenleben. Normalerweise enthalten die Böden Mitteleuropas 2-8% Humus. Böden mit mehr als 10% Humus gelten bereits als stark humushaltig (humos). Schon die Bodenfärbung gibt einen ersten Anhaltspunkt für den Humusgehalt des Bodens.

Die zwei von uns entnommenen Erdproben sind aufgrund ihrer Struktur den Lehmen zuzuordnen (weiteres siehe 3.1.3). Die dunkel- bis schwarzbraune Färbung lässt auf einen humusreichen Boden schließen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten.

Abb. 13: Färbung der Bodenproben

Allerdings kann sich auf das Augenmaß nur bedingt verlassen werden, da Feuchtigkeit den Boden dunkler erscheinen lässt. Will man den Humusgehalt genauer bestimmen, muss man den Humus (die organische Substanz) verbrennen. Der mineralische Boden bleibt als Rückstand zurück.

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