Biologie · Verstehen und üben
Biologische Vielfalt hat viele Seiten. Vergleiche Artenverteilungen, entdecke die Bedeutung vernetzter Lebensräume und lerne, Naturschutzmaßnahmen an klaren Zielen zu beurteilen.
Biodiversität bedeutet biologische Vielfalt. Dazu gehören Unterschiede innerhalb von Arten, die Vielfalt der Arten und die Vielfalt der Ökosysteme. Wer nur verschiedene Tierarten zählt, betrachtet deshalb einen wichtigen, aber begrenzten Ausschnitt.
Individuen einer Art besitzen unterschiedliche genetische Varianten. Diese können zu Unterschieden etwa in der Widerstandsfähigkeit gegen bestimmte Krankheiten beitragen. Sichtbare Unterschiede allein beweisen jedoch keinen genetischen Unterschied: Auch Umweltbedingungen beeinflussen Merkmale.
In einer Wiese leben unterschiedliche Pflanzen-, Tier-, Pilz- und Mikroorganismenarten. Die Artenzahl sagt, wie viele Arten erfasst wurden. Für viele Fragestellungen ist zusätzlich wichtig, wie häufig die einzelnen Arten sind.
Wälder, Wiesen, Moore, Fließgewässer und andere Ökosysteme bieten unterschiedliche Bedingungen und Lebensgemeinschaften. Ein Ökosystem umfasst die Gemeinschaft der Organismen, die unbelebte Umwelt und ihre Wechselwirkungen.
Der Verlust eines Lebensraums kann viele Arten und ihre genetischen Varianten betreffen. Umgekehrt kann die Vielfalt innerhalb von Arten ihre Möglichkeiten beeinflussen, auf veränderte Bedingungen zu reagieren. Einzelne Kennzahlen erfassen nie die gesamte Biodiversität.
Vier gedachte Arten werden mit derselben Methode und gleichem Aufwand auf gleich großen Probeflächen erfasst. Jede Modellstichprobe enthält 40 Individuen. Wechsle zwischen den Verteilungen und achte darauf, welche Aussagen die Artenzahl allein erlaubt.
↔ Diagramm bei Bedarf seitlich verschieben.
Art A: 10 · Art B: 10 · Art C: 10 · Art D: 10
Artenzahl: 4 · Gesamtzahl: 40 Individuen
Anteil der häufigsten Art: 25 %
Alle vier Arten kommen gleich häufig vor. In dieser Stichprobe sind Artenzahl und Gleichverteilung hoch im Vergleich zu den anderen drei Modellbeispielen.
Wie wahrscheinlich ist es, dass zwei zufällig und ohne Zurücklegen gezogene Individuen verschiedenen Arten angehören? Jedes geordnete Paar aus zwei verschiedenen Individuen soll gleich wahrscheinlich sein.
76,9 % in der aktuellen Modellstichprobe.
Bei 40 Individuen gibt es 40 × 39 = 1560 mögliche geordnete Paare. Eine Art mit n Individuen liefert n × (n − 1) Paare derselben Art. Addiere diese Werte über alle Arten, teile durch 1560 und ziehe das Ergebnis von 1 ab. Der Wert verbindet Artenzahl und Häufigkeitsverteilung; er ist kein vollständiges Gütesiegel für einen Lebensraum.
Ablesen und deuten: 10/10/10/10 und 34/2/2/2 haben dieselbe Artenzahl. Im zweiten Fall dominiert eine Art deutlich stärker. In 20/20/0/0 sind die vorhandenen Arten gleich häufig, aber es sind nur zwei Arten. Deshalb sollte eine Auswertung Artenzahl, Häufigkeiten und Untersuchungsmethode gemeinsam betrachten.
Eine Stichprobe ist kein vollständiges Arteninventar. Manche Arten werden übersehen oder treten nur zu anderen Zeiten auf. Die vier Modellarten stehen außerdem nicht für ökologische Ansprüche, Gefährdung oder Herkunft. Eine natürliche Spezialistengemeinschaft kann schützenswert sein, auch wenn ihre Artenzahl gering ist.
Organismen tragen unter anderem zur Bestäubung, Zersetzung und Bodenbildung bei. Ihre Beziehungen bilden Nahrungsnetze. Unterschiedliche Arten können ähnliche Funktionen unter verschiedenen Bedingungen erfüllen und so zur Aufrechterhaltung von Prozessen beitragen.
Genetische Unterschiede schaffen Voraussetzungen dafür, dass Selektion an erblicher Variation ansetzen kann. Verschiedene Arten reagieren zudem unterschiedlich auf Störungen. Vielfalt kann die Erholung und Funktionsfähigkeit von Ökosystemen unterstützen; „mehr Arten = immer stabiler“ ist aber zu pauschal.
Nahrung, Rohstoffe und viele Forschungsansätze hängen mit Organismen und Ökosystemen zusammen. Natur ist außerdem ein Ort für Erholung, Lernen und kulturelle Erfahrungen. Diese Leistungen beruhen auf ganzen Systemen und ihrem Zustand.
Arten und Lebensgemeinschaften werden auch unabhängig von unmittelbarem Nutzen für Menschen als schützenswert angesehen. Naturschutz berührt deshalb neben biologischen Befunden auch Werte und gesellschaftliche Entscheidungen.
Werden geeignete Flächen beseitigt oder verändert, fehlen Nahrung, Schutz und Fortpflanzungsorte. Werden verbleibende Flächen voneinander getrennt, kann der Austausch zwischen Populationen abnehmen.
Werden Organismen schneller entnommen, als sich Bestände erholen können, gehen Populationen zurück. Schadstoffe oder übermäßige Nährstoffeinträge verändern Bedingungen und können empfindliche Arten verdrängen.
Veränderte Temperaturen, Niederschläge und Extremereignisse beeinflussen Lebensbedingungen. Arten können unterschiedlich reagieren; Lebensräume und zeitliche Beziehungen, etwa zwischen Blüte und Bestäubern, können sich verändern.
Manche durch Menschen außerhalb ihres natürlichen Verbreitungsgebiets eingeführte Arten breiten sich aus und beeinträchtigen andere Arten oder Ökosysteme. Nicht jede gebietsfremde Art ist invasiv. Herkunft allein beschreibt noch keine ökologische Wirkung.
Diese Einflüsse können sich verstärken. Ein kleiner, isolierter Bestand kann zum Beispiel besonders empfindlich auf eine zusätzliche Dürre reagieren. Welche Faktoren an einem Ort entscheidend sind, muss untersucht werden.
Sinkt die Individuenzahl, geht zunächst ein Bestand zurück. Verschwindet eine Art aus einem Gebiet, ist sie dort lokal verschwunden. Global ausgestorben ist sie erst, wenn weltweit kein lebendes Individuum mehr existiert. Eine selten beobachtete Art ist nicht allein deshalb nachweislich gefährdet.
Geeignete Lebensräume können wie Inseln in einer für bestimmte Arten wenig geeigneten Umgebung liegen. Ein Biotopverbund soll Flächen so erhalten und verbinden, dass unter anderem Ausbreitung und Austausch möglich bleiben. Dabei zählt die Sicht der jeweiligen Art: Was für die eine gut überwindbar ist, kann für eine andere eine starke Barriere sein.
↔ Schaubild bei Bedarf seitlich verschieben.
Die Flächen A und B können für eine bestimmte Art geeignete Lebensräume sein. Dazwischen liegen Flächen, die sie schlecht durchqueren kann. Eine Straße kann zusätzliche Barrieren schaffen. Für einen flugfähigen Vogel und einen kleinen bodenlebenden Käfer wirkt dieselbe Landschaft unterschiedlich.
Erreichen Individuen andere Populationen und pflanzen sich dort fort, kann Genfluss stattfinden: Genetische Varianten werden zwischen Populationen ausgetauscht. Eine Verbindung allein garantiert jedoch weder erfolgreiche Fortpflanzung noch einen gesicherten Bestand. Ausreichend große und hochwertige Lebensräume bleiben wesentlich.
Planungen berücksichtigen auch mögliche unerwünschte Wirkungen, etwa die Ausbreitung bestimmter Krankheitserreger oder invasiver Arten. Deshalb werden Vernetzung, Habitatqualität und konkrete Artenansprüche gemeinsam betrachtet.
Lebensräume und Populationen werden in ihrer natürlichen Umgebung erhalten. Dazu können Schutzgebiete, angepasste Nutzung und die Verringerung schädlicher Einflüsse beitragen. Die Bezeichnung eines Schutzgebiets allein beweist noch keinen guten Zustand.
Geschädigte Lebensräume werden so entwickelt, dass typische Strukturen und Prozesse wieder möglich werden. Entscheidend ist ein fachlich begründetes Ziel, etwa ein geeigneter Wasserhaushalt. Die genaue frühere Gemeinschaft kehrt nicht automatisch zurück.
Für manche Wiesen ist passende Pflege nötig, damit lichtbedürftige Arten erhalten bleiben. In anderen Gebieten sollen natürliche Prozesse möglichst frei ablaufen. Der Unterschied wird mit ökologischer Sukzession verständlich.
Saatgutbanken, botanische Gärten oder fachlich geführte Erhaltungszucht können genetisches Material und Organismen außerhalb ihrer natürlichen Lebensräume sichern. Das kann ergänzen, ersetzt aber kein funktionsfähiges Ökosystem am natürlichen Ort.
Beispiel einer prüfbaren Planung: Ziel ist, dass eine bestimmte Wiesenart auf einer Fläche wieder dauerhaft vorkommt. Eine mögliche Maßnahme ist eine an den Lebensraum angepasste Pflege. Der Erfolg wird über mehrere Jahre anhand ihres Bestands, der Vegetationsstruktur und weiterer geeigneter Merkmale erfasst. Eine größere Gesamtartenzahl allein würde dieses konkrete Ziel nicht belegen.
Zwei Probeflächen enthalten jeweils vier Arten. Was lässt sich daraus sicher folgern?
Wähle eine Antwort.
Wähle eine klare Frage: Unterscheidet sich zum Beispiel die Vegetation zweier Schulrasenflächen? Lege vergleichbare Probeflächen fest und dokumentiere Größe, Datum, Wetter, Methode und Suchdauer. Bestimme Arten so zuverlässig wie möglich und halte Unsicherheiten fest, statt unbekannte Funde einfach zu erfinden.
Wiederhole die Erhebung zu passenden, vergleichbaren Zeiten. Einmaliges Nichtfinden beweist nicht, dass eine Art fehlt. Werden Maßnahmen verglichen, helfen Aufnahmen vor und nach der Änderung sowie geeignete Vergleichsflächen ohne die Änderung. Auch dann müssen andere Einflüsse bei der Deutung bedacht werden.
Artenzahl, Häufigkeiten, Vorkommen bestimmter Zielarten und Zustand des Lebensraums beantworten unterschiedliche Fragen. Notiere immer, welcher Ausschnitt untersucht wurde. Aus wenigen beobachteten Pflanzenarten folgt noch keine Aussage über sämtliche Tiere, Pilze und Mikroorganismen.
Löse zuerst selbst. Ein Tipp hilft beim Einstieg; die Lösung zeigt die fachliche Begründung.
Einstieg: Lege zweimal 40 farbige Plättchen aus: einmal 10/10/10/10, einmal 34/2/2/2. Die Lernenden beschreiben zuerst, was gleich und was verschieden ist.
Erarbeitung: Nutzt das Verteilungs-Labor und formuliert jeweils eine sichere Aussage sowie eine offene Frage. Anschließend plant ihr am Landschaftsmodell einen Verbund für eine selbst gewählte gedachte Zielart.
Transfer: Vergleicht „artenreiche Wiese erhalten“ und „natürliche Waldentwicklung ermöglichen“ als unterschiedliche Schutzziele.
Differenzierung: Grundniveau: drei Ebenen und Artenzahl. Vertiefung: Wahrscheinlichkeitsrechnung, Genfluss und die Aussagekraft von Vorher-nachher-Vergleichen.
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Arbeitsblatt ansehen →Fachliche Vertiefung: CBD · Artikel 2: Begriffsbestimmungen · OpenStax · The Biodiversity Crisis · OpenStax · Preserving Biodiversity. Eigene Erklärungen und Schaubilder. Zahlenbeispiele sind frei gewählte Unterrichtsdaten; Landschaftsbilder zeigen vereinfachte mögliche Situationen. Klassenstufen und Vertiefung unterscheiden sich nach Bundesland und Schulart.
