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Populations­wachstum und Umweltkapazität

Unterscheide Bestand, Dichte und Zuwachs. Berechne eine Populationsbilanz und entdecke mit veränderbaren Kurven, wie Ressourcen das Wachstum begrenzen können.

Unsicher beim Einstieg?3 Aufgaben im freiwilligen Kurzcheck

Was kannst du schon?

Drei kurze Aufgaben helfen dir, deinen Startpunkt zu finden. Wenn du unsicher bist, wähle „Weiß ich noch nicht“.

Entscheide ohne Nachschlagen. Pro Aufgabe passt genau eine Antwort.

Aufgabe 1Was ist der Unterschied zwischen Bestand und Dichte?

Wähle genau eine Antwort.

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Aufgabe 2Welche Folge zeigt einen konstanten Wachstumsfaktor 2?

Wähle genau eine Antwort.

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Aufgabe 3Ist K in der Natur immer konstant?

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Lösungen mit Erklärungen
  1. Dichte bezieht die Anzahl zusätzlich auf Fläche oder Volumen – Ohne Flächen- oder Volumenbezug ist eine Individuenzahl noch keine Dichte.
  2. 5 → 10 → 20 → 40 – Bei Faktor 2 verdoppelt sich jeder vorherige Wert.
  3. Nein, veränderte Ressourcen und Lebensraumbedingungen können K verändern – Konstantes K ist eine Modellannahme, keine allgemeine Natureigenschaft.

Direkt mit der Erklärung beginnen →

Eine Population ist ein Bestand – ihr Wachstum eine Veränderung

Stell dir einen abgegrenzten Teich mit einer bestimmten Wasserfloh-Art vor. Die Individuen dieser Art bilden dort eine Population. Ihre Populationsgröße N ist die Anzahl der Individuen. Die Populationsdichte bezieht diese Anzahl zusätzlich auf eine Fläche oder ein Volumen.

Beispiel: In einer vereinfachten Erfassung leben 200 Individuen in 10 Litern Wasser. Die Dichte beträgt 200 ÷ 10 = 20 Individuen pro Liter. Die Größe ist 200, die Dichte 20 pro Liter. In echten Gewässern sind Individuen oft ungleich verteilt; eine Probe muss daher passend ausgewählt und vorsichtig auf den Gesamtbestand übertragen werden.

Bestand und Zuwachs nicht verwechseln

Ein Bestand von 200 Individuen ist keine Wachstumsrate. Für eine Veränderung brauchst du mindestens zwei Zeitpunkte oder eine momentane Änderungsrate. Ein großer Bestand kann langsam wachsen, unverändert bleiben oder abnehmen.

Vier Vorgänge verändern den Bestand

↔ Schaubild bei Bedarf seitlich verschieben.

Population im GebietBestand NGeburten + Zuwanderungerhöhen den BestandTodesfälle + Abwanderungverringern den BestandImmer dasselbe Gebiet unddenselben Zeitraum betrachten.
Die Bilanz gilt für ein festgelegtes Gebiet und einen festgelegten Zeitraum. Nur Geburten und Todesfälle zu zählen reicht bei Zu- und Abwanderung nicht aus.
Neuer Bestand = alter Bestand
+ Geburten − Todesfälle
+ Zuwanderung − Abwanderung

Alle vier Angaben sind hier Anzahlen von Individuen im selben Zeitraum, keine Prozentwerte. In einem geschlossenen Modell ohne Wanderung fallen die letzten beiden Terme weg. Eine Zunahme kann entweder durch einen Geburtenüberschuss oder durch mehr Zu- als Abwanderung entstehen – oder durch beides.

Bilanz-Labor: Was bleibt am Ende übrig?

Ausgangsbestand: 100 Individuen

Die Regler beschreiben Ereignisse innerhalb eines Modelljahres im gleichen Gebiet. Jeder Wert zählt Individuen. Der Ausgangsbestand bleibt für diese Übung bei 100.

100 + 24 − 10 + 8 − 12 = 110

Neuer Bestand: 110 Individuen. Veränderung: +10 Individuen, also +10 % des Ausgangsbestands.

Probiere aus: Lass den Bestand trotz mehr Geburten als Todesfällen abnehmen. Erkläre, welcher andere Vorgang dafür sorgen kann.

Exponentielles Wachstum: gleicher Faktor statt gleicher Zuwachs

Unter idealisierten Bedingungen kann eine Population in gleichen Zeitabschnitten mit demselben Faktor wachsen. Dann hängt der absolute Zuwachs vom bereits vorhandenen Bestand ab: Je mehr fortpflanzungsfähige Individuen vorhanden sind, desto mehr Nachkommen können insgesamt hinzukommen.

Ein frei gewähltes Verdopplungsbeispiel lautet: 10 → 20 → 40 → 80. Die Zunahmen sind +10, +20 und +40. Der Faktor bleibt 2. Bei linearem Wachstum wäre dagegen der absolute Zuwachs gleich, zum Beispiel 10 → 20 → 30 → 40 mit jeweils +10.

Exponentielles Wachstum ist für reale Populationen höchstens unter bestimmten Bedingungen und über begrenzte Zeiträume eine passende Näherung. Ressourcen, Raum und andere Einflüsse verhindern normalerweise unbegrenztes Wachstum.

↔ Diagramm bei Bedarf seitlich verschieben.

0 2 4 6 8 Zeit (Modelleinheiten) 0 100 200 Exponentiell Logistisch Kapazität K = 100 Bestandsgröße (Modelleinheiten) N₀ = 10 · r = 0,4 je Zeiteinheit
Gleicher Startbestand N₀ = 10 und gleicher Wachstumsparameter r = 0,4 pro Modellzeiteinheit. Das exponentielle Modell hat keine Bestandsbegrenzung; das logistische Modell enthält die Kapazität K = 100. Die horizontale K-Linie gehört zur logistischen Annahme.
Prozent, Faktor und kontinuierliches r

Bei 20 % Zunahme pro festem Zeitabschnitt lautet der Faktor 1,20. In einem kontinuierlichen Modell ist r eine momentane Pro-Kopf-Rate. Dort gehört zu r = 0,2 über eine Zeiteinheit der Faktor e^0,2 ≈ 1,221, also etwa 22,1 % Zunahme. Diese beiden Beschreibungen darfst du nicht einfach gleichsetzen.

Logistisches Wachstum und Umweltkapazität K

Wird Nahrung knapp oder nimmt Konkurrenz zu, fällt der durchschnittliche Nettozuwachs pro Individuum häufig geringer aus. Das logistische Modell berücksichtigt diesen Zusammenhang mit einer Kapazität K. K heißt auch Umweltkapazität oder Tragfähigkeit. Gemeint ist der unter den angenommenen Bedingungen langfristig tragbare Bestand.

Beginnt die Population deutlich unter K, steigt die Kurve zunächst immer steiler. Später flacht sie ab und nähert sich K. So entsteht unter diesen Startbedingungen die typische S-Kurve. Startet sie schon oberhalb von K, nimmt sie im einfachen Modell ab; dann ist der Verlauf keine von unten beginnende S-Kurve.

Unter K

Der Bestand nimmt bei positivem r zu. Die Pro-Kopf-Zuwachsrate wird mit wachsendem Bestand geringer.

Bei K

Die Nettoänderung ist null. Das bedeutet nicht, dass es keine Geburten und Todesfälle mehr gibt: Ihre Wirkungen gleichen sich im geschlossenen Modell aus.

Über K

Die Nettoänderung ist negativ. Der Bestand nähert sich K von oben. Die Kapazität ist damit keine unüberschreitbare Mauer.

K ist keine unveränderliche Eigenschaft einer Art

Die Kapazität hängt vom Lebensraum und den Bedingungen ab, zum Beispiel Nahrung, Fläche und Wasserangebot. In der Natur kann sie sich ändern. Im folgenden Modell bleibt K innerhalb jedes berechneten Verlaufs konstant.

Wachstums-Labor: Startbestand, r und K vergleichen

Eine Modellpopulation unter konstanten Bedingungen

Jede Einstellung berechnet einen neuen Verlauf ab Zeitpunkt 0. Die Bestandswerte und Zeiteinheiten sind frei gewählte Modelleinheiten. Verändere zuerst nur einen Regler, damit du seine Wirkung erkennen kannst.

↔ Diagramm bei Bedarf seitlich verschieben.

0 10 20 30 Zeit (Modelleinheiten) 0 50 100 150 200 Bestand N Kapazität K Bestandsgröße (Modelleinheiten) Konstante Bedingungen · keine Messdaten
Blau: Bestandsgröße N. Grün gepunktet: Umweltkapazität K. Die Skala bleibt beim Vergleich gleich; der schwarze Zeitzeiger und der mintfarbene Punkt markieren den gewählten Zeitpunkt.

Zum Zeitpunkt 0,0

Bestand N: 10,0 bei K = 100.

Momentane Änderung: +2,70 Bestandsmodelleinheiten pro Zeiteinheit.

Der Bestand liegt unter K und nimmt zu.

Arbeitsauftrag: Vergleiche erst N₀ = 10 mit N₀ = 100 bei K = 100. Wähle danach „Oberhalb von K“. Untersuche zuletzt, was sich ändert, wenn du nur r erhöhst. Beobachte sowohl die Kurvenform als auch den langfristigen Zielwert.

Welche Annahmen macht dieses Labor?

Es gibt keine Zu- oder Abwanderung. r und K bleiben konstant. Altersstruktur, räumliche Unterschiede, Zufall und verzögerte Rückmeldungen werden ausgeblendet. Die Bestandsgröße ist eine stetige Modellgröße und kann daher Nachkommastellen haben.

Der K-Regler verändert die Kapazität für den gesamten neu berechneten Verlauf. Ein plötzlicher Kapazitätswechsel mitten im Verlauf wird hier nicht simuliert. Bei konstantem K überschwingt dieses kontinuierliche Modell die Kapazität nicht, wenn es unterhalb startet.

Wo ist der absolute Zuwachs am größten?

Die steilste Stelle der logistischen Wachstumskurve liegt bei N = K/2, wenn die Population von einem kleineren positiven Bestand aus durch diesen Bereich wächst. Dort ist die momentane absolute Zunahme am größten. Bei K = 100 liegt dieser Bestand bei N = 50.

Das ist nicht der größte Bestand: Der Bestand wächst danach weiter in Richtung 100. Nur sein Zuwachs pro Zeit wird kleiner. Auch die Pro-Kopf-Rate ist etwas anderes: Sie sinkt im einfachen Modell schon mit zunehmendem N.

↔ Diagramm bei Bedarf seitlich verschieben.

0 50 100 150 Bestand N (Modelleinheiten) −20 −10 0 7,5 Momentane Bestandsänderung Bestandsmodelleinheiten je Zeiteinheit
Hier zeigt die x-Achse den Bestand, nicht die Zeit. Bei r = 0,3 und K = 100 liegt die größte positive Änderungsrate bei N = 50 und beträgt 7,5 je Zeiteinheit. Oberhalb von N = 100 wird die Rate negativ.
Ein konkreter Vergleich

Bei N = 10 beträgt die absolute Änderungsrate 2,7; bei N = 50 beträgt sie 7,5; bei N = 90 wieder 2,7. Gleicher absoluter Zuwachs heißt nicht gleicher Zuwachs pro Individuum: Bezogen auf den Bestand sind es 0,27, 0,15 beziehungsweise 0,03 pro Zeiteinheit.

Dichteabhängige und dichteunabhängige Einflüsse

Dichteabhängig

Die Wirkung auf die Pro-Kopf-Raten verändert sich mit der Populationsdichte. Bei höherer Dichte kann zum Beispiel die Konkurrenz um Nahrung zunehmen. Auch manche Infektionen breiten sich bei häufigeren Kontakten leichter aus.

Dichteunabhängig

Die Wirkung wird im betrachteten Modell nicht von der Dichte bestimmt. Ein starkes Frostereignis kann zum Beispiel unabhängig davon wirken, wie dicht die Population vorher war. In der Natur können sich Effekte jedoch überlagern.

„Dichteabhängig“ bedeutet nicht, dass ein Faktor ausschließlich biotisch sein muss. Entscheidend ist, ob seine Wirkung von der Dichte abhängt. Wassermangel kann etwa stärkere Konkurrenz auslösen, wenn viele Pflanzen dieselbe begrenzte Wassermenge nutzen.

Dichteabhängige Rückkopplungen können einen Bestand regulieren. Dichteunabhängige Ereignisse können ihn verändern, ohne ihn dadurch automatisch auf einen bestimmten Zielbestand zurückzuführen. Mehr zu biotischen Rückkopplungen findest du bei den Räuber-Beute-Beziehungen.

Warum echte Bestände selten einer perfekten S-Kurve folgen

In der Natur ändern sich Ressourcen und Wetter. Geburten treten oft zu bestimmten Jahreszeiten auf, Individuen wandern, und Reaktionen können verzögert erfolgen. Dadurch sind Schwankungen, vorübergehende Überschreitungen der tragbaren Bestandsgröße oder Einbrüche möglich. Das einfache kontinuierliche Modell mit konstantem K bildet solche Verläufe nicht ab.

Auch sehr kleine Bestände können besondere Schwierigkeiten haben, etwa bei der Partnersuche. Unter bestimmten Bedingungen sinkt dann die Pro-Kopf-Leistung bei sehr geringer Dichte – ein möglicher Allee-Effekt. Er gehört ebenfalls nicht zum hier verwendeten logistischen Grundmodell.

Eine glatte Modellkurve ist daher eine begründete Vereinfachung. Aus einer kurzen natürlichen Zeitreihe kann man K nicht sicher durch Ablesen des höchsten beobachteten Werts bestimmen. Dafür braucht man mehr Daten und Kenntnisse über die Bedingungen.

Vertiefung: die Formeln hinter den Kurven

Formeln mit Erklärung öffnen

Diskretes exponentielles Modell: Nₙ = N₀ · qⁿ. N₀ ist der Startbestand, q der Faktor je Zeitabschnitt, n die Zahl dieser Abschnitte. Bei q = 2 verdoppelt sich der Bestand je Abschnitt.

Kontinuierliches exponentielles Modell: dN/dt = r · N und N(t) = N₀ · e^(r·t). Bei positivem r wächst N; bei negativem r nimmt N ab.

Logistisch: dN/dt = r · N · (1 − N/K)

r beschreibt den potenziellen Nettozuwachs pro Individuum und Zeiteinheit bei sehr kleinem Bestand. Der Faktor (1 − N/K) bildet die dichteabhängige Begrenzung ab. Bei N = K ist er null; bei N > K negativ. r ist keine Anzahl geborener Individuen.

Für N₀ > 0 und konstante positive r und K verwendet das Labor die Lösung N(t) = K / [1 + (K/N₀ − 1) · e^(−r·t)]. Die höchste positive Änderungsrate beträgt r · K/4 und wird bei N = K/2 erreicht.

Beispiel: r = 0,3 und K = 100 ergeben maximal 0,3 · 100/4 = 7,5 Bestandsmodelleinheiten pro Zeiteinheit. r allein legt diesen absoluten Zuwachs nicht fest; auch N und K werden benötigt.

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Mit Erklärungen üben oder dein Wissen testen – du entscheidest.

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Alle 18 Aufgaben mit Lösungen zum Nachlesen

1 · Erkennen und zuordnen

1. Was bezeichnet die Populationsgröße N?

  • Die Individuenzahl je Liter
  • Die Zunahme je Zeiteinheit
  • Die Anzahl der Individuen im betrachteten Bestand
Lösung und Erklärung

Die Anzahl der Individuen im betrachteten Bestand

Bestandsgröße, Dichte und Änderungsrate sind verschiedene Größen.

2. Welche Vorgänge erhöhen unmittelbar den Bestand im Gebiet?

  • Todesfälle und Zuwanderung
  • Geburten und Zuwanderung
  • Geburten und Abwanderung
Lösung und Erklärung

Geburten und Zuwanderung

Zugänge werden addiert, Todesfälle und Abwanderung abgezogen.

3. Was kennzeichnet diskretes exponentielles Wachstum?

  • Derselbe Faktor in gleichen Zeitabschnitten
  • Derselbe absolute Zuwachs in jedem Abschnitt
  • Ein stets gleichbleibender Bestand
Lösung und Erklärung

Derselbe Faktor in gleichen Zeitabschnitten

Bei konstantem Faktor hängt der absolute Zuwachs von der jeweiligen Bestandsgröße ab.

4. Was bedeutet die Umweltkapazität K?

  • Eine unveränderliche Eigenschaft jeder Art
  • Die höchste jemals gezählte Individuenzahl
  • Der unter angenommenen Bedingungen langfristig tragbare Bestand
Lösung und Erklärung

Der unter angenommenen Bedingungen langfristig tragbare Bestand

Ressourcen und Lebensraumbedingungen bestimmen K mit.

5. Was gilt im einfachen logistischen Modell bei N = K?

  • Der absolute Zuwachs ist maximal
  • Die Nettoänderung ist null
  • Es gibt grundsätzlich keine Geburten mehr
Lösung und Erklärung

Die Nettoänderung ist null

Ein gleichbleibender Bestand kann weiterhin Geburten und Todesfälle enthalten, deren Wirkungen sich ausgleichen.

6. Was bedeutet dichteabhängig?

  • Die Wirkung auf Pro-Kopf-Raten verändert sich mit der Populationsdichte
  • Der Faktor muss ausschließlich biotisch sein
  • Die Wirkung hängt nur von der Uhrzeit ab
Lösung und Erklärung

Die Wirkung auf Pro-Kopf-Raten verändert sich mit der Populationsdichte

Entscheidend ist die Abhängigkeit der Wirkung von der Dichte.

2 · Anwenden und erklären

1. 240 Individuen leben in 12 Litern. Welche Dichte ergibt sich?

  • 240 Individuen pro Liter
  • 2.880 Individuen pro Liter
  • 20 Individuen pro Liter
Lösung und Erklärung

20 Individuen pro Liter

240 / 12 = 20. Der Gesamtbestand bleibt dabei 240.

2. N = 120; Geburten 30, Todesfälle 12, Zuwanderung 5, Abwanderung 13 im selben Zeitraum. Wie groß ist der neue Bestand?

  • 110
  • 130
  • 156
Lösung und Erklärung

130

120 + 30 − 12 + 5 − 13 = 130.

3. Ein Bestand von 100 hat 20 Geburten, 10 Todesfälle und 30 Abwanderungen, aber keine Zuwanderung. Was folgt?

  • Er sinkt auf 80
  • Er steigt auf 110
  • Er bleibt bei 100
Lösung und Erklärung

Er sinkt auf 80

100 + 20 − 10 − 30 = 80; Abwanderung kann einen Geburtenüberschuss überwiegen.

4. Ein Bestand beginnt bei 50 und wächst zweimal um jeweils 20 %. Welcher Wert entsteht?

  • 70
  • 100
  • 72
Lösung und Erklärung

72

50 · 1,2 · 1,2 = 72. Der zweite Zuwachs bezieht sich auf den bereits vergrößerten Bestand.

5. Im logistischen Modell startet N bei 150, K beträgt 100 und r ist positiv. Was geschieht?

  • N wächst unbegrenzt weiter
  • N nimmt ab und nähert sich K von oben
  • N springt sofort auf null
Lösung und Erklärung

N nimmt ab und nähert sich K von oben

Für N > K ist der Faktor 1 − N/K negativ.

6. Bei K = 200: Bei welchem Bestand ist der momentane absolute logistische Zuwachs am größten?

  • N = 100
  • N = 200
  • N = 0
Lösung und Erklärung

N = 100

Das Maximum der positiven Änderungsrate liegt bei K/2.

3 · Prüfen und übertragen

1. r = 0,4, N = 50, K = 100: Welche Rate liefert rN(1 − N/K)?

  • 20 pro Zeiteinheit
  • 40 pro Zeiteinheit
  • 10 pro Zeiteinheit
Lösung und Erklärung

10 pro Zeiteinheit

0,4 · 50 · (1 − 0,5) = 10.

2. Was bewirkt größeres positives r bei gleichem Start unter K und gleichem K?

  • Eine sofortige Abnahme des Bestands
  • Schnellere Annäherung an denselben Zielwert K
  • Ein zwingend höheres K
Lösung und Erklärung

Schnellere Annäherung an denselben Zielwert K

r verändert die zeitliche Entwicklung; K bleibt in diesem Vergleich konstant.

3. Warum sind kontinuierliches r = 0,2 und 20 % je festem Zeitabschnitt nicht identisch?

  • Im kontinuierlichen Exponentialmodell ist der Faktor e^0,2 statt 1,2
  • r zählt ausschließlich einzelne Geburten
  • Beide ergeben grundsätzlich den Faktor 2
Lösung und Erklärung

Im kontinuierlichen Exponentialmodell ist der Faktor e^0,2 statt 1,2

e^0,2 ist ungefähr 1,221, also etwa 22,1 % Zunahme in einer Zeiteinheit.

4. Warum darf der höchste in der Natur gemessene Bestand nicht automatisch als K gelten?

  • Jedes Messmaximum entspricht immer dem langfristigen Gleichgewicht
  • K kann grundsätzlich niemals geschätzt werden
  • Wanderung, kurzfristige Überschreitungen und wechselnde Bedingungen können den Wert beeinflussen
Lösung und Erklärung

Wanderung, kurzfristige Überschreitungen und wechselnde Bedingungen können den Wert beeinflussen

Zur Schätzung braucht man geeignete Daten und Modellannahmen über den Zeitraum.

5. Bei r = 0,3 und K = 100 haben N = 10 und N = 90 dieselbe absolute Rate 2,7. Was gilt für die Pro-Kopf-Rate?

  • Sie ist bei N = 90 größer
  • Sie ist bei N = 10 größer
  • Sie ist ebenfalls in beiden Fällen identisch
Lösung und Erklärung

Sie ist bei N = 10 größer

2,7/10 = 0,27 und 2,7/90 = 0,03 pro Zeiteinheit.

6. Welche Beobachtung bildet das einfache kontinuierliche Modell mit konstantem K bei Start unter K nicht ab?

  • Ein Überschwingen über K durch verzögerte Rückmeldung
  • Eine sich verlangsamende Annäherung an K
  • Eine positive Zunahme unter K
Lösung und Erklärung

Ein Überschwingen über K durch verzögerte Rückmeldung

Verzögerungen und wechselnde Bedingungen gehören nicht zum verwendeten Grundmodell.

Wie sicher bist du jetzt?

Bearbeite drei weitere Aufgaben ohne Nachschlagen. Nutze die Rückmeldung, um gezielt weiterzulernen.

Entscheide ohne Nachschlagen. Pro Aufgabe passt genau eine Antwort.

Aufgabe 1N = 80; Geburten 18, Todesfälle 9, Zuwanderung 4, Abwanderung 7. Wie lautet der neue Bestand?

Wähle genau eine Antwort.

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Aufgabe 2Bei K = 160 und positivem r ist die größte positive absolute Änderungsrate bei welchem N erreicht?

Wähle genau eine Antwort.

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Aufgabe 3Warum kann eine Population trotz vieler Geburten schrumpfen?

Wähle genau eine Antwort.

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Lösungen mit Erklärungen
  1. 86 – 80 + 18 − 9 + 4 − 7 = 86 im selben Gebiet und Zeitraum.
  2. 80 – Im einfachen logistischen Modell gilt N = K/2; bei N = K ist die Nettoänderung null.
  3. Todesfälle und Abwanderung können die gesamten Zugänge überwiegen – Alle vier Bilanzgrößen müssen für dasselbe Gebiet und denselben Zeitraum berücksichtigt werden.

Die Aufgaben sind unterschiedlich. Die Ergebnisse geben dir eine kurze Orientierung zu deinem Lernstand.

Weitere Aufgaben zum Selbstcheck

12 Aufgaben: verstehen, anwenden und begründen

Löse zuerst selbst. Ein Tipp hilft beim Einstieg; die Lösung zeigt die fachliche Begründung.

1 · 200 Individuen leben in 10 Litern. Wie groß sind Bestand und Dichte?

Tipp anzeigen
Die Anzahl auf das Volumen beziehen.
Lösung anzeigen
Der Bestand beträgt 200 Individuen. Die Dichte beträgt 200/10 = 20 Individuen pro Liter. Beides sind unterschiedliche Größen.

2 · Berechne den neuen Bestand: N = 100, Geburten 24, Todesfälle 10, Zuwanderung 8, Abwanderung 12.

Tipp anzeigen
Zugänge addieren, Abgänge abziehen.
Lösung anzeigen
100 + 24 − 10 + 8 − 12 = 110 Individuen. Die Veränderung beträgt +10 Individuen beziehungsweise +10 % des Anfangsbestands.

3 · Kann ein Bestand trotz Geburtenüberschuss abnehmen?

Tipp anzeigen
Wanderungen berücksichtigen.
Lösung anzeigen
Ja. Beispiel: N = 100, Geburten 20, Todesfälle 10, Zuwanderung 0, Abwanderung 30. Der neue Bestand beträgt 80. Die Abwanderung überwiegt den Geburtenüberschuss.

4 · Unterscheide 10, 20, 30, 40 von 10, 20, 40, 80.

Tipp anzeigen
Gleiche Differenz oder gleicher Faktor?
Lösung anzeigen
Die erste Folge wächst linear mit +10 je Schritt. Die zweite wächst exponentiell mit Faktor 2 je Schritt. Ihr absoluter Zuwachs wird größer.

5 · Was bedeutet Umweltkapazität K?

Tipp anzeigen
Bedingungen und langfristig tragbaren Bestand nennen.
Lösung anzeigen
K ist der unter den angenommenen Umweltbedingungen langfristig tragbare Bestand. K hängt unter anderem vom Ressourcenangebot ab und ist in der Natur nicht unveränderlich.

6 · Was passiert im logistischen Modell bei N = K?

Tipp anzeigen
Nettoänderung und einzelne Ereignisse trennen.
Lösung anzeigen
Die Nettoänderung ist null. Der Bestand bleibt unter konstanten Bedingungen gleich. Geburten und Todesfälle können trotzdem stattfinden und sich in ihrer Wirkung ausgleichen.

7 · Wie entwickelt sich N₀ = 160 bei K = 100 und positivem r?

Tipp anzeigen
Das Vorzeichen von 1 − N/K prüfen.
Lösung anzeigen
Weil N über K liegt, ist die momentane Nettoänderung negativ. Der Bestand nimmt ab und nähert sich K von oben. Die Kapazität ist keine mathematische Mauer, die einen Start oberhalb verhindert.

8 · Was verändert ein höheres r bei gleichem N₀ und K?

Tipp anzeigen
Geschwindigkeit und Zielwert unterscheiden.
Lösung anzeigen
Außerhalb des Gleichgewichts verläuft die Annäherung an K schneller. Der langfristige Zielwert K bleibt derselbe. Startet N₀ genau bei K, bleibt die Kurve trotz höherem r konstant.

9 · Bei welchem Bestand ist der absolute Zuwachs für K = 100 am größten?

Tipp anzeigen
K/2 berechnen.
Lösung anzeigen
Bei N = 50. Für r = 0,3 beträgt die maximale positive Änderungsrate 7,5 pro Zeiteinheit. Bei N = 100 ist der Bestand größer, aber die Nettoänderung null.

10 · Warum ist r = 0,2 im kontinuierlichen Exponentialmodell nicht genau 20 % Zunahme in einer Zeiteinheit?

Tipp anzeigen
Faktor e^r statt 1 + r verwenden.
Lösung anzeigen
Der Faktor lautet e^0,2 ≈ 1,221. Das entspricht etwa 22,1 % Zunahme. 20 % je festem Zeitabschnitt würden den Faktor 1,20 bedeuten.

11 · Sind dichteabhängige Einflüsse immer gleichbedeutend mit biotischen Faktoren?

Tipp anzeigen
Wirkung statt Herkunft des Faktors betrachten.
Lösung anzeigen
Nein. Entscheidend ist, ob die Wirkung auf Pro-Kopf-Raten mit der Dichte zusammenhängt. Ein begrenztes Wasserangebot kann beispielsweise bei hoher Pflanzendichte stärkere Konkurrenz auslösen.

12 · Kann K einfach als höchster gemessener Bestand angesetzt werden?

Tipp anzeigen
Beobachtungsdauer und veränderliche Umwelt bedenken.
Lösung anzeigen
Nein. Ein Messmaximum kann durch Zufall, Wanderung, eine kurzfristige Überschreitung oder wechselnde Bedingungen entstehen. Zur Schätzung von K braucht man weitere Daten und ein geeignetes Modell.

Kurzer Begriffscheck

Was ist bei N = K/2 im einfachen logistischen Modell maximal?

Wähle eine Antwort.

Fachliche Vertiefung: OpenStax · Environmental Limits to Population Growth · OpenStax · Population Dynamics and Regulation. Eigene Erklärungen und Schaubilder; alle Zahlen und Kurven der interaktiven Beispiele sind Unterrichtsmodelle. Klassenstufen und Vertiefung unterscheiden sich nach Bundesland und Schulart.

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