Wolfgang Klemmstein

Klimatische Fernwirkung

Ein Knutt am Strand.
Am Knutt wird die Klimaerwärmung besonders deutlich., Foto: © Brian E Kushner/Shutterstock.com

Wolfgang Klemmstein

Unterrichtsvoraussetzungen
Ökologie: Klimaerwärmung, Ökofaktor Temperatur, Bergmannsche Regel
Evolution: Variation, Selektion, Angepasstheit, Fitnessbetrachtungen
Lösungshinweise und Anforderungsbereiche
Aufgabe 1
Die Daten vom Beginn der Schneeschmelze im sommerlichen Brutgebiet des Knutt, der russischen Halbinsel Taimyr (Abb. 2A), zeigen, dass die Schneeschmelze 2015 im Mittel rund einen Monat früher begann als dreißig Jahre zuvor. Die Werte in Abb. 2B belegen für den Beobachtungszeitraum eine abnehmende Tendenz für die Körpermasse und somit auch Körpergröße des Knutt von circa 20 Gramm. Die Schnabellänge der Jungtiere im ersten Winter ist in den beobachteten dreißig Jahren Abb. 2C zufolge ebenfalls um 2 Millimeter verringert. (AFB I)
Die Abnahme der Körpermasse beziehungsweise des Körpergewichts des Knutt korreliert mit der zunehmenden Erwärmung seines sommerlichen Brutgebietes, indiziert durch den vorverlegten Beginn der Schneeschmelze.
Nach der Bergmannschen Regel findet man unter homöothermen Tieren eines Verwandtschaftskreises größere Formen in kälteren und kleinere Formen in wärmeren Klimaten. Die Ursache liegt im Wärmehaushalt und in der Oberflächen-Volumen-Beziehung der Tiere: Große Tiere haben im Verhältnis zu ihrem Volumen eine kleine Oberfläche. Die volumenabhängige Wärmeproduktion ist also relativ groß im Vergleich zum Wärmeverlust über die entsprechend kleinere Oberfläche. Bei kleinen Tieren erfolgt ein großer Wärmverlust über eine vergleichsweise große Oberfläche bei einer geringen Wärmeproduktion durch das relativ kleine Volumen. Letzteres ist in einer warmen Umgebung nützlich. Hieraus erklärt sich die Abnahme des Körpervolumens (Körpermasse, -größe) des Knutt bei der Erwärmung seines Brutgebietes durch den globalen Klimawandel. (AFB I/II)
Aufgabe 2
Die Überlebensrate adulter Tiere über zwei Jahren liegt im Mittel bei 80 Prozent, unabhängig von der Schnabellänge. Einjährige erwachsene Tiere haben eine rund 20 Prozent geringere Überlebensrate. Diese ist ebenfalls unabhängig von der Schnabellänge. Bei Jungtieren unter einem Jahr besteht eine Abhängigkeit der Überlebensrate von der Schnabellänge. Lediglich juvenile Tiere mit Schnabellängen über 36 Millimeter erreichen Überlebensraten erwachsener Tiere von 60 – 80 Prozent. Eine verringerte Überlebensrate von 30 – 50 Prozent haben Jungvögel mit kürzeren Schnäbeln von unter 35 Millimetern Länge. (AFB I)
Abb. 3 belegt die Abhängigkeit der Überlebensrate der Jungvögel von der Schnabellänge. Auf der Gruppe mit kürzeren Schnäbeln (  35 Millimeter) lastet damit ein starker Selektionsdruck. Die hohe Sterblichkeit von Jungvögeln mit kurzen Schnäbeln reduziert, auch durch ihren fehlenden Beitrag bei der späteren Fortpflanzung, die Größe der Population. (AFB II)
Sollte ein Evolutionsprozess vorliegen, fördert der Selektionsdruck der Klimaerwärmung im arktischen Brutgebiet die Häufigkeit kleinerer Schnäbel in der Population. Dagegen steht die erhöhte Sterblichkeit von Jungtieren mit kürzeren Schnäbeln im afrikanischen Winterquartier. Diese gleicht die transformierende Selektionswirkung (Zunahme des Anteils von Tieren mit kürzerem Schnabel) im Sommerquartier größtenteils aus. (AFB III)
Für den Fall, dass es sich um reine phänotypische Variation handelt, ist keine Veränderung der Schnabellänge in der Knutt-Population zu erwarten. Ohne eine Selektionswirkung ist keine Häufigkeitsverschiebung im Genpool und damit keine Änderung der Schnabellängenverteilung zu erwarten. (AFB III)
Aufgabe 3
Abb. 4 zeigt bei adulten Knutts einen im Vergleich erhöhten Anteil der energiereichen Loripes-Muscheln, der mit der Schnabellänge zunimmt. Juvenile Tiere konsumieren einen geringen Anteil an Loripes, der weitgehend von der Schnabelgröße unabhängig ist. Erklärbar ist dieser Unterschied zum Teil mit der leichten Toxizität der Loripes-Muscheln, an welche die Jungtiere noch nicht angepasst sind. Zentrale Ursache ist...
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Fakten zum Artikel
aus: Unterricht Biologie Nr. 453 / 2020

Honigbienen

Beitrag aus Zeitschrift Unterricht Biologie Abitur & Prüfung Schuljahr 1-13