Unterricht Biologie

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Populationsbiologie

2015

Es steht außer Frage, dass der Zusammenbruch der Sowjetunion zu politischen und sozioökonomischen Umwälzungen führte. Dass sich diese Ereignisse aber auch unmittelbar auf die Populationen von Braunbär, Wildschwein oder Wolf ausgewirkt haben, zeigen die überraschenden Ergebnisse eines internationelan Forscherteams. Obwohl die Populationen der drei Tierarten in den 1980er-Jahren noch gewachsen waren, ist der Bestand von Bären und von Wildschweinen mit dem Ende der Sowjetunion im Jahr 1991 unmittelbar zurückgegangen. Zunehmende Armut, wenig staatliche Kontrolle und Einschnitte in den Ausgaben für den Naturschutz führten vermutlich zu Überjagung und Wilderei und somit zur Reduzierung der Populationen um teilweise bis zu 50 %.
Eine Ausnahme aber bildet der Wolf: Wölfe wurden während der Sowjetzeit verfolgt, ihre Bejagung und die dazugehörige Prämie nach 1991 aber eingestellt. Die Population konnte sich erholen. Der Wolf ist somit der Gewinner der Wende!
Populationen einer Art verändern sich in Raum und Zeit, da sie in Wechselwirkung mit anderen Populationen und mit ihren Lebensräumen stehen. Diese Wechselwirkungen sind sehr vielfältig: Alter, sexuelle Präferenz für bestimmte Merkmale beim Geschlechtspartner, das Vorhandensein bestimmter Geno- und Phänotypen gehören dazu, aber auch biotische oder abiotische Einflüsse. Populationen sind daher nie gleich, sondern schwanken in ihrer Größe – die Anzahl der Individuen verändert sich.
Sind Populationen einer Art unterschiedlichen Umwelteinflüssen ausgesetzt, erschließen einzelne Gruppen einer Population aufgrund von Mutationen neue Habitate. Ist zusätzlich der Genfluss zwischen ihnen gering, können aus Populationen letztendlich neue Arten entstehen. Die Diversität von Populationen einer Art trägt somit erheblich zu deren Erhaltung (Ökologie) und gleichzeitig zu deren Weiterentwicklung (Evolution) bei.
Die enge Verknüpfung der Populationsbiologie mit evolutionsbiologischen und ökologischen Grundsatzfragen verdeutlicht die vorliegende Ausgabe von Unterricht Biologie an unterrichtspraktischen Beispielen aus Fauna und Flora.
Ihre Redaktion Unterricht Biologie

Simon, Uwe Karsten : Populationsbiologie Von der Vielfalt des Lebens in Raum und Zeit (Basisartikel , S.2–9)
Wie setzen sich Gruppen von einer Art zusammen? Wie entwickeln sich diese Populationen in Zeit und Raum? Der Basisartikel gibt anhand von aktuellen Beispielen Antworten auf die elementaren Fragen der Populationsbiologie. Dabei wird deutlich, dass die Populationsbiologie eng verknüpft ist mit evolutionsbiologischen, medizinischen und ökologischen Grundsatzfragen und sich bei der Suche nach Antworten modernster Methoden wie Genomsequenzierung und Computersimulation bedient.

Enzinger, Sonja : Bienen in Gefahr! (Unterrichtsmodell Sekundarstufe I , S. 10–15)
Weltweit sterben die Bienenvölker. Umweltschutzverbände und Regierungen schlagen Alarm. Die SchülerInnen lernen Parasiten, Monokulturen und Pflanzenschutzmittel als Ursachen für das Massensterben kennen, setzen sich mit der Funktion von Bienen zur die Produktion von Nahrungsmitteln auseinander und entwickeln Strategien zum Schutz der heimischen Bienenvölker.

Probst, Wilfried : Eine Art mit vielen Farben: Genaustausch bei der Luzerne (Unterrichtsmodell Sekundarstufe I , S. 16–21)
Blau, violett, grünlich oder gelb – die Blütenfarbe der Luzerne ist sehr variabel. Bei diesen Hybriden bestimmt der Genanteil des Sichelklees über die Blütenfarbe der Individuen. Anhand dieses Beispiels lernen die SchülerInnen den Genfluss zwischen Populationen kennen, erklären die Möglichkeiten der Artbildung durch Polyploidisierung und diskutieren abschließend die Bedeutung des Genflusses für die Gefahren durch gentechnisch veränderte Nutzpflanzen.

Scherrmann, Christina und Eichberg, Carsten : Schafe als Artenschützer (Unterrichtsmodell Sekundarstufe II , S. 35–40)
Die Vernetzung von Graslandhabitaten und deren Offenhaltung bilden eine wichtige Grundlage für die Erhaltung der pflanzlichen Artenvielfalt und somit für den Artenschutz. Am Beispiel von Schafen lernen die SchülerInnen, dass domestizierte Huftiere zur Erhaltung bedrohter Pflanzenarten eingesetzt werden. Sie verstehen, welche ökologischen Mechanismen dahinter stecken und wie sie ineinandergreifen. Abschließend erkennen sie, dass extensive Beweidung von Offenland trotz der ökologischen Vorteile heute schwer realisierbar ist

Steinlein, Tom : Die Vermessung von Pflanzen (Unterrichtsmodell Sekundarstufe I/II , S. 28–34)
Jede Pflanze braucht Platz zum Wachsen und geht daher lieber auf Abstand zu anderen Pflanzen. Die SchülerInnen nehmen im Freiland Vegetationsmuster von Gänseblümchen oder Eschen auf, beschreiben diese mithilfe mathematischer Methoden und setzen diese mit den jeweiligen Standortparametern in Beziehung.

Ostersehlt, Dörte und Thiel, Andra : Die vielen Feinde der Blattlaus (Unterrichtsmodell Sekundarstufe I/II , S. 22–27)
Zur biologischen Bekämpfung von Blattläusen werden unterschiedliche Insekten kommerziell angeboten: Marienkäfer, Florfliegen, Schlupfwespen, Gallmücken oder Wanzen. In einem Simulationsspiel erkennen die SchülerInnen die Muster der Lotka-Volterra-Modelle, analysieren den Einfluss von Konkurrenz zwischen Prädatoren auf die Populationsdichten aller beteiligten Arten und simulieren die Auswirkungen eines Neobionten, dem asiatischen Marienkäfer, auf das Wachstum heimischer Populationen. (https://www.friedrich-verlag.de/shop/mwdownloads/download/link/id/13181/ )

Remmele, Martin, Grabow, Martin und Martens, Andreas : Unter Manipulationsverdacht (Unterrichtsidee , S. 41–43)
Das Betrachten der Wechselwirkung zweier Arten ist ein Kernbereich der Popuationsbiologie. Anhand eines Beispiels aus der heimischen Fauna untersuchen die SchülerInnen das Verhältnis eines Parasiten (Kratzwurm) zu seinem Zwischenwirt (Flohkrebs) mittels quantitativer Methoden. Aus den so gewonnen Daten können ziehen sie abschließend eigene Schlüsse über die Ausmaße der Zusammenhänge von Kratzwurm-, Amphipoden- und Wirbeltierpopulationen.

Sefc, Kristina : Aufgabe pur: Buntbarsche im Tanganjikasee (Serie , S. 44–46)
In den ostafrikanischen Seen ist nicht nur eine große Zahl unterschiedlicher Arten entstanden, sondern darüber hinaus gliedern sich viele Arten in geographische Varianten. Die SchülerInnen wiederholen die Mechanismen, die zur Artbildung führen, analysieren die phänotypische und die genetische Differenzierung verschiedener Buntbarschpopulationen aufgrund von Habitatbarrieren und übertragen ihre Erkenntnisse auf Salamanderpopulationen.

Menke, Kirsten : Aufgabe pur: Klippenschwalben an Autobrücken – (k)eine natürliche Selektion? (Serie , S. 45–46)
Klippenschwalben haben für sich an Straßenbrücken neue Nistmöglichkeiten erschlossen. Allerdings fielen viele an- und abfliegende Vögel dem Straßenverkehr zum Opfer. Aus Ergebnisdiagramme leiten die SchülerInnen den Einfluss des Selektionsfaktors „Auto″ auf Form und Länge der Schwalbenflügel ab.