Fertige ein Diagramm der Populationsentwicklung des Alpensteinbocks im Kanton Graubünden im Zeitraum von 1923 bis 2020 an und beschreibe allgemein die darin erkennbaren Phasen einer Populationsentwicklung. (M 1)

Leite die Fortpflanzungsstrategie des Alpensteinbocks im Vergleich zu der des Gemeinen Holzbocks ab. (M 1)

Vergleiche die Bildung von ATP durch die Atmungskette in braunen Fettzellen bei geschlossenem und geöffnetem UCP-1-Protein auf der Grundlage der chemiosmotischen Theorie. (M 2)

Stelle eine begründete Hypothese auf, warum die Öffnung des UCP-1-Proteins im braunen Fettgewebe zum Wärmehaushalt der Tiere beiträgt. (M 2)

Interpretiere das in Abbildung 2 dargestellte Diagramm. (M 3)

Plane ein hypothesengeleitetes Experiment zum Einfluss der Lichtqualität auf die Vermehrung der Vielwurzeligen Teichlinse. (M 3)

Vergleiche und erkläre die Tiefenverbreitung von Regenbogenforellen im Frühjahr und Sommer auf der Grundlage der in Abbildung 3 gezeigten abiotischen Faktoren. (M 4)

Skizziere eine allgemeine, beschriftete Darstellung einer ökologischen Toleranzkurve und beurteile, ob eine Toleranzkurve zum Faktor Temperatur für die Regenbogenforelle auf der Grundlage der in Abbildung 3 dargestellten Daten erstellt werden kann. (M 4)

Diagramm:

Beschreibung der Phasen:

• lag-Phase: Zunächst verzögertes Populationswachstum durch Einstellung auf die vorliegenden Lebensbedingungen

• log-Phase: Populationswachstum mit maximaler Wachstumsrate unter natürlichen Bedingungen; Abnahme der Wachstumsrate hin zur stationären Phase

• Stationäre Phase: Kein Populationswachstum bei Erreichen der Umweltkapazität, Beginn der Schwankungen um die Umweltkapazität von ca. 1993 bis heute

Eher K-Strategie beim Alpensteinbock im Vergleich zum Gemeinen Holzbock

• Höhere durchschnittliche Körpermasse des Weibchens

• Geringere Anzahl an Nachkommen pro Jahr sowie längere Lebensdauer

• Bezüglich des Eintritts der Geschlechtsreife sind die Unterschiede nicht eindeutig

• Geschlossenes UCP-1-Protein: Aufbau eines Protonengradienten zwischen Matrix und Intermembranraum → Nutzung des Protonenflusses entlang des Gradienten durch die ATP-Synthase zur ATP-Bildung

• Geöffnetes UCP-1-Protein: Abbau des Protonengradienten durch das UCP-1-Protein → verringerte ATP-Bildung

• Hypothese z. B.: Umwandlung der Energie aus dem Protonengradienten direkt in Wärmeenergie statt in chemische Energie (ATP) → Beitrag zum Erhalt der Körpertemperatur bei Kälte

Interpretation z. B.:

Ähnlicher Verlauf bei Zufluss 1 und 2; bei Zufluss 2 Nitratgehalt generell höher → vermutlich intensivere Düngung der an dieses Gewässer angrenzenden Landflächen; bei Beginn der Messung jeweils relativ hoher Nitratgehalt wegen Ausbringung von Dünger am Anfang der Vegetationsperiode.

Maximaler Nitratgehalt jeweils im Monat Juli, z. B. wegen Eintrag durch Starkregen; Nitratgehalt mit Minimum im Juli im Ablauf geringer als Nitrat-Eintrag durch Zuflüsse → Nitrat-Ionen werden im Ökosystem v. a. in der Wachstumsphase im Zeitraum von April bis Juli aufgenommen, z. B. in Proteinen von Pflanzen.

• Hypothese: Stärkere Vermehrung der Vielwurzeligen Teichlinse bei rotem und blauem Licht im Vergleich zu grünem Licht, Begründung über Wirkungsspektrum der Photosynthese;

• Experimentelles Design z. B.: Mehrere Wasserbecken werden mit Licht unterschiedlicher Farbe (rotes, grünes bzw. blaues Licht) bestrahlt, alle anderen abiotischen Faktoren, die Einfluss auf die Vermehrung der Vielwurzeligen Teichlinse nehmen können, z. B. Temperatur oder pH-Wert, werden jedoch konstant gehalten. Eine kleine, definierte Ausgangspopulation der Vielwurzeligen Teichlinse, z. B. bezogen auf eine bestimmte Masse, wird in jedes der Becken eingesetzt. In festgesetzten Zeitintervallen wird in jedem Becken die Masse der Teichlinsenpopulation gemessen und die Werte werden verglichen.

• Vergleich: In beiden Jahreszeiten Begrenzung der Tiefenverbreitung nach unten bis ca. 30 m Wassertiefe; im Sommer zusätzliche Einschränkung der Tiefenverbreitung, da auch Bereiche oberhalb von 15 m Wassertiefe nicht besiedelt werden

• Erklärung: Begrenzung nach unten durch zu geringen Sauerstoffgehalt, zusätzliche Begrenzung im Sommer nach oben durch zu hohe Temperaturen im Oberflächenwasser; Allgemeine Darstellung einer ökologischen Toleranzkurve z. B.:

• Beurteilung: Vollständige Darstellung hier nicht möglich: Temperatur-Minimum nicht ableitbar, da Sauerstoffgehalt in größerer Wassertiefe limitierenden Faktor darstellt.