Aufgabe Teilaufgaben 3–5 - Stoffkreisläufe und Einfluss d… · Abitur NRW Biologie LK · Seetang-Wälder 2025

Seetang-Wälder

Seetang-Wälder finden sich weltweit als artenreiche Lebensräume an Küsten mit gemäßigten Wassertemperaturen. Riesige, bis zu 70 m lange Braunalgen bilden unter Wasser die Grundlage regenwaldähnlicher Lebensgemeinschaften.

Material 1: Nahrungsbeziehungen im Seetang-Wald

In Meeres-Ökosystemen wie einem Seetang-Wald spielen Seeotter eine Schlüsselrolle. Wegen ihres dichten, weichen Fells wurden sie beinahe ausgerottet. Heute stehen sie unter strengem Schutz. Ihre Bestände sinken trotzdem in manchen Bereichen, z. B. weil sie vermehrt von Schwertwalen gefressen werden.

Die Seeotter fressen Schnecken, die den Bewuchs aus einzelligen Algen von Steinen abraspeln. Außerdem konsumieren die Seeotter auch Seeigel, die sich von Seetang und riffbildenden Kalkalgen ernähren.

Dort, wo die Seeotter verschwunden sind, vernichten die nun massenhaft auftretenden Seeigel zuerst die Seetang-Wälder, indem sie nachwachsende Tange fressen. Wenn diese leicht zugängliche Nahrung erschöpft ist, weichen die Tiere auf Kalkalgen aus. Neben den Seeottern können nur wenige Tiere, wie z. B. der Hummer, die stachelige Abwehr der Seeigel überwinden und sich von ihnen ernähren.

(in Anlehnung an: Lingenhöhl, 2020)

Material 2: Temperatureinfluss auf den Seetang-Wald

Im Osten Tasmaniens ist die Temperatur an der Meeresoberfläche viermal so stark angestiegen wie im weltweiten Durchschnitt. Inzwischen erwärmt sich dort das Wasser im Sommer auf 18 °C. Das führt zu einem starken Rückgang der Seetang-Wälder. Diese Entwicklung begann Mitte des 20. Jahrhunderts und beschleunigte sich in den frühen 1990er Jahren.

Riesentang ( Macrocystis pyrifera) ist auf kühles, mineralstoffreiches Wasser angewiesen. Er wächst erst ab 5 °C Wassertemperatur, am besten bei 10 °C bis 15 °C. Verschiedene Studien zeigen, dass ab 20 °C Wassertemperatur die Vermehrung des Riesentangs deutlich gehemmt wird und ab 23 °C der Tang seine Blätter abwirft.

(in Anlehnung an: Johnson et al., 2011, p. 17–32, Bland, 2017, S. 2., S. 3.)

Material 3: Kalkalgen

Kalkalgen sind fotosynthetisch aktive Organismen. Sie wandeln zudem in Wasser gelöstes Kohlenstoffdioxid (CO 2) in festen, kaum wasserlöslichen Kalk (Calciumcarbonat, CaCO 3) um. Dieser Kalk bildet Skelette oder Kalkkrusten. Auch nach dem Tod der Algen bleibt dieses Kalkgerüst als unlöslicher Kalk bestehen. So bauten sich über tausende Jahre hohe Riffe auf. Da die Kalkalgen vor allem am Außenrand dieser Riffe siedeln, können diese immer weiter anwachsen. Die Kalkalgen schützen und verfestigen so die Riffe, die Lebensraum für zahlreiche andere Organismen bieten, wie z. B. den Seetang, der darauf haftet.

(in Anlehnung an: Schlichter, 1998, p. 13–27)

Material 4: Laborexperimente mit Kalkalgen

Seeigel richten unter den Kalkalgen heute größere Schäden an als in früheren Jahrzehnten. Um die Gründe zu erforschen, führte man Laborexperimente durch, deren Ergebnisse in Abbildung 1 dargestellt sind. Das Algenskelett wurde bei einer Wassertemperatur von 6,5 °C und verschiedenen atmosphärischen CO 2 -Partialdrücken untersucht. Der atmosphärische CO 2 -Partialdruck (pCO 2) entspricht dem CO 2 -Anteil am Gesamtvolumen der Luft. Neben dem vorindustriellen CO 2 -Partialdruck von 340 µatm wurde in einem zweiten Ansatz der gegenwärtige CO 2 -Partialdruck von 470 µatm untersucht. Im dritten Ansatz wurde der CO 2 -Partialdruck auf den Wert von 850 µatm erhöht, der voraussichtlich in naher Zukunft erreicht wird.

Eine Erhöhung des CO 2 -Partialdrucks in der Atmosphäre führt im Wasser zu einer vermehrten Bildung von Kohlensäure, die den gebildeten Kalk lösen kann.

Material 5: Aussichten für das Ökosystem Seetang-Wald

In den letzten Jahrzehnten erwärmte sich das Meer vor den Küsten Australiens und Tasmaniens um 1,6 °C. Parallel dazu verschwanden die üppigen Seetang-Wälder an vielen Standorten dieser Küstenregionen nahezu vollständig. Seetang, der bisher große Teile der Meeresoberflächen in Küstennähe bedeckte, starb im warmen, mineralstoffarmen Wasser ab. Zeitgleich verstärkt auftretende Seeigelpopulationen fraßen die verbliebene Vegetation größtenteils ab, so dass Wissenschaftler schon von einer „Seeigel-Wüste“ sprechen – trostlosen Meeresgebieten, die weitgehend frei von Leben sind.

In diesem Zusammenhang wird folgende These diskutiert: „Wenn ein Gebiet erst mal in eine Seeigel-Wüste umgekippt ist, gibt es faktisch keine Chance auf eine Erholung.“

(in Anlehnung an: Bland, 2017)

3

Stellen Sie schematisch den Kohlenstoffkreislauf im Seetang-Wald unter Berücksichtigung der Kalkalgen dar (M 1, M 3, M 4).

[6 BE]

4

Fassen Sie die in Abbildung 1 dargestellten Laborexperimente zusammen und erklären Sie diese (M 3, M 4).

[12 BE]

5

Diskutieren Sie die in Material 5 zitierte These zur Zukunft der „Seeigel-Wüste“ (M 1 bis M 5).

[9 BE]