Aufgabe 2 bis 4 - Umweltfaktoren und ökologische Nische · Abitur NRW Biologie LK · Ostsee 2025

Hering und Sprotte im Lebensraum Ostsee

Die Ostsee ist in einem ökologisch kritischen Zustand. Sie unterliegt sowohl den klimatischen Veränderungen als auch dem Nutzungsdruck durch den Menschen. Forschende verzeichnen Veränderungen in den Fischbeständen und untersuchen daher deren Ursachen.

Material 1: Leben in der Ostsee

In aquatischen Ökosystemen wie der Ostsee findet man im Wasser viele schwebende Kleinstlebewesen, das sogenannte Plankton. Das Phytoplankton besteht aus Fotosynthese betreibenden pflanzlichen Organismen und das Zooplankton aus tierischen Organismen. Das Auftreten des Phytoplanktons ist temperaturabhängig. Die Menge an Phytoplankton schwankt im Jahresrhythmus.

Die Ostsee ist durch eine geringe Artenvielfalt gekennzeichnet. Abbildung 1 zeigt ein Nahrungsnetz von Lebewesen in der Ostsee.

Material 2: Hering und Sprotte

Der Atlantische Hering ist ein Schwarmfisch, der bis zu 45 cm lang und 25 Jahre alt werden kann. Die dichten Schwärme sind tagsüber in Meeresbodennähe zu finden. Sie lösen sich nachts auf und die Fische folgen dem Plankton, von dem sie sich ernähren, an die Oberfläche. Man unterscheidet beim Atlantischen Hering zwei Unterarten, von denen eine im Herbst und die andere im Frühjahr laicht.

Heringe sind ausgesprochen salztolerant, präferieren aber einen hohen Salzgehalt. Sie laichen jedoch auch noch bei einem geringen Salzgehalt. Bei geringem Salzgehalt wachsen die Larven allerdings sehr langsam. Heringe bevorzugen kühleres Wasser. Die jahreszeitliche Änderung der Wassertemperatur signalisiert den Fischen den Beginn der Laichzeit. Die Heringsweibchen laichen je nach Unterart im Herbst in 40 bis 70 m Tiefe oder im Frühjahr in geringeren Wassertiefen in Küstennähe. Ihre befruchteten, klebrigen Eier sinken auf Unterwasserpflanzen, Felsen oder Kies ab. Die Larven schlüpfen abhängig von der Wassertemperatur nach 10 bis 40 Tagen. Sie bewegen sich in höhere Wasserschichten und fressen dort vor allem das reichlich vorhandene Phytoplankton und später das ebenfalls ausreichend vorhandene Zooplankton.

Die Europäische Sprotte ist ein Schwarmfisch, der nur 16 cm groß wird und ca. 6 Jahre lebt. Tagsüber halten sich die Schwärme am Meeresboden auf. Die Schwärme lösen sich nachts auf und die Fische folgen dem Plankton, von dem sie sich ernähren, an die Oberfläche.

Sprotten präferieren niedrige Salzgehalte. Die Laichgebiete der Sprotten liegen in Küstennähe, in einer Tiefe von etwa 10 bis 20 m. Der Laich schwebt im Wasser und nach etwa einer Woche schlüpfen die Larven, die sich überwiegend von Fotosynthese betreibenden Kieselalgen ernähren. Der Fortpflanzungserfolg der Sprotten wird im Frühjahr durch hohe Wassertemperaturen und milde Winter gefördert.

Material 3: Einfluss von Algenarten auf die Sterblichkeit von Heringseiern

Der Greifswalder Bodden in der südwestlichen Ostsee ist ein Flachwasserbereich mit Süßwassereinleitung, der im Frühjahr als „Kinderstube des Herings“ bezeichnet wird. Bei Untersuchungen wurde ein Rückgang der Populationsdichte bei der im Flachwasser laichenden Unterart des Atlantischen Herings festgestellt.

Ein Forscherteam widmete sich daher im Jahr 2016 dem Einfluss von zwei Makroalgenarten, Ulva intestinalis und Pylaiella littoralis, auf den Atlantischen Hering. Makroalgen sind mehrzellige Algen. Ihre Länge reicht von wenigen Millimetern bis zu 60 m. Insbesondere die Alge P. littoralis profitiert von warmen Temperaturen und hohem Mineralstoffgehalt des Wassers. Beide Algenarten waren in den vergangenen Jahren immer früher im Jahr aufgetreten und als Laichgrund zur Zeit der Eiablage der Heringe verwendet worden. Zeitgleich wurde eine immer höhere Sterblichkeit der Heringseier beobachtet.

Die Forschenden nutzten für ihre Untersuchungen Aquarien mit verschiedenen Ansätzen (Abb. 2). Diese wurden mit Wasser aus dem Greifswalder Bodden versorgt und die abiotischen Faktoren unter nahezu konstanten, natürlichen Bedingungen gehalten. Das Forscherteam gab die gleiche Anzahl an Heringseiern in die Aquarien.

Die Anzahl der lebenden Eier in den verschiedenen Aquarien wurde zu Beginn des Experiments als Referenzwert, nach der Hälfte der Entwicklungszeit und kurz vor dem Schlüpfen am Ende der Entwicklungszeit ermittelt (Abb. 3).

Material 4: Lebensraum Ostsee und der Klimawandel

Der Salzgehalt in der Ostsee ist im Oberflächenwasser geringer als im Tiefenwasser und ist abhängig von verschiedenen Bedingungen. Zahlreiche Flüsse wie z. B. die Oder, münden in die Ostsee und leiten so Süßwasser ein. Dem Süßwassereinstrom steht bei Herbst- und Winterstürmen ein Salzwassereinstrom aus der Nordsee in die Ostsee gegenüber. Der Einstrom von Salzwasser in die Ostsee verteilt sich je nach Sturmlagen sehr ungleichmäßig über die Monate und Jahre. Große Mengen an Salzeinträgen innerhalb kurzer Zeiträume sind selten und fanden zuletzt vor einigen Jahren statt. Wissenschaftler nehmen an, dass durch die zunehmenden Starkregenereignisse der Salzgehalt der Ostsee zukünftig weiter sinken wird.

Aufgrund des Klimawandels hat sich auch die Temperatur des Oberflächenwassers der Ostsee im Laufe der letzten Jahre geändert (Abb. 4).

2

Erklären Sie das gemeinsame Vorkommen von Hering und Sprotte in der Ostsee unter Berücksichtigung ihrer jeweiligen ökologischen Nischen (M 1, M 2). [9 BE]

3

Werten Sie die Ergebnisse des Experiments aus (M 3). [9 BE]

4

Begründen Sie die Notwendigkeit des in Abbildung 2 dargestellten Kontrollversuchs (M 3). [5 BE]