Simulation (Excel): Ökosystem

Eine Simulation mit Excel (für den Informatik Unterricht). Einige Sachen sind auf der Seite hier zu lesen, der Rest steht hier zum Download bereit: Link

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a) Betrachtung der Problemstellung

Wälder sind komplexe Ökosysteme. In einem ökologischem System eines Eichenmischwaldes leben verschiedene Populationen, welche in Beziehung zueinander stehen.

Wie in jedem Ökosystem sind dies Produzenten, die organische Stoffe aus anorganischen Stoffen und Energie (Sonnenlicht, chemische Energie) aufbauen, welche in erster Linie Pflanzen und autotrophe Bakterien sind, Konsumenten, die sich von den Produzenten oder anderen Konsumenten ernähren (insbesondere Tiere einschließlich des Menschen) und dabei Kohlenstoffdioxyd und mehr oder weniger nahrhafte und energiereiche organische Substanz abgeben (Urin, Kot, Körperabrieb und Leichen) und Destruenten, welche die (meist abgestorbenen) Produzenten und Konsumenten sowie deren Ausscheidungen abbauen und zuletzt mineralisieren, also wieder in abiotische Stoffe zurückführen. Dies sind insbesondere Bakterien und Pilze, aber auch Bodenwürmer (z.B. Nemathoden und Oligochaeten) und Protozoen. Dieses ökologische System befindet sich ohne das Einwirken des Menschen im Gleichgewicht.

In jedem ökologischen System bilden sich Nahrungsnetze heraus, welche exemplarisch Auskunft über die Gesundheit des gesamten Systems geben.

Zu einem solchen gehören z.B. Eichen, und Raupen, Kohlmeisen. Eichhörnchen, Baummarder, Habichte und Uhus, welches dann wie folgendes aussieht:

[Bild gibts in der Datei, die ihr downloaded]

Eichen stellen die Produzenten dieses Netzes dar. Sie sind eine Gattung von Laubgehölzen aus der Familie der Buchengewächse (Fagaceae). Die Eicheln dienen verschiedenen Tieren als Nahrung und werden von ihnen verbreitet. Eichen wachsen bei mittleren Temperaturen, viel Licht und gemäßigtem bis hohen Niederschlag. Bis eine Eiche jedoch genug Eicheln wirft um eine Fortpflanzungchance zu haben vergehen ca. 20 Jahre . Eichen können Hunderte von Jahren alt werden, sie erreichen diese alter aber selten durch Schädlingsbefall und Platzmangel.

Diese werden durch Eichenprozessionsspinner befallen. Sie lieben Wärme und Trockenheit. Die Raupe ist schwarz-grau, 2 – 4 cm lang, mit dichter, heller Behaarung. Sie sammeln sich in Gespinsten mit einem Durchmesser von 10 – 20 cm, die Anfang Juni sichtbar sind. Die Eichenprozessionsspinner ziehen nachts wie in einer Prozession zu ihren Fressplätzen in der Baumkrone und kehren morgens wieder zurück zu ihrem Gespinst. Sie fressen nur nachts an den Blättern. Die Fressphase dauert bis zum Juli. Nach der Verpuppung im Herbst bleiben die abgebrochenen Haare zusammen mit Hautresten und Kot im Gespinst zurück. Die Falter schlüpfen Ende Juli/August und legen ihre unscheinbaren Eier in die Baumkronen ab, wo das Gelege überwintert. – Eine Gefahr für die Eichen besteht jedoch nicht übermäßig. Als weiteres Tier ist die Kohlmeise vertreten, welche sich von Raupen ernährt.

Die Kohlmeise (Parus major) ist eine Vogelart aus der Familie der Meisen (Paridae). Sie ist die größte und häufigste Meise in Europa. Die Kohlmeise ist ein Generalist und ernährt sich hauptsächlich von Insekten, im Herbst und Winter aber auch von Samen und Nüssen. Der Nahrungserwerb erfolgt eher in den unteren Ästen, in der Nähe des Baumstamms und häufig auf dem Boden. Die Kohlmeise geht in der Regel eine monogame Saisonehe ein: die Partner verpaaren sich zu Saisonbeginn und bleiben dann für die Brutsaison zusammen. Das Durchschnittsalter brütender Vögel betrug in einer Studie ca. 1,7 Jahre. Mehrere freilebende Individuen erreichten 10 und 11 Jahre. Der älteste beringte Vogel, der bisher gefunden wurde, war mindestens 15 Jahre alt. Durch Fressfeinde wird das Durchschnittsalter jedoch auf 5-7 Jahre gesenkt. Das Weibchen brütet zweimal im Jahr (bei Zerstörung oder Aufgabe des Nestes kann es auch noch eine Ersatzbrut geben) zwischen März und Juni meist 6-12 weiße Eier, mit roten Flecken, aus. Die Population dieser wird beispielsweise durch das Eichhörnchen, welche die Eier fressen, gemindert.

Die Eichhörnchen (Sciurus) bilden eine Gattung von Baumhörnchen (Sciurini). Es handelt sich um kleine Nagetiere mit einem buschigen Schwanz, die in vielen Ländern der Welt vorkommen. Die in Mitteleuropa bekannteste Art – “das” Eichhörnchen schlechthin – ist das Europäische Eichhörnchen. Ihre Nahrung besteht aus Baumsamen, -früchten, Pilzen und Insekten, aber auch wie schon erwähnt aus Vogeleiern und Jungvögeln. Im Herbst legen sie einen Vorrat an Nüssen und Baumsamen an. Europäische Eichhörnchen sind lebhaft, tagaktiv und können sechs bis sieben Jahre in der Wildnis leben. Das europäische Eichhörnchen ist nach dem ersten Lebensjahr geschlechtsreif. Ihre Paarungszeit ist im ausgehenden Winter (Frühjahr), wobei das Männchen das Weibchen oftmals viele Tage kreuz und quer durch deren Gebiet jagt (Balz). Noch vor der Geburt vertreibt das Weibchen alle Männchen vom Nest. Ihre Tragzeit beträgt 38 Tage. Somit wirft das Weibchen zum ersten Mal im Frühjahr. Im Jahr wirft das europäische Eichhörnchen ein bis drei mal 2 bis 5 Junge. Fressfeinde der Eichhörnchen sind in erster Linie Greifvögel und kleinere Raubtiere wie Marder.

Der Baummarder oder Edelmarder (Martes martes) ist eine Raubtierart aus der Gattung der Echten Marder innerhalb der Familie der Marder (Mustelidae). Sie können sehr gut klettern und springen, wobei sie bis zu 4 Meter überwinden können. Sie legen in ihrem Revier einige Nester an, vorrangig in Baumhöhlen, manchmal aber auch in verlassenen Eichhörnchenkobeln oder Greifvogelnestern. In diese Ruheplätze ziehen sie sich tagsüber zurück, in der Dämmerung und der Nacht begeben sie sich auf Nahrungssuche. Baummarder sind Allesfresser, bevorzugen jedoch kleine Säugetiere (zum Beispiel Wühlmäuse und eben Eichhörnchen) sowie Vögel und deren Eier. Sie nehmen aber auch Reptilien, Frösche, Schnecken, Insekten und Aas zu sich. Früchte, Beeren und Nüsse können insbesondere im Spätsommer und Herbst einen Teil ihrer Nahrung ausmachen. Seine Beute tötet er durch einen Biss in den Nacken, im Spätsommer und Herbst legt er auch Nahrungsvorräte für die kalte Jahreszeit an. Junge Baummarder sind bei der Geburt etwa 10 Zentimeter lang. Meistens befinden sich drei Junge im Wurf. Sie bleiben acht Wochen lang im Nest, bevor sie umherzuklettern beginnen. Mit 12 bis 16 Wochen sind sie selbständig, bleiben aber manchmal noch bis zum nächsten Frühling in der Nähe der Mutter. Im zweiten Lebensjahr, mit rund 14 Monaten, werden sie geschlechtsreif, pflanzen sich aber oftmals erst im dritten Lebensjahr das erste Mal fort. Baummarder können bis zu sechzehn Jahren alt werden.

Ein Fressfeind ist der Habicht (Accipiter gentilis). Er ist eine Greifvogelart, die zur Familie der Habichtartigen (Accipitridae) gehört. Habichte ernähren sich in ihrem gesamten Verbreitungsgebiet fast ausschließlich von kleinen bis mittelgroßen Vögeln und Säugetieren. Habichte machen eine Jahresbrut, die Eiablage erfolgt in Mitteleuropa meist Mitte März bis Anfang Mai, die Gelegegröße beträgt ein bis fünf, meist zwei bis vier Eier. Die Jungvögel schlüpfen nach einer Brutzeit von 37 bis 39 Tagen. Im Vergleich zu anderen Greifvogelarten sind nestjunge Habichte untereinander sehr friedlich, Verluste durch Geschwistertötungen sind daher sehr selten. Die Jungvögel sind mit etwa 40-45 Tagen flügge. Sie verlassen drei bis sechs Wochen nach dem Ausfliegen das elterliche Revier. Der Uhu ist der Endkonsument, denn ihm fallen sowohl Habichte und Baummarder, als auch Kohlmeisen und Eichhörnchen zum Opfer.

Der Uhu (Bubo bubo) ist eine Vogelart aus der Gattung der Uhus (Bubo), die zur Ordnung der Eulen (Strigiformes) gehört. Der Uhu ist ein nächtlicher Jäger, der sich mit der Dämmerung auf Jagd begibt, etwa nach Mitternacht eine Jagdpause einlegt und dann bis zur Morgendämmerung weiterjagt. Jagdaktivitäten während des Tages zeigt er nur während Hungerperioden Uhus ernähren sich in erster Linie von kleinen bis mittelgroßen Säugern und Vögeln Jedes 5. Uhupaar schreitet allerdings nicht zur Brut – das kann beispielsweise auf nicht ausreichend vorhandene Beute zurückzuführen sein. Die Küken schlüpfen nach 34 Tagen. Sicher Gehen, Springen und Klettern können Uhujunge allerdings erst mit vier bis fünf Wochen. Die Eltern versorgen ihre Nachkommenschaft bis zu einem Alter von etwa 5 Monaten. Das erste Lebensjahr erleben jedoch durchschnittlich nur drei von 10 Junguhus. Wenn auch die Sterblichkeitsrate der Junguhus während ihres ersten Lebensjahres 70% beträgt, können die Uhus, die diese kritische Phase überleben, ein beachtliches Lebensalter erreichen. Aufgrund von Beringungen konnte als maximales Lebensalter bisher 27 Jahren bei in freier Wildbahn lebenden Uhus nachgewiesen werden.

Doch dieses Ökosystem ist durch Umweltwelteinflüsse, wie zum Beispiel Größe des Lebensraums, Niederschlag und Krankheiten, Schwankungen unterworfen. Außerdem beeinflusst der Mensch durch Umweltverschmutzungen, Schädlingsbekämpfung und Wilderei das ökologische System. Bis zu welchem Grad kann sich das ökologische System im Gleichgewicht halten und zu welchem Zeitpunkt wird es durch den Menschen zerstört?
[Häufig aus Wikipedia zitiert]
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