Aufgabenkultur SINUS Bayern Biologie Gymnasium Jgst. 10 Die ökologischen Fähigkeiten von Erlen Die Aufgabe zielt im fachlichen Bereich allgemein auf die Erarbeitung ökologischer Zusammenhänge. Besonderes Augenmerk wird auf die spezielle Symbiose zwischen stickstofffixierenden Bakterien und Erlen gelegt. Die Schülerinnen und Schüler erschließen sich die Textinformationen mit abgestuften Lesetechniken, als Sozialformen bieten sich Einzelund Partnerarbeit an, auch in Kombination mit kooperativen Arbeitsformen wie dem Think- Pair-Share. Ziele Fachwissen: Organismen stehen in Wechselwirkung zu ihrer Umwelt. Dabei greifen abiotische und biotische Faktoren ineinander. Kommunikation: Die Schüler/innen entnehmen Informationen aus Fachtexten und setzen sie in einfache Diagramme um. Hinweise zum Einsatz im Unterricht Zeitbedarf ca. 30-40 Min. Erforderliches Vorwissen Abiotische und biotische Faktoren Abb. 1: Alnus glutinosa Materialliste Je Schüler/in ein Informations- (M1) und ein Arbeitsblatt (M2) Ablauf Die Schüler/innen führen die Arbeit selbständig durch. Eine Besprechung der Zwischenergebnisse nach Aufgabe 4 kann sinnvoll sein; die Aufgaben 5 und 6 können auch als Hausaufgabe gestellt werden. Die Aufgabe eignet sich gut als Abschluss des Kapitels Abiotische und biotische Faktoren. Verfasser: Johann Staudinger, Holbein-Gymnasium Augsburg Bildnachweis: Abb. 1 aus Wikipedia (Beitrag Schwarz-Erle); Originalquelle: Otto Wilhelm Thomé: Flora von Deutschland, Österreich und der Schweiz. Gera 1885 Anlagen: Arbeitsblätter M1 und M2 und Lösungsvorschlag M3 1/1
M1 Einheimische Erlen (Informationsblatt) Erlen sind weitgehend auf die Nordhalbkugel begrenzte Bäume und mit weltweit etwa 35 Arten in Europa, Asien und Nordamerika vertreten. In Mitteleuropa kommen drei Arten, die Grün-, Grau- und Schwarz-Erle, vor. Erlen sind sommergrüne Sträucher oder niedrige Bäume. Sie verlieren im Herbst ihre noch grünen Blätter, ohne wie die meisten anderen Pflanzen Proteine abzubauen und in Stamm und Wurzeln einzulagern. Sie sind oft Pionierpflanzen an Standorten, die durch natürlichen wie menschlichen Einfluss ohne Pflanzenbewuchs sind (beispielsweise nach Zerstörung durch Lawinen). Häufig findet man Erlen auch an Rändern von Gebirgsbächen. Diese beiden Biotoptypen gelten als eher schlecht versorgt mit Mineralstoffen, was vor allem für die leicht löslichen Stickstoffsalze (Nitrate) gilt. Gelegentlich lassen sich im Bereich von Erlengebüschen Brennnesseln finden, die ansonsten nur an gut mit Stickstoffverbindungen versorgten Stellen anzutreffen sind. Die Grau-Erle wächst bevorzugt in Höhen bis 1800 m Höhe und besiedelt dabei z. B. Bach- und Flussbette mit reichlich Kalkschotter (etwa auch das obere Lechtal). Die Schwarz-Erle wächst nur bis auf eine Höhe von etwa 1200 Meter, sie geht auch in leicht moorige Gebiete mit sauren Gewässern. Das Vorkommen der Grün-Erle schließlich ist weit gestreut von den Tallagen bis in 2800 m Höhe. Sie bevorzugt dabei Gebiete mit saurem Ausgangsgestein. Abb.: Alnus glutinosa (aus Wikipedia, Beitrag Schwarz-Erle; Originalquelle: Otto Wilhelm Thomé: Flora von Deutschland, Österreich und der Schweiz. Gera 1885) Alle Erlen sind einhäusig getrenntgeschlechtig, d. h. sowohl weibliche als auch männliche Blüten werden in getrennten zapfen- bzw. kätzchenartigen Blütenständen auf derselben Pflanze angelegt. Die Bestäubung erfolgt durch den Wind. Im Wurzelbereich der Erlen findet man Verdickungen. Deren mikroskopische Untersuchungen zeigen, dass sie von Actinomyceten der Gattung Frankia (fadenförmig wachsende Bakterien) besiedelt sind. Gefahren für die Erlen durch Tiere bestehen kaum, lediglich in jungen Jahren kann auf sehr sonnigen Flächen ein Befall mit einer speziellen Insektenart, dem Erlenwürger, zu Problemen führen. Wenn die jungen Schwarzerlen nämlich erst einen Durchmesser von 3-5 cm erreicht haben, kann das Bohren von Gängen durch die relativ großen Larven des Erlenwürgers dazu führen, dass das verbleibende Holz nicht ausreicht, größeren Belastungen standzuhalten: Die jungen Bäumchen können dann sehr leicht abbrechen.
M2 Einheimische Erlen (Aufgabenblatt) 1. Markiere im Text alle Hinweise auf abiotische Faktoren mit gelber und diejenigen auf biotische Faktoren mit grüner Farbe. 2. Erstelle die Toleranzkurven von Grau- und Schwarzerle für den abiotischen Faktor Feuchtigkeit. 3. Beschreibe kurz die Bedeutung des Stickstoffs für das Wachstum eines Organismus. 4. Entwickle aus dem Material eine begründete Hypothese für die Tatsache, dass Erlen im Herbst ihre Blätter im grünen Zustand verlieren. Stelle das Ergebnis in Form eines Pfeildiagramms dar, das die Arten Erle, Frankia und Brennnessel umfasst. 5. Charakterisiere das Verhältnis zwischen Erle und Erlenwürger. 6. Bewerte aus ökologischer Sicht die aufgezeigten Fähigkeiten von Erlen.
M3/1 Einheimische Erlen (Lösungsvorschlag) Erlen sind weitgehend auf die Nordhalbkugel begrenzte Bäume und mit weltweit etwa 35 Arten in Europa, Asien und Nordamerika vertreten. In Mitteleuropa kommen drei Arten, die Grün-, Grau- und Schwarz-Erle, vor. Erlen sind sommergrüne Sträucher oder niedrige Bäume. Sie verlieren im Herbst ihre noch grünen Blätter, ohne wie die meisten anderen Pflanzen Proteine abzubauen und in Stamm und Wurzeln einzulagern. Sie sind oft Pionierpflanzen an Standorten, die durch natürlichen wie menschlichen Einfluss ohne Pflanzenbewuchs sind (beispielsweise nach Zerstörung durch Lawinen). Häufig findet man Erlen auch an Rändern von Gebirgsbächen. Diese beiden Biotoptypen gelten als eher schlecht versorgt mit Mineralstoffen, was vor allem für die leicht löslichen Stickstoffsalze (Nitrate) gilt. Gelegentlich lassen sich im Bereich von Erlengebüschen Brennnesseln finden, die ansonsten nur an gut mit Stickstoffverbindungen versorgten Stellen anzutreffen sind. Die Grau-Erle wächst bevorzugt in Höhen bis 1800 m Höhe und besiedelt dabei z. B. Bach- und Flussbette mit reichlich Kalkschotter (etwa auch das obere Lechtal). Die Schwarz-Erle wächst nur bis auf eine Höhe von etwa 1200 Meter, sie geht auch in leicht moorige Gebiete mit sauren Gewässern. Das Vorkommen der Grün-Erle schließlich ist weit gestreut von den Tallagen bis in 2800 m Höhe. Sie bevorzugt dabei Gebiete mit saurem Ausgangsgestein. Abb.: Alnus glutinosa (aus Wikipedia, Beitrag Schwarz-Erle; Originalquelle: Otto Wilhelm Thomé: Flora von Deutschland, Österreich und der Schweiz. Gera 1885) Alle Erlen sind einhäusig getrenntgeschlechtig, d. h. sowohl weibliche als auch männliche Blüten werden in getrennten zapfen- bzw. kätzchenartigen Blütenständen auf derselben Pflanze angelegt. Die Bestäubung erfolgt durch den Wind. Im Wurzelbereich der Erlen findet man Verdickungen. Deren mikroskopische Untersuchungen zeigen, dass sie von Actinomyceten der Gattung Frankia (fadenförmig wachsende Bakterien) besiedelt sind. Gefahren für die Erlen durch Tiere bestehen kaum, lediglich in jungen Jahren kann auf sehr sonnigen Flächen ein Befall mit einer speziellen Insektenart, dem Erlenwürger, zu Problemen führen. Wenn die jungen Schwarzerlen nämlich erst einen Durchmesser von 3-5 cm erreicht haben, kann das Bohren von Gängen durch die relativ großen Larven des Erlenwürgers dazu führen, dass das verbleibende Holz nicht ausreicht, größeren Belastungen standzuhalten: Die jungen Bäumchen können dann sehr leicht abbrechen.
Wachstum M3/2 Grauerle Schwarzerle Feuchtigkeit Feuchtgikeit Stickstoff wird benötigt für Proteine und Vitamine (Name!) Speicherung wie bei anderen Pflanzen ohne Bedeutung, da ständige Nachlieferung durch symbiontische Bakterien: Pflanze Pflanzenfresser Geeignet als Erstbesiedler auch auf Rohböden