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Biodiversität und ihr Schutz

Biodiversität ist die Vielfalt des Lebens auf drei Ebenen: Gene, Arten und Ökosysteme. Sie ist am Äquator am größten und wächst mit der Fläche (log S = log C + Z log A). Jede Art zählt, so wie jede Niete in einem Flugzeug. Wir verlieren Arten sehr schnell wegen des „bösen Quartetts“: Lebensraumverlust und Zerstückelung, Übernutzung, eingeschleppte fremde Arten und Mit-Aussterben. Die Rote Liste der IUCN (Red Data Book) ordnet Arten von „nicht gefährdet“ bis „ausgestorben“. Wir schützen Leben in situ (Hotspots, Nationalparks, Schutzgebiete, Biosphärenreservate, heilige Haine, Ramsar-Feuchtgebiete) und ex situ (Zoos, botanische Gärten, Samen- und Genbanken).

🎬 Geschichte Schritt für Schritt

  1. Geh vom Nordpol zum Äquator und zähle die Arten. Die Balken wachsen: wenige in der Kälte, viele in den Tropen. Verdoppelst du die Fläche, die du absuchst, findest du mehr Arten, aber nicht doppelt so viele: Das ist die Arten-Areal-Kurve.
  2. Ein Flugzeug wird von tausenden Nieten zusammengehalten. Ziehst du eine oder zwei heraus, fliegt es noch. Ziehst du weiter, fällt eines Tages ein Flügel ab. Arten in einem Ökosystem sind wie diese Nieten.
  3. Sieh dir einen Wald mit 60 Bäumen an. Straßen und Felder zerschneiden ihn (Lebensraumverlust), Menschen ernten zu viel, fremde Arten dringen ein und Partner sterben gemeinsam (Mit-Aussterben). Der Wald zerfällt in kleine Stücke.
  4. Die Rote Liste der IUCN ordnet Arten nach Gefahr: Nicht gefährdet, Potenziell gefährdet, Gefährdet, Stark gefährdet, Vom Aussterben bedroht, In der Natur ausgestorben, Ausgestorben. Die mittleren drei heißen „bedroht“.
  5. Ein Biosphärenreservat hat Ringe: in der Mitte eine unberührte Kernzone, darum eine Pufferzone für Forschung und Lernen und außen eine Übergangszone, in der Menschen wohnen und Landwirtschaft betreiben.
  6. Freies Spiel: Wähle einen Nationalpark, ein Schutzgebiet, ein Biosphärenreservat, einen heiligen Hain, ein Ramsar-Feuchtgebiet oder einen Zoo mit Samenbank und lies, wie jedes Leben schützt.

Tipp: Zieh die 3D-Szene, um sie zu drehen. Mit zwei Fingern zoomst du.

🤔 Häufige Zweifel, geklärt

Warum sind die Tropen artenreicher als kalte Regionen?

Dort gab es sehr lange keine Eiszeiten, die Evolution hatte also mehr Zeit; das Klima ist gleichmäßig, daher können sich Arten spezialisieren; und es gibt mehr Sonnenlicht, also mehr Nahrung. Im 3D-Modell ist der Balken der Tropen der höchste.

Wenn eine größere Fläche mehr Arten hat, warum verdoppelt eine doppelte Fläche nicht die Artenzahl?

Weil viele Arten schon in der ersten Fläche vorkommen; die neue Fläche bringt nur einige neue dazu. Darum biegt sich die violette Arten-Areal-Kurve und wird flacher.

Leidet das Ökosystem wirklich, wenn ein paar Arten verloren gehen?

Am Anfang vielleicht nicht, wie ein Flugzeug, das ein paar Nieten verliert. Aber jeder Verlust schwächt es, und eine Schlüsselart oder viele Verluste können den Zusammenbruch bringen. Zieh im 3D-Modell Nieten heraus und sieh, wie das Flugzeug kippt, wenn zu wenige übrig sind.

Welche Ursache des Biodiversitätsverlusts ist die größte?

Lebensraumverlust und Zerstückelung. Sieh im 3D-Modell, wie der Wald in kleine Flecken zerfällt: Tiere, die große Reviere brauchen, überleben in den Stücken nicht.

Was ist der Unterschied zwischen stark gefährdet und vom Aussterben bedroht?

Beide sind bedroht, aber „vom Aussterben bedroht“ liegt eine Stufe höher auf der IUCN-Leiter: Das Risiko, in der Natur auszusterben, ist extrem hoch. Im 3D-Modell siehst du die rote Stufe (CR) über der orangen Stufe (EN).

Warum leben Menschen in einem Biosphärenreservat, wenn es geschützt ist?

Nur die Kernzone bleibt frei von menschlicher Tätigkeit. Die Pufferzone erlaubt Forschung und Bildung, und in der Übergangszone leben und arbeiten Menschen aus der Region nachhaltig. Die Hütten im 3D-Modell stehen nur im äußeren gelben Ring.

Ist ein Zoo besser als ein Nationalpark, um eine Art zu retten?

Meistens nicht. In-situ-Schutz lässt die Art in ihrer natürlichen Heimat mit Nahrung, Partnern und Verhalten. Zoos und Samenbanken (ex situ) sind eine Absicherung für Arten in großer Gefahr. Vergleiche „Nationalpark“ und „Zoo / Samenbank“ in der Auswahl.

Was ist Biodiversität? Drei Ebenen

Biodiversität bedeutet die Vielfalt der Lebewesen auf allen Ebenen des Lebens. Der Begriff wurde durch den Wissenschaftler Edward Wilson bekannt.

Wie viele Arten gibt es?

Bisher sind etwa 1,5 Millionen Arten beschrieben, aber Forschende schätzen, dass es insgesamt rund 7 Millionen sein könnten. Mehr als 70 % der erfassten Arten sind Tiere, und Insekten sind die größte Gruppe. Indien hat nur etwa 2,4 % der Landfläche der Erde, aber etwa 8 % ihrer Arten. Deshalb gehört es zu den 12 megadiversen Ländern.

Muster der Biodiversität

Breitengradient

Die Vielfalt nimmt ab, wenn wir uns vom Äquator zu den Polen bewegen. Kolumbien nahe am Äquator hat rund 1.400 Vogelarten; das weit nördliche Grönland hat etwa 56. Der Amazonas-Regenwald hat das artenreichste Leben der Erde.

Warum die Tropen reicher sind: (1) Sie wurden Millionen Jahre lang nicht von Eiszeiten gestört, daher hatten Arten lange Zeit, sich zu bilden; (2) das Klima ist gleichmäßig und vorhersehbar, daher können Arten sich spezialisieren; (3) mehr Sonnenlicht das ganze Jahr bedeutet mehr Produktivität.

Arten-Areal-Beziehung

Der Forscher Alexander von Humboldt sah, dass die Artenzahl mit der untersuchten Fläche wächst, aber nur bis zu einem Punkt. In einem doppelt-logarithmischen Diagramm ergibt sich eine Gerade:

log S = log C + Z log A

S = Artenreichtum, A = Fläche, Z = Steigung (Regressionskoeffizient), C = Achsenabschnitt auf der y-Achse. Für kleine Gebiete liegt Z bei etwa 0,1–0,2, egal welche Gruppe oder welcher Ort. Für sehr große Flächen wie ganze Kontinente ist Z steiler, etwa 0,6–1,2.

Warum Biodiversität wichtig ist

Stabilität und Produktivität

Langzeit-Feldversuche (David Tilman) zeigten, dass Flächen mit mehr Arten von Jahr zu Jahr weniger in ihrer gesamten Biomasse schwankten und produktiver waren. Ein artenreiches Ökosystem ist stabiler.

Nietenhypothese (Rivet-Popper-Hypothese)

Paul Ehrlich verglich ein Ökosystem mit einem Flugzeug und die Arten mit seinen Nieten. Ein paar fehlende Nieten sind vielleicht egal, aber der Verlust vieler Nieten oder einer Schlüsselniete (einer Schlüsselart am „Flügel“) kann das ganze System zum Absturz bringen.

Warum soll uns das interessieren?

Verlust der Biodiversität: das böse Quartett

Die IUCN hat in den letzten 500 Jahren etwa 784 Aussterbe-Ereignisse erfasst, zum Beispiel den Dodo (Mauritius), das Quagga (Afrika), den Beutelwolf (Australien) und die Stellersche Seekuh (Russland). Die heutige Rate ist vermutlich 100- bis 1.000-mal höher als die natürliche, vor allem wegen des Menschen: Man spricht vom sechsten Massenaussterben.

Der Verlust von Arten verringert die Pflanzenproduktion, senkt die Widerstandskraft gegen Dürre und Schädlinge und macht Abläufe wie Wasserverbrauch und Krankheitskreisläufe weniger stabil.

Vier Ursachen (böses Quartett)

  1. Lebensraumverlust und Zerstückelung: die größte Ursache. Tropische Regenwälder bedeckten einst etwa 14 % des Landes, heute etwa 6 %. Wenn ein großer Lebensraum in kleine Stücke geschnitten wird, nehmen Tiere ab, die große Gebiete brauchen (Großkatzen, Zugvögel).
  2. Übernutzung: zu viel entnehmen. Die Stellersche Seekuh und die Wandertaube wurden ausgerottet. Viele Meeresfische werden überfischt.
  3. Invasion fremder Arten: Der in den Victoriasee ausgesetzte Nilbarsch löschte mehr als 200 Buntbarscharten aus. Das Karottengras (Parthenium), Lantana und die Wasserhyazinthe schaden indischen Ökosystemen. Der Afrikanische Raubwels Clarias gariepinus bedroht einheimische Welse.
  4. Mit-Aussterben (Co-Extinktion): Wenn eine Art ausstirbt, sterben auch Arten, die von ihr abhängen, etwa Parasiten eines Wirts oder eine Pflanze und ihr einziger Bestäuber.

Gefährdete Arten und das Red Data Book

Die Internationale Union zur Bewahrung der Natur (IUCN) führt die Rote Liste, die zuerst als Red Data Book gedruckt wurde. Sie zeigt, wie nahe jede Art dem Aussterben ist.

KategorieBedeutung in einfachen Worten
Nicht gefährdet (LC)Häufig, im Moment nicht in Gefahr
Potenziell gefährdet (NT)Könnte bald bedroht sein
Gefährdet (VU)Hohes Risiko in der Natur
Stark gefährdet (EN)Sehr hohes Risiko
Vom Aussterben bedroht (CR)Extrem hohes Risiko
In der Natur ausgestorben (EW)Lebt nur noch in Zoos oder auf Farmen
Ausgestorben (EX)Kein Tier oder keine Pflanze mehr irgendwo

VU, EN und CR zusammen heißen bedroht. Beispiele aus Indien: Der Tiger und der Gangesdelfin sind stark gefährdet; die Indische Großtrappe und der Gavial sind vom Aussterben bedroht. Das Red Data Book hilft, Schutz zu planen, Bewusstsein zu schaffen und Arten zu finden, die dringend Hilfe brauchen.

Artenschutz: in situ und ex situ

In-situ-Schutz (am Ort) schützt Arten in ihrer natürlichen Heimat, zusammen mit dem ganzen Ökosystem. Das ist der beste Weg, weil die Art ihre natürlichen Verbindungen behält. Beispiele: Hotspots, Schutzgebiete, heilige Haine.

Ex-situ-Schutz (außerhalb des Ortes) schützt Arten außerhalb ihrer Heimat und wird genutzt, wenn eine Art so bedroht ist, dass sie besondere Pflege braucht:

Auch Staaten arbeiten zusammen: Der Erdgipfel (Rio de Janeiro, 1992) schuf das Übereinkommen über die biologische Vielfalt, und der Weltgipfel für nachhaltige Entwicklung (Johannesburg, 2002) setzte ein Ziel, die Verlustrate zu senken.

Biodiversitäts-Hotspots

Ein Hotspot ist eine Region mit (1) sehr vielen Arten, (2) vielen endemischen Arten (die es sonst nirgends gibt) und (3) starker Bedrohung, weil sie schon viel ihrer ursprünglichen Pflanzendecke verloren hat. Die Idee stammt von Norman Myers.

Zuerst wurden 25 Hotspots benannt; später kamen weitere dazu, sodass es 34 wurden (heute etwa 36). Zusammen bedecken sie weniger als 2 % der Landfläche der Erde, beherbergen aber einen sehr großen Teil aller Arten. Wenn man sie stark schützt, könnte die heutige Aussterberate um bis zu 30 % sinken.

Hotspots, die Indien berühren: Westghats und Sri Lanka, Indo-Burma und der Himalaya (die Nikobaren gehören zum Sundaland-Hotspot).

Schutzgebiete: Nationalparks, Schutzgebiete, Biosphärenreservate, Ramsar-Gebiete

Indien hat über 100 Nationalparks und mehr als 550 Wildschutzgebiete.

Heilige Haine

Heilige Haine sind Waldstücke, die Dorfgemeinschaften wegen religiöser oder kultureller Überzeugungen schützen. Dort fällt niemand Bäume und niemand jagt, daher sind sie sichere Heimat für viele seltene und endemische Pflanzen und Tiere.

Beispiele: die Khasi- und Jaintia-Berge in Meghalaya, die Aravalli-Berge in Rajasthan, die Westghats in Karnataka und Maharashtra sowie Sarguja, Chanda und Bastar in Madhya Pradesh und Chhattisgarh. In Meghalaya sind manche heiligen Haine die letzte Zuflucht für viele seltene Pflanzen. Sie zeigen, dass Traditionen einer Gemeinschaft starke Mittel des Artenschutzes sein können.

Was die Prüfung fragt

Häufige Fragen: Erkläre die Arten-Areal-Beziehung und schreib die Gleichung auf; nenne Gründe für die größere Vielfalt in den Tropen; erkläre die Nietenhypothese; nenne und erkläre das böse Quartett mit Beispielen; definiere Hotspots und nenne die in Indien; unterscheide in situ und ex situ sowie Nationalpark, Schutzgebiet und Biosphärenreservat; was sind heilige Haine; was ist das Red Data Book. Kurze Fallfragen beschreiben oft eine fremde Art oder einen verlorenen Bestäuber und fragen nach der Ursache.

Wichtige Formeln und Definitionen

Gelöste Beispiele

1. Für eine Pflanzengruppe gilt C = 20 und Z = 0.2. Wie viele Arten erwartet man auf einer Fläche von 100,000 m² (log 100,000 = 5)?

log S = log 20 + 0.2 × 5 = 1.301 + 1 = 2.301. S = 10^2.301 ≈ 200 Arten.

2. Mit Z = 0.2: Wenn die Fläche 32-mal größer wird, um wie viel wächst die Artenzahl?

S ∝ A^Z, also wächst S um den Faktor 32^0.2 = 2 (weil 2⁵ = 32). Eine 32-mal größere Fläche verdoppelt die Artenzahl nur.

3. Eine Insel von 10 km² hat 40 Eidechsenarten. Schätze mit Z = 0.3 die Artenzahl auf einer Insel von 1,000 km².

Flächenverhältnis = 100. S₂ = 40 × 100^0.3 = 40 × 10^0.6 ≈ 40 × 3.98 ≈ 159 Arten, etwa 160.

4. Nenne die Ursache des Verlusts in jedem Fall: (a) Nilbarsch im Victoriasee, (b) ein Parasit stirbt, weil sein Wirtsfisch ausstirbt, (c) die Wandertaube wird ausgerottet, (d) ein Wald wird für eine Autobahn gerodet.

(a) Invasion einer fremden Art, (b) Mit-Aussterben, (c) Übernutzung, (d) Lebensraumverlust und Zerstückelung.

5. Die wilden Bestände einer Art sinken so stark, dass sie nur noch in Zoos überlebt. Welche Kategorie der Roten Liste ist das? Ist sie „bedroht“?

In der Natur ausgestorben (EW). Sie liegt jenseits der drei bedrohten Kategorien (VU, EN, CR); nur Ex-situ-Bestände sind übrig.

6. Ordne jeweils in situ oder ex situ zu: Kaziranga-Nationalpark, Samenbank, heiliger Hain in Meghalaya, kryokonservierte Spermien eines seltenen Hirsches, Ramsar-Gebiet Chilika.

In situ: Kaziranga, heiliger Hain, Chilika. Ex situ: Samenbank, kryokonservierte Spermien.

7. Ein Dorfbewohner möchte Rinder weiden lassen und Brennholz sammeln, nahe an einem Schutzwald. Wo ist was möglich: Kernzone eines Nationalparks, Wildschutzgebiet, Übergangszone eines Biosphärenreservats?

Nationalpark: keines von beiden ist erlaubt. Wildschutzgebiet: Holzsammeln kann erlaubt sein, wenn es Wildtieren nicht schadet; Weiden ist meist begrenzt. Übergangszone des Biosphärenreservats: ja, dort leben Menschen und nutzen das Land nachhaltig.

Häufige Fehler

Übungsquiz

1. Was gehört NICHT zum bösen Quartett?
2. In log S = log C + Z log A steht Z für:
3. Die Nietenhypothese stammt von:
4. Heilige Haine sind ein Beispiel für:
5. Die Ramsar-Konvention schützt:

Üben: Beantworte diese selbst

Tippe oder wähle deine Antwort und drücke dann Prüfen. Nutze einen Tipp, wenn du nicht weiterkommst; die ganze Lösung erscheint nach deiner Antwort.

Häufig gestellte Fragen

Was ist der Unterschied zwischen In-situ- und Ex-situ-Schutz?

In-situ-Schutz schützt Arten in ihrem natürlichen Lebensraum, zum Beispiel in Nationalparks, Schutzgebieten, Biosphärenreservaten und heiligen Hainen. Ex-situ-Schutz schützt sie außerhalb ihres Lebensraums, zum Beispiel in Zoos, botanischen Gärten, Samenbanken und durch Kryokonservierung.

Was ist ein Biodiversitäts-Hotspot?

Eine Region mit sehr hohem Artenreichtum, vielen endemischen Arten und hoher Bedrohung. Weltweit gibt es 34 (heute etwa 36); Indien hat Anteil an den Hotspots Westghats–Sri Lanka, Indo-Burma und Himalaya.

Was ist das Red Data Book?

Es ist die Aufzeichnung der IUCN, die Arten nach ihrem Aussterberisiko ordnet, von „nicht gefährdet“ bis „ausgestorben“. Gefährdete, stark gefährdete und vom Aussterben bedrohte Arten heißen bedroht.

Wo das unterrichtet wird

Canada (Ontario)Grade 12B. Species and Spaces
NetherlandsHAVO 5 (eindexamenjaar)Evolution
NetherlandsVWO 6 (eindexamenjaar)Evolution
PolandLiceum ogólnokształcące, klasa IIIXI. Biodiversity, threats and protection
PolandLiceum ogólnokształcące, klasa IIIXIV. Regional variety of Poland's natural environment
PolandLiceum ogólnokształcące, klasa IVXVIII. Biodiversity, threats and protection
RomaniaClasa a IX-aDiversity and conservation of life
RomaniaClasa a IX-aBiosphere and soils – geographic diversity
RomaniaClasa a XII-aHuman ecology
Spain2º ESOEcology and sustainability
Spain2º ESOChallenges of today's world
Spain3º ESOEcology and sustainability
Spain1º BachilleratoEcology and sustainability
Spain2º BachilleratoSustainability of Spain's physical environment
CBSE (India)Class 12Ecology and Environment
England (GCSE, A level)Year 114.7 Ecology
England (GCSE, A level)Year 123.4 Genetic information, variation and relationships
England (GCSE, A level)Year 123.1 The living environment
England (GCSE, A level)Year 123.1.6 Ecosystems under stress (Section C option)
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 8MS-LS2 Ecosystems
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 10Ecosystems: interactions, energy and dynamics
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 10Biological evolution: unity and diversity
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 11Ecology
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 12The Living World: Biodiversity
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 12Global Change
South Korea고등학교 3학년Ecosystems and interactions
Germany (Bavaria)Jahrgangsstufe 9Invertebrate biodiversity and adaptation
Germany (Bavaria)Jahrgangsstufe 13Ecology and biodiversity
FrancePremièreContemporary environmental issues
FranceTerminaleA history of life
Russia11 классEcology
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China高二Sel.2 Ch.4 Humans and environment

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