Erlen - SINUS Bayern

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 ThinkPair-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
Abb.: Alnus glutinosa (aus Wikipedia,
versorgten Stellen anzutreffen sind.
Beitrag Schwarz-Erle; Originalquelle:
Die Grau-Erle wächst bevorzugt in Höhen bis 1800 m
Otto Wilhelm Thomé: Flora von
Deutschland, Österreich und der
Höhe und besiedelt dabei z. B. Bach- und Flussbette mit
Schweiz. Gera 1885)
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.
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.
Johann Staudinger, Holbein-Gymnasium Augsburg (SINUS Bayern)
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.
Johann Staudinger, Holbein-Gymnasium Augsburg (SINUS Bayern)
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
Abb.: Alnus glutinosa (aus Wikipedia,
versorgten Stellen anzutreffen sind.
Beitrag Schwarz-Erle; Originalquelle:
Die Grau-Erle wächst bevorzugt in Höhen bis 1800 m
Otto Wilhelm Thomé: Flora von
Deutschland, Österreich und der
Höhe und besiedelt dabei z. B. Bach- und Flussbette mit
Schweiz. Gera 1885)
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.
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.
Johann Staudinger, Holbein-Gymnasium Augsburg (SINUS Bayern)
Wachstum
M3/2
Grauerle
Schwarzerle
Feuchtgikeit
Feuchtigkeit
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
Johann Staudinger, Holbein-Gymnasium Augsburg (SINUS Bayern)