1. Protokoll– Einführung in die Ökologie

Wachstum und Entwicklung unter verschied. Bedingungen (Autökologie)

(Versuche zur Bewegung v. Pflanzen, Keimentwicklung, Insektenwachstum: Einfluss von Nährstoffen)

1. Protokoll– Einführung in die Ökologie

Wachstum und Entwicklung unter verschied. Bedingungen (Autökologie)

(Versuche zur Bewegung v. Pflanzen, Keimentwicklung, Insektenwachstum: Einfluss von Nährstoffen)

1.1 Einleitung

Die Versuche der ersten Übung des Kurses befassen sich mit dem Einfluss verschiedener äußerer Faktoren auf ausgewählte Organismen. Anhand der folgenden Experimente soll der Begriff der Autökologie praktisch nachvollziehbar werden. Als Teilbereich der Ökologie befasst sich die Autökologie (auch Ökologie der Organismen) vereinfacht gesagt mit den Wechselwirkungen zwischen Organismus und Umwelt. Jeder Organismus ist bestimmten natürlichen (biotischen u. abiotischen), als auch anthropogenen Umweltfaktoren ausgesetzt.

Durch besondere Verhaltensweisen, sowie physiologische und morphologische Anpassungen reagieren die Organismen auf diese Umwelt. Die Toleranz, insbesondere der abiotischen Faktoren (z.B. Klima, Boden, etc.), bestimmt die Verbreitung der Arten. Je höher die Toleranzbreite einer Art, desto größer das potentielle Verbreitungsgebiet.

(CAMPELL & REECE 2003, 1310).

Im Folgenden sollen folgende Organismen und Faktoren untersucht werden:

1. Kohlenhydratbedarf beim Mehlwurm , 2. Öffnungs- und Schließbewegungen bei Tulpen in Abhängigkeit von der Temperatur, 3. Lichteinfluss bei der Bohnensamenkeimung, 4. Temperatureinfluss bei der Kressekeimung- u. wachstum, 5. Morphologie / Quellen des Feuerbohnensamens.

Mehlwürmer werden umgangssprachlich die Larven des Mehlkäfers (Tenebrio molitor) genannt. Dieser Käfer gehört zur Familie der Schwarzkäfer ( Tenebrionidae). Dieses Insekt kommt weltweit vor und tritt häufig als Kulturfolger des Menschen auf. Zur Nahrung dienen stärkehaltige Substanzen, auch andere Insekten. Im Versuch (1) soll der Einfluss der Nahrung auf Wachstum und Entwicklung der Larven untersucht werden. Es ist davon auszugehen, dass sich das Wachstum und die Entwicklung der Larven verringert, wenn der Anteil verwertbarer Nahrungsbestandteile sinkt.

Pflanzliche Organismen sind in der Regel ortsgebunden. Bewegungen laufen entweder autonom ab, oder aber sind Reizbewegungen, die von außen induziert sind. Letztere sollen beim Tulpenversuch (2) beobachtet werden. Tulpen (Tulipa, L.) gehören zur Familie der Liliengewächse (Liliaceae) und sind einkeimblättrig. Es ist davon auszugehen, dass sich die Blütenblätter bei steigender Temperatur öffnen. Beim Kresseversuch (4) soll ebenfalls der Temperatureinfluss untersucht werden. Die verwendete Gartenkresse (Lepidium sativum, L.) gehört zur den Kreuzblütlerartigen (Brasicales). Höhere Temperaturen führen vermutlich zu einem stärkeren Wachstum.

Bei der Bohnensamenkeimung (3) soll der Einfluss von Licht auf die Keimlinge untersucht werden. Die Feuerbohne (Phaseolus coccineus, L.) gehört zur Familie der Hülsenfrüchtler (Fabaceae). Die Gestalt und Quellung des Samens soll in (5) betrachtet werden.

1.2 Versuch 1: Kohlenhydratbedarf beim Mehlwurm

1.2.1 Material

6 Deckel bzw. Petrischalen (ca. 12 cm Durchmesser)

3 Pappstreifen (ca. 8 cm breit, die Länge muss in etwa dem Umfang der Schalen/Deckel entsprechen.) Vollkornmehl, Hefe, Casein

30 etwa gleich entwickelte (Gewicht, Größe, Beweglichkeit) Mehlkäferlaven

Feinwaage, Pinzette, Spatel

1.2.2 Durchführung

Es wurden von uns drei unterschiedliche Futteransätze vorbereitet. Ansatz A, B und C. Jeder Ansatz enthielt einen Futtergesamtanteil von 20g. Ansatz A bestand zu 95 Teilen (19g) aus Vollkornmehl und 5 Teilen Hefe (1g). Ansatz B bestand aus 50 Teilen Vollkornmehl (10g), 45 Teilen Casein (9g) und 5 Teilen Hefe (1g). Der letzte Ansatz C wurde von uns wie folgt angemischt: 95 Teile Casein ( 19g) und 5 Teile Hefe (1g).

Zum Abwiegen der Futterbestandteile wurde eine geeichte Feinwaage verwendet.

Nach dem Abwiegen wurden die trockenen Substanzen zu einem gleichmäßigen „Nahrungsmehl“ verrührt. Die Mischungen haben wir darauf in Petrischalen gefüllt, die wir vorher mit Distanzstreifen aus Pappe ausgerüstet hatten. Die Beschriftung erfolgte analog zu den verwendeten Ansätzen mit A, B und C.

Nun wurden von uns jeweils etwa 10 gleich vitale Mehlkäferlarven mittleren Entwicklungsstadiums ausgewählt, verwogen und in die vorbereiteten Behälter gesetzt.

Die Behälter haben wir anschließend mit den restlichen Petrischalen verschlossen und bei Raumtemperatur (ca. 20 Grad Celsius) in einem Pappkarton gelagert. Das Gewicht der Mehlkäferlarven wurde im wöchentlichen Rhythmus am 14.04.09, 21.04.09, 28.04.09, 05.05.09 und letztmalig am 11.05.09 ermittelt.

1.2.3 Ergebnisse

Zu Beginn des Versuches lag das ermittelte Durchschnittsgewicht einer Larve bei etwa 0,115 Gramm. In den drei Ansätzen kamen 30 Larven mit einem Gesamtgewicht von 3,46 Gramm zum Einsatz. Das folgende Diagramm veranschaulicht die Ergebnisse der von uns durchgeführten Gewichtsmessungen. Dargestellt ist das Durchschnittsgewicht pro Larve in Gramm (y-Achse) und das Datum der jeweiligen Messung (x-Achse). Die Versuchsgruppen sind weiterhin mit A, B und C gekennzeichnet.

Tabelle 1: Gewichtsentwicklung der Mehlwurmlaven

Neben den Gewichtsveränderungen ließen sich noch weitere Beobachtungen anstellen, die jedoch nicht primär Gegenstand dieses Versuches waren: In Gruppe A und B kam es früher zur Verpuppung der Larven. Darüber hinaus sind im Verlauf des Versuches Käfer / Larven aus den Behältern entkommen. Es ist auch nicht auszuschließen, dass sich einige Tiere gegenseitig aufgefressen haben.

1.2.4 Diskussion

Die meisten Insektenarten haben während ihrer Entwicklung einen hohen Bedarf an Kohlenhydraten. Bei Mehlkäfern ist dies nicht anders. In diesem Versuch werden Mehlkäfer mit drei verschiedenen Futterzusammensetzungen gefüttert, die sich in ihrem Kohlenhydratgehalt unterscheiden. Vollkornmehl ist ein Getreideprodukt aus Roggen, Gerste, Weizen, Hafer und Dinkel. Der Hauptbestandteil ist Stärke. Casein ist ein grobflockiges, gerinnendes Protein und die wichtigste Eiweißart der Milch. Hefe ist ein einzelliger Sprosspilz, der überwiegend aus Proteinen besteht.

Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Larven mit der Futtermischung A am meisten Gewicht zulegen, gefolgt von der Mischung B. Bei der Sorte C, die fast ausschließlich aus Proteinen besteht, überleben die Larven zwar, eine Gewichtszunahme ist jedoch nicht zu beobachten. Untersuchungen haben gezeigt, dass der Mindestbedarf an Kohlenhydraten bei etwa 40 % der Futtermenge liegt. Dies ist nur bei Probe A u. B gegeben und unsere Hypothese somit bestätigt. Auffällig ist jedoch, dass sich im weiteren Versuchsverlauf (ab 05.05.09) Probe B u. C deutlich annähern. Da in Probe B der Kohlenhydratanteil jedoch über 40 % liegt, ist dieses Ergebnis hiermit nicht erklärbar. Es gab jedoch bei der Messung im Laufe der Zeit Schwierigkeiten, da ein Großteil der Larven die Metamorphose bereits abgeschlossen hatte und die Stichprobe so immer kleiner wurde. Das Fehlen von einer Larve am letzten Messtag könnte drauf zurückzuführen sein, dass diese von den anderen auf Grund des Nährstoffmangels gefressen wurde.

1.3 Versuch 2: Öffnungs- und Schließbewegungen (Thermonastien)

1.3.1 Material

2 Tulpen

Küchentücher, Wasser

Kühl- und Wärmeschrank

1.3.2 Durchführung

Wir haben das Küchenpapier mit Wasser gut angefeuchtet und die Stängel der Tulpen damit umwickelt, so dass die Schnittstellen feuchtgehalten wurden. Eine Tulpe haben wir dann in den Wärmeschrank (eingestellt auf 28 Grad Celsius) gelegt, die andere in den Kühlschrank (5 Grad Clesius). Der Versuch wurde um 8:55 begonnen. Bis 11:30 gab es keine signifikante Veränderung, daher wurde die Temperatur im Wärmeschrank auf 40° C erhöht. Versuchsende war 13:00 Uhr.

1.3.3 Ergebnisse

Die Tulpe im Kühlschrank hat sich nicht verändert. Die Blüte des...