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Biologie · Klasse 12 · Kapitel

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Lebewesen in ihrer Umwelt

EntdeckenDie Frage zum Kapitel

Warum leben Bachforellen nicht in einem warmen Dorfteich?

Schreib eine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Für die Lehrkraft: Bachforellen brauchen kaltes, sauerstoffreiches Wasser. Warmes Wasser löst weniger Sauerstoff, und ihr Toleranzbereich für die Temperatur ist eng. Karpfen ertragen dagegen auch warme Teiche. Quelle: Lehrbuchwissen: Temperaturtoleranz von Salmoniden und Karpfenfischen, Löslichkeit von Sauerstoff in Wasser

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  • Beispiel vorgerechnet, Schritt für Schritt
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  • Achtung typischer Fehler
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○ mit Starthilfe, ● für alle, ★ zum Weiterdenken. Du wählst mindestens eine ★-Aufgabe. Du rechnest ins Heft.

1Ich kann Ökosystem, Biotop und Biozönose gliedern und Toleranzkurven mit ökologischer Potenz auswerten.

EntdeckenFrage

Warum leben Bachforellen nicht in einem warmen Dorfteich?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Bachforellen brauchen kaltes, sauerstoffreiches Wasser. Warmes Wasser löst weniger Sauerstoff, und ihr Toleranzbereich für die Temperatur ist eng. Karpfen ertragen dagegen auch warme Teiche.

MerkenÖkosystem und Toleranz

Ein Ökosystem ist das Wirkungsgefüge aus Biotop und Biozönose.

Die Toleranzkurve zeigt die ökologische Potenz einer Art. Stenöke Arten haben eine enge Potenz.

BeispielToleranzkurven und ökologische Potenz

Art A erträgt pH-Werte von 6,5 bis 7,5, Art B von 4 bis 9. Welche Art eignet sich besser als Zeigerart für den pH-Wert? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Eine Zeigerart grenzt die Bedingungen eng ein.
  2. Art A erträgt nur einen engen Bereich.
  3. Das Vorkommen von Art A verrät den pH-Wert genauer.
  1. Eine Zeigerart grenzt die Bedingungen eng ein.
  2. Art A erträgt nur einen engen Bereich.
  3. Das Vorkommen von Art A verrät den pH-Wert genauer.
Ergebnis:
Art A, weil sie stenök ist

AchtungBegriffe der Toleranzkurve verwechselt

So nicht
Die ökologische Potenz ist der Wert, bei dem die Art am besten wächst.
So richtig
Das ist das Optimum. Die ökologische Potenz ist der ganze Bereich, in dem die Art leben kann.

Optimum ist ein Punkt, Potenz ist ein Bereich. Stenök heißt enger Bereich, euryök heißt weiter Bereich.

ÜbenJetzt du

  1. ○1
    Was zeigt die Breite einer Toleranzkurve? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Die Breite ist der Toleranzbereich.
    Lösung zeigen
    1. Die Breite ist der Toleranzbereich.
    2. Die Höhe zeigt die Vitalität.
    Ergebnis:
    wie stark ein Faktor schwanken darf, ohne dass die Art stirbt
  2. ●2
    In einer Temperaturorgel sammeln sich Asseln bei etwa 18 °C, überleben aber von 2 °C bis 30 °C. Wie heißt der Bereich um 18 °C? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Tiere wählen den Bereich selbst aus.
    2. Der bevorzugte Bereich heißt Präferendum.
    3. 2 °C bis 30 °C ist der Toleranzbereich.
    Ergebnis:
    Präferendum (Vorzugsbereich)
  3. ★3
    Im Labor wächst die Waldkiefer auf mittelfeuchten Böden am besten. Im Freiland findet man sie vor allem auf trockenem Sand und im Moor. Wie lässt sich das erklären? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Ohne Konkurrenz wächst die Kiefer auf mittleren Böden am besten: physiologisches Optimum.
    2. Im Freiland sind dort Buchen und andere Arten überlegen.
    3. Das ökologische Optimum der Kiefer liegt deshalb auf Sand und im Moor.
    Ergebnis:
    Konkurrenzstärkere Arten verdrängen sie von den mittleren Böden.

2Ich kann den Einfluss von Temperatur und Licht auf Organismen erklären (RGT-Regel, homoiotherm, poikilotherm).

EntdeckenFrage

Wie viel weniger Nahrung braucht eine Eidechse als eine gleich schwere Maus?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Nur einen kleinen Bruchteil, oft weniger als ein Zehntel. Die Maus heizt ihren Körper ständig mit Stoffwechselwärme. Die Eidechse wärmt sich in der Sonne und spart diese Energie.

MerkenTemperatur und Licht

Je 10 °C mehr laufen Stoffwechselreaktionen etwa zwei- bis dreimal so schnell.

Das gilt nur im Toleranzbereich. Poikilotherme Tiere folgen der Umgebungstemperatur.

BeispielTemperatur und RGT-Regel

Was gilt für ein homoiothermes Tier, wenn die Außentemperatur sinkt?
Schritt für Schritt
  1. Das Tier hält seine Körpertemperatur konstant.
  2. Bei Kälte verliert es mehr Wärme.
  3. Es muss mehr Stoffwechselwärme erzeugen.
  1. Das Tier hält seine Körpertemperatur konstant.
  2. Bei Kälte verliert es mehr Wärme.
  3. Es muss mehr Stoffwechselwärme erzeugen.
Ergebnis:
Es muss mehr Energie zum Heizen aufwenden.

AchtungRGT-Faktor addiert statt multipliziert

So nicht
12 Einheiten bei 10 °C, Faktor 2: bei 20 °C sind es 14.
So richtig
12 · 2 = 24 Einheiten bei 20 °C, bei 30 °C 24 · 2 = 48.

Die RGT-Regel vervielfacht. Je 10 °C nimmst du den Wert einmal mal den Faktor, bei 20 °C also zweimal.

ÜbenJetzt du

  1. ○4
    Bei 15 °C verbraucht ein Regenwurm 48 Mikroliter Sauerstoff je Stunde. Der Temperaturkoeffizient beträgt 2. Welcher Wert ist bei 25 °C zu erwarten?
    So fängst du an:
    Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 2.
    Lösung zeigen
    1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 2.
    2. 48 · 2 = 96
    3. Bei 25 °C sind etwa 96 Mikroliter je Stunde zu erwarten.
    Ergebnis:
    96 Mikroliter je Stunde
  2. ●5
    Was gilt für ein poikilothermes Tier, wenn die Außentemperatur sinkt?
    Lösung zeigen
    1. Die Körpertemperatur folgt der Umgebung.
    2. Nach der RGT-Regel wird der Stoffwechsel langsamer.
    Ergebnis:
    Körpertemperatur und Stoffwechsel sinken mit.
  3. ★6
    Bei 30 °C läuft eine enzymatische Reaktion viermal so schnell wie bei 10 °C. Bei 60 °C läuft sie fast nicht mehr. Wie passt das zur RGT-Regel?
    Lösung zeigen
    1. Von 10 °C auf 30 °C: zweimal mal 2, also viermal so schnell.
    2. Bei 60 °C sind die Enzyme denaturiert.
    3. Die RGT-Regel gilt nur unterhalb des Optimums.
    Ergebnis:
    Die Regel gilt nur bis zum Optimum, danach denaturieren die Enzyme.

3Ich kann Blattaufbau und Feinbau des Chloroplasten als Angepasstheit erläutern und Absorptions- und Wirkungsspektrum deuten (Chromatografie).

EntdeckenFrage

Warum werden Blätter im Herbst gelb?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Der Baum baut das grüne Chlorophyll ab und holt wertvolle Stoffe zurück. Die gelben und orangen Carotinoide waren schon den ganzen Sommer im Blatt. Ohne das Grün werden sie sichtbar.

MerkenBlatt und Chloroplast

Chlorophyll absorbiert vor allem blaues und rotes Licht.

Das Wirkungsspektrum folgt weitgehend dem Absorptionsspektrum. Die Lichtreaktionen laufen an den Thylakoiden.

BeispielAbsorptionsspektrum, Wirkungsspektrum, Chromatografie

Wie heißt der Bereich zwischen etwa 500 und 600 Nanometern, in dem Chlorophyll kaum absorbiert? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Zwischen 500 und 600 Nanometern liegt grünes Licht.
  2. Chlorophyll absorbiert dort kaum.
  3. Der Bereich heißt Grünlücke.
  1. Zwischen 500 und 600 Nanometern liegt grünes Licht.
  2. Chlorophyll absorbiert dort kaum.
  3. Der Bereich heißt Grünlücke.
Ergebnis:
Grünlücke

AchtungSpektrum oder Chromatogramm falsch gelesen

So nicht
Das Absorptionsspektrum zeigt, wie stark die Fotosynthese ist.
So richtig
Das Absorptionsspektrum zeigt die Lichtaufnahme eines Farbstoffs, das Wirkungsspektrum die Fotosyntheserate.

Lies die Achsen: Lichtaufnahme, Fotosyntheserate oder Laufstrecke? Jedes Diagramm beantwortet eine andere Frage.

ÜbenJetzt du

  1. ○7
    Wozu dient die Chromatografie der Blattfarbstoffe? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der grüne Extrakt ist ein Gemisch.
    Lösung zeigen
    1. Der grüne Extrakt ist ein Gemisch.
    2. Die Chromatografie trennt ihn in einzelne Banden.
    Ergebnis:
    Die Chromatografie trennt das Farbstoffgemisch auf.
  2. ●8
    Was zeigt das Absorptionsspektrum eines Blattfarbstoffs? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Auf der x-Achse steht die Wellenlänge.
    2. Auf der y-Achse steht die Absorption des Farbstoffs.
    Ergebnis:
    wie stark der Farbstoff Licht jeder Wellenlänge aufnimmt
  3. ★9
    Engelmann beleuchtete einen Algenfaden mit Licht, das ein Prisma zerlegt hatte. Sauerstoffliebende Bakterien sammelten sich vor allem im roten und blauen Licht. Was zeigt der Versuch? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Bakterien zeigen an, wo Sauerstoff entsteht.
    2. Viel Sauerstoff heißt hohe Fotosyntheserate.
    3. Der Versuch zeigt ein Wirkungsspektrum.
    Ergebnis:
    Im roten und blauen Licht wird am meisten Sauerstoff gebildet.

4Ich kann Primär- und Sekundärreaktionen der Fotosynthese mit dem Calvin-Zyklus (Fixierung, Reduktion, Regeneration) erläutern und die Abhängigkeit der Fotosyntheserate von abiotischen Faktoren ableiten.

EntdeckenFrage

Woher stammt der Sauerstoff, den wir einatmen?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Aus Wasser, nicht aus Kohlenstoffdioxid. Forschende gaben Algen 1941 Wasser mit schwerem Sauerstoff. Der schwere Sauerstoff tauchte im abgegebenen Gas wieder auf.

MerkenFotosynthese

Die Lichtreaktionen liefern ATP und NADPH, aus Wasser entsteht Sauerstoff.

Der Calvin-Zyklus fixiert damit Kohlenstoffdioxid zu Zucker. Der Faktor im Minimum begrenzt.

BeispielPrimärreaktionen und Calvin-Zyklus

Welche Produkte der Primärreaktionen werden im Calvin-Zyklus gebraucht? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Die Primärreaktionen liefern ATP und NADPH.
  2. Der Calvin-Zyklus braucht beide für Reduktion und Regeneration.
  1. Die Primärreaktionen liefern ATP und NADPH.
  2. Der Calvin-Zyklus braucht beide für Reduktion und Regeneration.
Ergebnis:
ATP und NADPH

AchtungÖkologische Gegenbegriffe vertauscht

So nicht
Die Biozönose ist der See mit Wasser, Licht und Temperatur.
So richtig
Der See mit seinen abiotischen Faktoren ist das Biotop, seine Lebensgemeinschaft die Biozönose.

Die Begriffe kommen paarweise: Biotop und Biozönose, autotroph und heterotroph, Assimilation und Dissimilation, intra- und interspezifisch. Prüf, welche Hälfte des Paares gemeint ist.

ÜbenJetzt du

  1. ○10
    Warum heißen die Sekundärreaktionen auch lichtunabhängige Reaktionen? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Die Enzyme des Calvin-Zyklus absorbieren kein Licht.
    Lösung zeigen
    1. Die Enzyme des Calvin-Zyklus absorbieren kein Licht.
    2. Die Enzyme brauchen aber ATP und NADPH aus den Lichtreaktionen.
    3. Am Tag laufen beide zusammen.
    Ergebnis:
    Die Enzyme brauchen kein Licht, wohl aber ATP und NADPH aus dem Licht.
  2. ●11
    Wozu dient die Regenerationsphase des Calvin-Zyklus? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Ohne Akzeptor könnte kein weiteres Kohlenstoffdioxid gebunden werden.
    2. Aus Glycerinaldehydphosphat wird mit ATP Ribulose-1,5-bisphosphat zurückgebildet.
    Ergebnis:
    Der Akzeptor Ribulose-1,5-bisphosphat wird neu gebildet.
  3. ★12
    Algen wurden kurz mit radioaktiv markiertem Kohlenstoffdioxid begast. Nach wenigen Sekunden steckte der markierte Kohlenstoff vor allem in einem Molekül mit drei Kohlenstoffatomen. Welches war es? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Bei der Fixierung ergeben Kohlenstoffdioxid und der Akzeptor 3-Phosphoglycerat.
    2. Es ist das erste stabile Produkt.
    3. Glucose entsteht erst später.
    Ergebnis:
    3-Phosphoglycerat

5Ich kann intra- und interspezifische Beziehungen vergleichen: Konkurrenz, Parasitismus, Symbiose, Räuber-Beute.

EntdeckenFrage

Warum füttert ein kleiner Teichrohrsänger ein Kuckucksküken, das viel größer ist als er selbst?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Das Küken sperrt seinen Schnabel weit auf und bettelt sehr laut. Das löst bei den Eltern Fütterung aus. Die eigenen Jungen hat das Kuckucksküken vorher aus dem Nest geschoben.

MerkenBeziehungen zwischen Lebewesen

Konkurrenz schadet beiden Partnern, Parasitismus und Räuber-Beute nützen nur einem.

Bei der Symbiose haben beide Partner einen Vorteil. Intraspezifisch heißt innerhalb einer Art, interspezifisch zwischen verschiedenen Arten.

BeispielBeziehungen zwischen Lebewesen

Zwei Amseln streiten im Park um dasselbe Revier. Welche Beziehung liegt vor? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Beide gehören zur selben Art.
  2. Die Amseln konkurrieren um dieselbe Ressource.
  3. Das ist intraspezifische Konkurrenz.
  1. Beide gehören zur selben Art.
  2. Die Amseln konkurrieren um dieselbe Ressource.
  3. Das ist intraspezifische Konkurrenz.
Ergebnis:
intraspezifische Konkurrenz

AchtungNutzen und Schaden der Partner falsch eingeordnet

So nicht
Die Mistel betreibt Fotosynthese, also ist sie ein Symbiont.
So richtig
Die Mistel entzieht dem Baum Wasser und Mineralstoffe, ohne ihm zu nützen. Sie ist ein Halbparasit.

Schreib für beide Partner Plus oder Minus auf. Plus und Plus ist Symbiose, Minus und Minus Konkurrenz, Plus und Minus Parasitismus oder Räuber-Beute.

ÜbenJetzt du

  1. ○13
    Wie unterscheiden sich Parasit und Räuber? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Beide haben einen Vorteil auf Kosten des anderen.
    Lösung zeigen
    1. Beide haben einen Vorteil auf Kosten des anderen.
    2. Der Räuber tötet, der Parasit lebt meist länger vom lebenden Wirt.
    Ergebnis:
    Der Parasit tötet seinen Wirt meist nicht, der Räuber tötet die Beute.
  2. ●14
    Der Wolf in Brandenburg frisst vor allem Rehe, Rothirsche und Wildschweine. Welche Rolle hat er in dieser Beziehung? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Wolf tötet seine Beutetiere und frisst sie.
    2. Er ist der Räuber, die Huftiere sind die Beute.
    Ergebnis:
    Räuber in einer Räuber-Beute-Beziehung
  3. ★15
    Warum töten erfolgreiche Parasiten ihren Wirt oft nicht? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Parasit lebt vom lebenden Wirt.
    2. Parasiten, die ihren Wirt schnell töten, vermehren sich oft schlechter.
    3. So setzen sich weniger schädliche Formen durch.
    Ergebnis:
    Stirbt der Wirt, verliert der Parasit seine Nahrungsquelle.

6Ich kann ökologische Nische, Konkurrenzvermeidung und Konkurrenzausschluss erläutern und Räuber-Beute-Daten mit den Lotka-Volterra-Regeln deuten.

EntdeckenFrage

Schwanken Luchse und Schneehasen in Kanada wirklich im Takt?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Fellzahlen der Hudson's Bay Company zeigen einen Zyklus von etwa zehn Jahren, die Luchse folgen den Hasen. Freilandversuche zeigten später: Auch das Futter der Hasen spielt mit.

MerkenNische und Lotka-Volterra

Die ökologische Nische ist ein Wirkungsgefüge, kein Ort.

Arten mit gleicher Nische schließen sich aus. Räuber und Beute schwanken phasenverschoben um Mittelwerte.

BeispielLotka-Volterra-Regeln

Was besagt die dritte Lotka-Volterra-Regel? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Nach einer Dezimierung findet die Beute weniger Räuber vor.
  2. Die Räuber finden weniger Beute.
  3. Die Beute nimmt schneller wieder zu.
  1. Nach einer Dezimierung findet die Beute weniger Räuber vor.
  2. Die Räuber finden weniger Beute.
  3. Die Beute nimmt schneller wieder zu.
Ergebnis:
Werden beide gleich stark dezimiert, erholt sich die Beute schneller.

AchtungRäuber und Beute ohne Verzögerung gedacht

So nicht
Räuber und Beute werden immer gleichzeitig mehr und weniger.
So richtig
Die Räuber folgen der Beute mit Verzögerung, ihre Gipfel liegen später.

Räuber vermehren sich erst, wenn genug Beute da ist. Deshalb kommen ihre Gipfel später.

ÜbenJetzt du

  1. ○16
    Was geschieht nach Lotka-Volterra, wenn die Beute selten wird? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Wenig Beute heißt wenig Nahrung.
    Lösung zeigen
    1. Wenig Beute heißt wenig Nahrung.
    2. Mit Verzögerung sinkt die Zahl der Räuber.
    Ergebnis:
    Die Räuber werden mit Verzögerung ebenfalls seltener.
  2. ●17
    Ein Diagramm zeigt zwei schwankende Kurven von Räuber und Beute. Woran ist die Räuberkurve zu erkennen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Räuber reagieren mit Verzögerung.
    2. Die Gipfel der Räuber liegen später.
    3. Räuber sind meist weniger zahlreich.
    Ergebnis:
    Die Gipfel folgen zeitlich denen der anderen Kurve.
  3. ★18
    Welche Beziehung beschreiben die Lotka-Volterra-Regeln? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Regeln beschreiben, wie Räuber und Beute ihre Zahlen gegenseitig beeinflussen.
    2. Konkurrenz und Symbiose kommen im Modell nicht vor.
    Ergebnis:
    die Räuber-Beute-Beziehung

7Ich kann Kohlenstoffkreislauf und Energiefluss im Nahrungsnetz erklären und Energieflüsse berechnen.

EntdeckenFrage

Wohin geht das Kohlenstoffdioxid, das die Menschheit ausstößt?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Etwa die Hälfte bleibt in der Luft. Ungefähr ein Viertel nehmen die Ozeane auf, knapp ein Drittel Pflanzen und Böden an Land. Der Rest der Rechnung ist noch unsicher.

MerkenKohlenstoff und Energie

Kohlenstoff kreist, Energie fließt nur in eine Richtung und geht als Wärme verloren.

Von Trophiestufe zu Trophiestufe gelangen nur etwa 10 Prozent weiter.

BeispielEnergiefluss berechnen

Was ist die Nettoprimärproduktion?
Schritt für Schritt
  1. Die Produzenten binden Energie in der Fotosynthese: Bruttoprimärproduktion.
  2. Einen Teil veratmen sie selbst.
  3. Der Rest steht den Konsumenten zur Verfügung.
  1. Die Produzenten binden Energie in der Fotosynthese: Bruttoprimärproduktion.
  2. Einen Teil veratmen sie selbst.
  3. Der Rest steht den Konsumenten zur Verfügung.
Ergebnis:
die Bruttoprimärproduktion abzüglich der Zellatmung der Produzenten

AchtungStoffkreislauf und Energiefluss verwechselt

So nicht
Die Zersetzer geben die Energie an die Pflanzen zurück.
So richtig
Die Zersetzer geben Mineralstoffe und Kohlenstoffdioxid zurück. Die Energie geht als Wärme verloren.

Stoffe kreisen, Energie nicht. Pflanzen bekommen ihre Energie immer neu aus dem Licht.

ÜbenJetzt du

  1. ○19
    Warum haben Nahrungsketten selten mehr als vier oder fünf Trophiestufen?
    So fängst du an:
    Je Stufe gehen etwa 90 % verloren.
    Lösung zeigen
    1. Je Stufe gehen etwa 90 % verloren.
    2. Nach vier Übergängen bleibt etwa ein Zehntausendstel.
    3. Das reicht nicht für eine weitere Stufe.
    Ergebnis:
    Oben kommt zu wenig Energie an, um weitere Stufen zu ernähren.
  2. ●20
    In einem Buchenwald enthalten die Produzenten 10.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Die Pflanzenfresser bauen davon 500 kJ in ihre Körpermasse ein. Wie groß ist der ökologische Wirkungsgrad?
    Lösung zeigen
    1. Wirkungsgrad = Energie der oberen Stufe : Energie der unteren Stufe · 100 %
    2. 500 kJ : 10.000 kJ = 0,05
    3. Das sind 5 %.
    Ergebnis:
    5 %
  3. ★21
    Die Produzenten eines Sees enthalten 36.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Je Trophiestufe gelangen etwa 10 % weiter. Wie viel Energie erreicht die Konsumenten zweiter Ordnung?
    Lösung zeigen
    1. Konsumenten erster Ordnung: 36.000 kJ · 0,1 = 3600 kJ
    2. Konsumenten zweiter Ordnung: 3600 kJ · 0,1 = 360 kJ
    3. Insgesamt kommt etwa 1 % an.
    Ergebnis:
    etwa 360 kJ

8Ich kann Folgen des anthropogenen Treibhauseffekts und Maßnahmen des Ökosystemmanagements beurteilen (Nachhaltigkeit, Biodiversität).

EntdeckenFrage

Warum setzt man in Brandenburg trockengelegte Moore wieder unter Wasser?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Entwässerte Moore zersetzen ihren Torf und geben dabei Kohlenstoffdioxid ab. In Deutschland stammen rund 7 Prozent aller Treibhausgase aus solchen Mooren. Nasse Moore speichern den Kohlenstoff dagegen.

MerkenMensch und Ökosystem

Zusätzliche Treibhausgase verstärken den natürlichen Treibhauseffekt.

Ökosystemmanagement prüft Ursache und Wirkung, erhält Biodiversität und nutzt nachhaltig. Ein Urteil trennt Sachaussagen von Werturteilen und wägt beide offen ab.

BeispielMensch, Klima und Ökosystemmanagement

Welche Folge der Erwärmung lässt sich an Pflanzen in Mitteleuropa beobachten? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Die Blühzeit vieler Pflanzen hängt von der Temperatur ab.
  2. Wärmere Frühjahre lassen sie früher blühen.
  1. Die Blühzeit vieler Pflanzen hängt von der Temperatur ab.
  2. Wärmere Frühjahre lassen sie früher blühen.
Ergebnis:
Viele Arten blühen früher im Jahr als vor 50 Jahren.

AchtungTreibhauseffekt und Ozonloch vermischt

So nicht
Durch das Ozonloch kommt mehr Wärme auf die Erde.
So richtig
Ozon schützt vor Ultraviolett. Die Erwärmung entsteht, weil Treibhausgase Wärmestrahlung der Erde zurückhalten.

Das sind zwei Vorgänge: Das Ozonloch betrifft Ultraviolett, der Treibhauseffekt die Wärmestrahlung der Erde.

ÜbenJetzt du

  1. ○22
    Was bedeutet Nachhaltigkeit in der Forstwirtschaft? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Begriff stammt aus der Forstwirtschaft des 18. Jahrhunderts.
    Lösung zeigen
    1. Der Begriff stammt aus der Forstwirtschaft des 18. Jahrhunderts.
    2. Nachhaltig ist eine Nutzung, die den Bestand dauerhaft erhält.
    Ergebnis:
    Es wird nicht mehr Holz geschlagen, als nachwächst.
  2. ●23
    Ohne natürlichen Treibhauseffekt läge die mittlere Temperatur der Erde bei etwa −18 °C statt bei etwa 15 °C. Was folgt daraus? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der natürliche Treibhauseffekt hält die Erde etwa 33 °C wärmer.
    2. Problematisch ist die zusätzliche Verstärkung durch den Menschen.
    Ergebnis:
    Der natürliche Treibhauseffekt ist für das Leben nötig.
  3. ★24
    Steigende Wassertemperaturen lassen Korallenriffe ausbleichen. Wie hängt das mit der Ökologie der Korallen zusammen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Korallen leben in Symbiose mit Algen, die ihnen Zucker liefern.
    2. Bei zu hoher Temperatur stoßen sie die Algen ab.
    3. Ohne Algen verhungern sie auf Dauer.
    Ergebnis:
    Die Symbiose mit Algen bricht unter Hitzestress zusammen.

Vermischte Übungen

Alles durcheinander – wie in der Arbeit. Überleg bei jeder Aufgabe zuerst: Welches Ziel ist das?

Üben

  1. ●25
    Ein Biologiekurs zählt auf einer Berliner Brachfläche alle Zauneidechsen. Was wird erfasst? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Gezählt wird nur eine Art.
    2. Die Individuen einer Art in einem Gebiet bilden eine Population.
    Ergebnis:
    die Größe einer Population
  2. ●26
    Eine Eidechse ist morgens bei 12 °C träge, mittags bei 30 °C flink. Wie lässt sich das erklären?
    Lösung zeigen
    1. Eidechsen sind poikilotherm.
    2. Mit der Körpertemperatur steigt die Geschwindigkeit der Stoffwechselreaktionen.
    3. Mittags ist sie deshalb schneller.
    Ergebnis:
    Die Körpertemperatur der Eidechse folgt der Umgebung, ihre Enzyme arbeiten bei Wärme schneller.
  3. ●27
    In welchem Bereich liegt das sichtbare Licht, das Pflanzen für die Fotosynthese nutzen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das sichtbare Licht reicht etwa von 400 bis 700 Nanometern.
    2. Dieser Bereich heißt auch fotosynthetisch aktive Strahlung.
    Ergebnis:
    etwa zwischen 400 und 700 Nanometern
  4. ●28
    Wo im Chloroplasten laufen die lichtabhängigen Reaktionen ab? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Fotosysteme sitzen in den Thylakoidmembranen.
    2. Dort wird Licht absorbiert und Wasser gespalten.
    Ergebnis:
    an den Thylakoidmembranen
  5. ●29
    Eine Pflanze wird bei 45 °C stärker belichtet, die Fotosyntheserate steigt nicht. Was ist der Grund? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. 45 °C liegt über dem Temperaturoptimum.
    2. Die Enzyme verlieren ihre Struktur.
    3. Mehr Licht kann das nicht ausgleichen.
    Ergebnis:
    Die Enzyme des Calvin-Zyklus werden durch die Hitze geschädigt.
  6. ●30
    Welche Wirkung hat Konkurrenz auf beide beteiligten Arten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Konkurrenz entsteht um knappe Ressourcen.
    2. Jeder Partner bekommt weniger, als er allein bekäme.
    3. Für beide ein Minus.
    Ergebnis:
    Beide haben einen Nachteil, weil die Ressource knapp ist.

Auf einen Blick

MerkenDas Wichtigste

Ökosystem und Toleranz
Ein Ökosystem ist das Wirkungsgefüge aus Biotop und Biozönose.
Temperatur und Licht
Je 10 °C mehr laufen Stoffwechselreaktionen etwa zwei- bis dreimal so schnell.
Blatt und Chloroplast
Chlorophyll absorbiert vor allem blaues und rotes Licht.
Fotosynthese
Die Lichtreaktionen liefern ATP und NADPH, aus Wasser entsteht Sauerstoff.
Beziehungen zwischen Lebewesen
Konkurrenz schadet beiden Partnern, Parasitismus und Räuber-Beute nützen nur einem.
Nische und Lotka-Volterra
Die ökologische Nische ist ein Wirkungsgefüge, kein Ort.
Kohlenstoff und Energie
Kohlenstoff kreist, Energie fließt nur in eine Richtung und geht als Wärme verloren.
Mensch und Ökosystem
Zusätzliche Treibhausgase verstärken den natürlichen Treibhauseffekt.

AchtungPhysiologisches und ökologisches Optimum gleichgesetzt

So nicht
Die Kiefer wächst im Moor, also liegt dort ihr Optimum.
So richtig
Ohne Konkurrenz wächst die Kiefer auf mittleren Böden am besten. Ins Moor wird sie von konkurrenzstärkeren Arten gedrängt.

Wo eine Art im Freiland lebt, hängt auch von Konkurrenten ab. Das Optimum ohne Konkurrenz kann woanders liegen.

AchtungRGT-Regel ohne Grenze angewandt

So nicht
Bei 60 °C ist die Reaktion 32-mal so schnell wie bei 10 °C.
So richtig
Oberhalb des Optimums denaturieren Enzyme. Die Geschwindigkeit fällt steil ab.

Die RGT-Regel gilt nur bis zum Temperaturoptimum. Darüber werden Enzyme zerstört, und die Kurve fällt.

AchtungWechselwarm heißt kalt

So nicht
Eidechsen sind wechselwarm, also immer kalt.
So richtig
Ihre Körpertemperatur folgt der Umgebung. In der Sonne kann sie höher sein als bei einem Säugetier.

Poikilotherm heißt: Die Körpertemperatur folgt der Umgebung. Homoiotherm heißt: Der Körper hält sie mit Stoffwechselwärme konstant.

AchtungBauteil und Funktion falsch zugeordnet

So nicht
Im Stroma laufen die Lichtreaktionen.
So richtig
Die Lichtreaktionen laufen an den Thylakoidmembranen, der Calvin-Zyklus im Stroma.

Frag bei jedem Bauteil: Was passiert hier, und warum ist es dafür so gebaut? Struktur und Funktion gehören zusammen.

AchtungGrünes Licht als bestes Licht für die Fotosynthese

So nicht
Das Blatt ist grün, weil es grünes Licht aufnimmt.
So richtig
Das Blatt ist grün, weil es grünes Licht kaum aufnimmt und zurückwirft.

Die Farbe, die du siehst, ist das Licht, das NICHT absorbiert wird. Chlorophyll absorbiert vor allem Blau und Rot.

AchtungSekundärreaktionen als lichtunabhängig und nächtlich gedacht

So nicht
Die Dunkelreaktion läuft in der Nacht.
So richtig
Der Calvin-Zyklus braucht ATP und NADPH aus den Lichtreaktionen. Er läuft am Tag und stoppt im Dunkeln bald.

Der Calvin-Zyklus braucht ATP und NADPH aus dem Licht. Ohne Licht ist der Vorrat nach Sekunden verbraucht.

AchtungSauerstoff aus dem Kohlenstoffdioxid

So nicht
Die Pflanze spaltet Kohlenstoffdioxid und gibt den Sauerstoff ab.
So richtig
Der abgegebene Sauerstoff stammt aus der Spaltung von Wasser.

Der Sauerstoff kommt aus dem Wasser. Das zeigte der Versuch mit schwerem Sauerstoff im Wasser.

AchtungPflanzen atmen nicht

So nicht
Pflanzen machen Fotosynthese statt Zellatmung.
So richtig
Pflanzen betreiben Tag und Nacht Zellatmung, im Licht zusätzlich Fotosynthese.

Auch Pflanzenzellen haben Mitochondrien und betreiben Zellatmung, Tag und Nacht. Im Licht kommt die Fotosynthese dazu.

AchtungMinimumfaktor übersehen

So nicht
Mehr Licht steigert die Fotosynthese immer.
So richtig
Ist Kohlenstoffdioxid knapp, bringt mehr Licht nichts. Der knappste Faktor begrenzt.

Suche den Faktor, der am knappsten ist. Nur wenn sich dieser ändert, ändert sich die Rate.

AchtungNische als Ort gedacht

So nicht
Die Nische des Waldkauzes ist das Astloch.
So richtig
Die Nische des Waldkauzes ist sein Beziehungsgefüge: Mäuse als Nahrung, Jagd in der Nacht, Höhle zum Brüten.

Eine Nische ist kein Platz, sondern die Gesamtheit der Ansprüche und Beziehungen einer Art. Zwei Arten können am selben Ort verschiedene Nischen haben.

AchtungProzent oder Bezugsgröße falsch gewählt

So nicht
Von 20.000 kJ kommen 90 % an, also 18.000 kJ.
So richtig
10 % kommen an, 90 % gehen verloren: 20.000 kJ · 0,1 = 2000 kJ.

Frag zuerst: Wovon ist der Anteil gerechnet, und ist es der Anteil, der ankommt, oder der, der verloren geht?

AchtungSachaussage und Werturteil vermischt

So nicht
Wölfe gehören nicht in die Kulturlandschaft. Das ist eine Tatsache.
So richtig
Das ist ein Werturteil. Eine Sachaussage wäre: In Brandenburg leben heute mehr Wolfsrudel als im Jahr 2000.

Eine Sachaussage lässt sich prüfen. Ein Werturteil sagt, was sein soll. Ein gutes Urteil nennt beides getrennt.

Kannst du das?

Je Ziel eine Aufgabe. Rechne sie ins Heft, dann kreuz ehrlich an. Keine Punkte, keine Note – der Test ist für dich.

ÜbenSelbsttest

  1. Ich kann Ökosystem, Biotop und Biozönose gliedern und Toleranzkurven mit ökologischer Potenz auswerten.

    31
    Wie heißt der Bereich einer Toleranzkurve, in dem eine Art gerade noch überlebt, aber kaum wächst und sich nicht fortpflanzt? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Pessimum

  2. Ich kann den Einfluss von Temperatur und Licht auf Organismen erklären (RGT-Regel, homoiotherm, poikilotherm).

    32
    Welche Tiergruppen sind homoiotherm?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Vögel und Säugetiere

  3. Ich kann Blattaufbau und Feinbau des Chloroplasten als Angepasstheit erläutern und Absorptions- und Wirkungsspektrum deuten (Chromatografie).

    33
    Wie heißt der Bereich zwischen etwa 500 und 600 Nanometern, in dem Chlorophyll kaum absorbiert? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Grünlücke

  4. Ich kann Primär- und Sekundärreaktionen der Fotosynthese mit dem Calvin-Zyklus (Fixierung, Reduktion, Regeneration) erläutern und die Abhängigkeit der Fotosyntheserate von abiotischen Faktoren ableiten.

    34
    Wo wird bei den Primärreaktionen Wasser gespalten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    am Fotosystem II an der Thylakoidmembran

  5. Ich kann intra- und interspezifische Beziehungen vergleichen: Konkurrenz, Parasitismus, Symbiose, Räuber-Beute.

    35
    Zwei Amseln streiten im Park um dasselbe Revier. Welche Beziehung liegt vor? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    intraspezifische Konkurrenz

  6. Ich kann ökologische Nische, Konkurrenzvermeidung und Konkurrenzausschluss erläutern und Räuber-Beute-Daten mit den Lotka-Volterra-Regeln deuten.

    36
    Die Fellzahlen von Luchs und Schneehase in Kanada schwanken in einem Takt von etwa zehn Jahren. Wie wird das häufig gedeutet? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    als Räuber-Beute-Zyklus, die Luchse folgen den Hasen

  7. Ich kann Kohlenstoffkreislauf und Energiefluss im Nahrungsnetz erklären und Energieflüsse berechnen.

    37
    Was ist die Nettoprimärproduktion?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    die Bruttoprimärproduktion abzüglich der Zellatmung der Produzenten

  8. Ich kann Folgen des anthropogenen Treibhauseffekts und Maßnahmen des Ökosystemmanagements beurteilen (Nachhaltigkeit, Biodiversität).

    38
    Warum ist die Erwärmung von Gewässern für stenotherme Kaltwasserfische besonders gefährlich? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Warmes Wasser enthält weniger Sauerstoff, ihr Toleranzbereich ist eng.

Bei „unsicher“ oder „noch nicht“: Lies den Abschnitt zum Ziel noch einmal und rechne seine drei Aufgaben.

Die Frage vom Anfang

EntdeckenRückschau

Warum leben Bachforellen nicht in einem warmen Dorfteich?

Lies deine Vermutung vom Anfang. Kannst du die Frage jetzt mit dem Kapitel beantworten?

Auflösung

Bachforellen brauchen kaltes, sauerstoffreiches Wasser. Warmes Wasser löst weniger Sauerstoff, und ihr Toleranzbereich für die Temperatur ist eng. Karpfen ertragen dagegen auch warme Teiche.

Wörter

Mittelwert
alles zusammen, geteilt durch die Anzahl
Prozentsatz
wie viel Prozent es sind
Prozentwert
der Teil, um den es geht

Lösungen

  1. wie stark ein Faktor schwanken darf, ohne dass die Art stirbt
  2. Präferendum (Vorzugsbereich)
  3. Konkurrenzstärkere Arten verdrängen sie von den mittleren Böden.
  4. 96 Mikroliter je Stunde
  5. Körpertemperatur und Stoffwechsel sinken mit.
  6. Die Regel gilt nur bis zum Optimum, danach denaturieren die Enzyme.
  7. Die Chromatografie trennt das Farbstoffgemisch auf.
  8. wie stark der Farbstoff Licht jeder Wellenlänge aufnimmt
  9. Im roten und blauen Licht wird am meisten Sauerstoff gebildet.
  10. Die Enzyme brauchen kein Licht, wohl aber ATP und NADPH aus dem Licht.
  11. Der Akzeptor Ribulose-1,5-bisphosphat wird neu gebildet.
  12. 3-Phosphoglycerat
  13. Der Parasit tötet seinen Wirt meist nicht, der Räuber tötet die Beute.
  14. Räuber in einer Räuber-Beute-Beziehung
  15. Stirbt der Wirt, verliert der Parasit seine Nahrungsquelle.
  16. Die Räuber werden mit Verzögerung ebenfalls seltener.
  17. Die Gipfel folgen zeitlich denen der anderen Kurve.
  18. die Räuber-Beute-Beziehung
  19. Oben kommt zu wenig Energie an, um weitere Stufen zu ernähren.
  20. 5 %
  21. etwa 360 kJ
  22. Es wird nicht mehr Holz geschlagen, als nachwächst.
  23. Der natürliche Treibhauseffekt ist für das Leben nötig.
  24. Die Symbiose mit Algen bricht unter Hitzestress zusammen.
  25. die Größe einer Population
  26. Die Körpertemperatur der Eidechse folgt der Umgebung, ihre Enzyme arbeiten bei Wärme schneller.
  27. etwa zwischen 400 und 700 Nanometern
  28. an den Thylakoidmembranen
  29. Die Enzyme des Calvin-Zyklus werden durch die Hitze geschädigt.
  30. Beide haben einen Nachteil, weil die Ressource knapp ist.
  31. Pessimum
  32. Vögel und Säugetiere
  33. Grünlücke
  34. am Fotosystem II an der Thylakoidmembran
  35. intraspezifische Konkurrenz
  36. als Räuber-Beute-Zyklus, die Luchse folgen den Hasen
  37. die Bruttoprimärproduktion abzüglich der Zellatmung der Produzenten
  38. Warmes Wasser enthält weniger Sauerstoff, ihr Toleranzbereich ist eng.