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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

  • Entdecken Frage, Vorstellung, Bild
  • Merken kommt ins Heft
  • Beispiel vorgerechnet, Schritt für Schritt
  • Üben selbst rechnen
  • Achtung typischer Fehler
  • Weiterdenken zum Knobeln und Vernetzen

○ 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

Wie heißt der Bereich einer Toleranzkurve, in dem eine Art gerade noch überlebt, aber kaum wächst und sich nicht fortpflanzt? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Am Rand der Kurve ist die Vitalität gering.
  2. Dieser Bereich heißt Pessimum.
  1. Am Rand der Kurve ist die Vitalität gering.
  2. Dieser Bereich heißt Pessimum.
Ergebnis:
Pessimum

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
    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.
    So fängst du an:
    Die Tiere wählen den Bereich selbst aus.
    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)
  2. ●2
    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.
    Lösung zeigen
    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
  3. ★3
    Zwei Grasarten haben allein dieselbe Toleranzkurve für Bodenfeuchte. In Mischkultur wächst Art A nur noch im feuchten, Art B nur im trockenen Bereich. Was zeigt das? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Allein zeigen beide ihre physiologische Kurve.
    2. In Mischkultur verdrängen sie sich gegenseitig.
    3. Die Verteilung im Freiland zeigt die ökologischen Optima.
    Ergebnis:
    Konkurrenz verschiebt die ökologischen Optima auseinander.

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

Wie heißen Tiere, die ihre Körpertemperatur unabhängig von der Umgebung weitgehend konstant halten?
Schritt für Schritt
  1. Homoios heißt gleich.
  2. Die Körpertemperatur bleibt gleich: homoiotherm.
  1. Homoios heißt gleich.
  2. Die Körpertemperatur bleibt gleich: homoiotherm.
Ergebnis:
homoiotherm

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. ○4
    Bei 10 °C atmet ein Grasfrosch 48-mal je Minute. Der Temperaturkoeffizient beträgt 2. Welcher Wert ist bei 20 °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 20 °C sind etwa 96 Atemzüge je Minute zu erwarten.
    Ergebnis:
    96 Atemzüge je Minute
  2. ●5
    Bei 10 °C läuft eine Ameise 60 Zentimeter je Minute. Der Temperaturkoeffizient beträgt 2. Welcher Wert ist bei 20 °C zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 2.
    2. 60 · 2 = 120
    3. Bei 20 °C sind etwa 120 Zentimeter je Minute zu erwarten.
    Ergebnis:
    120 Zentimeter je Minute
  3. ★6
    Bei 8 °C verbraucht ein Regenwurm 48 Mikroliter Sauerstoff je Stunde. Der Temperaturkoeffizient beträgt 3. Welcher Wert ist bei 28 °C zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. 8 °C auf 18 °C: 48 · 3 = 144
    2. 18 °C auf 28 °C: 144 · 3 = 432
    3. Bei 28 °C etwa 432 Mikroliter je Stunde, solange das Optimum nicht erreicht ist.
    Ergebnis:
    432 Mikroliter je Stunde

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

In welchem Bereich liegt das sichtbare Licht, das Pflanzen für die Fotosynthese nutzen? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Das sichtbare Licht reicht etwa von 400 bis 700 Nanometern.
  2. Dieser Bereich heißt auch fotosynthetisch aktive Strahlung.
  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

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.

ÜbenJetzt du

  1. ○7
    Wie heißt der Bereich zwischen etwa 500 und 600 Nanometern, in dem Chlorophyll kaum absorbiert? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Zwischen 500 und 600 Nanometern liegt grünes Licht.
    Lösung zeigen
    1. Zwischen 500 und 600 Nanometern liegt grünes Licht.
    2. Chlorophyll absorbiert dort kaum.
    3. Der Bereich heißt Grünlücke.
    Ergebnis:
    Grünlücke
  2. ●8
    Warum erscheinen Laubblätter grün? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Wir sehen das Licht, das ein Gegenstand zurückwirft.
    2. Chlorophyll absorbiert Blau und Rot.
    3. Grün bleibt übrig und gelangt ins Auge.
    Ergebnis:
    Grünes Licht wird kaum absorbiert und zurückgeworfen.
  3. ★9
    Gewächshäuser werden oft mit rot und blau leuchtenden Lampen beleuchtet. Welche Begründung ist fachlich richtig? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Absorptionsspektrum zeigt Gipfel bei Blau und Rot.
    2. Licht dieser Wellenlängen wird gut genutzt.
    3. Grünes Licht wäre zum großen Teil verschwendet.
    Ergebnis:
    Diese Wellenlängen werden von Chlorophyll gut absorbiert.

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 Aussage über Pflanzen trifft zu? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Pflanzenzellen haben Mitochondrien.
  2. Die Zellatmung läuft immer.
  3. Im Licht kommt die Fotosynthese hinzu.
  1. Pflanzenzellen haben Mitochondrien.
  2. Die Zellatmung läuft immer.
  3. Im Licht kommt die Fotosynthese hinzu.
Ergebnis:
Pflanzen betreiben Tag und Nacht Zellatmung.

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.

ÜbenJetzt du

  1. ○10
    Wozu dient die Regenerationsphase des Calvin-Zyklus? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Ohne Akzeptor könnte kein weiteres Kohlenstoffdioxid gebunden werden.
    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.
  2. ●11
    Was geschieht in der Reduktionsphase des Calvin-Zyklus? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Aus der Fixierung stammt 3-Phosphoglycerat.
    2. Mit ATP und NADPH wird es zu Glycerinaldehyd-3-phosphat reduziert.
    Ergebnis:
    Phosphoglycerat wird mit ATP und NADPH zu Glycerinaldehydphosphat.
  3. ★12
    Nach dem Abschalten des Lichts steigt die Menge an 3-Phosphoglycerat kurz an. Wie lässt sich das erklären? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Rubisco braucht kein ATP und fixiert weiter.
    2. Die Reduktion braucht ATP und NADPH, die nun fehlen.
    3. Phosphoglycerat staut sich.
    Ergebnis:
    Die Fixierung läuft weiter, die Reduktion stoppt ohne ATP und NADPH.

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

Flechten bestehen aus einem Pilz und einer Alge. Die Alge liefert Zucker, der Pilz Wasser und Halt. Welche Beziehung ist das? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Beide Partner haben einen Vorteil.
  2. Das ist eine Symbiose.
  1. Beide Partner haben einen Vorteil.
  2. Das ist eine Symbiose.
Ergebnis:
Symbiose

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
    Ein Wolf in Brandenburg jagt und frisst ein Reh. Welche Beziehung liegt vor? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Wolf tötet das Reh und frisst es.
    Lösung zeigen
    1. Der Wolf tötet das Reh und frisst es.
    2. Das ist eine Räuber-Beute-Beziehung.
    Ergebnis:
    Räuber-Beute-Beziehung
  2. ●14
    Zwei Amseln streiten im Park um dasselbe Revier. Welche Beziehung liegt vor? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Beide gehören zur selben Art.
    2. Die Amseln konkurrieren um dieselbe Ressource.
    3. Das ist intraspezifische Konkurrenz.
    Ergebnis:
    intraspezifische Konkurrenz
  3. ★15
    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

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

In einem Jahr gibt es sehr viele Schneehasen. Was ist nach Lotka-Volterra für die folgenden Jahre zu erwarten? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Viele Hasen bieten viel Nahrung.
  2. Die Luchse vermehren sich.
  3. Mehr Luchse fressen mehr Hasen, die Hasen werden weniger.
  1. Viele Hasen bieten viel Nahrung.
  2. Die Luchse vermehren sich.
  3. Mehr Luchse fressen mehr Hasen, die Hasen werden weniger.
Ergebnis:
Die Zahl der Luchse steigt, danach sinkt die der Hasen.

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 besagt die dritte Lotka-Volterra-Regel? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Nach einer Dezimierung findet die Beute weniger Räuber vor.
    Lösung zeigen
    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.
  2. ●17
    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
  3. ★18
    In einem Modell leben im Mittel 100 Beutetiere und 10 Räuber. Ein gutes Jahr bringt 160 Beutetiere. Was gilt langfristig für den Mittelwert der Beute? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Nach der zweiten Regel bleiben die Mittelwerte konstant.
    2. Ein gutes Jahr ist eine Schwankung um den Mittelwert.
    Ergebnis:
    Er bleibt bei etwa 100.

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

Die Produzenten eines Buchenwalds enthalten 20.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Etwa 10 % gelangen zur nächsten Trophiestufe. Wie viel Energie erreicht die Konsumenten erster Ordnung?
Schritt für Schritt
  1. Etwa 10 % gelangen zur nächsten Stufe.
  2. 20.000 kJ · 0,1 = 2000 kJ
  3. Der Rest wird vor allem als Wärme abgegeben.
  1. Etwa 10 % gelangen zur nächsten Stufe.
  2. 20.000 kJ · 0,1 = 2000 kJ
  3. Der Rest wird vor allem als Wärme abgegeben.
Ergebnis:
etwa 2000 kJ

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
    Die Produzenten eines Buchenwalds enthalten 12.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Etwa 10 % gelangen zur nächsten Trophiestufe. Wie viel Energie erreicht die Konsumenten erster Ordnung?
    So fängst du an:
    Etwa 10 % gelangen zur nächsten Stufe.
    Lösung zeigen
    1. Etwa 10 % gelangen zur nächsten Stufe.
    2. 12.000 kJ · 0,1 = 1200 kJ
    3. Der Rest wird vor allem als Wärme abgegeben.
    Ergebnis:
    etwa 1200 kJ
  2. ●20
    Was ist die Nettoprimärproduktion?
    Lösung zeigen
    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
  3. ★21
    Die Produzenten eines Buchenwalds 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

Welches Gas trägt neben Kohlenstoffdioxid stark zum anthropogenen Treibhauseffekt bei, zum Beispiel aus der Rinderhaltung? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Rinder bilden bei der Verdauung Methan.
  2. Methan ist ein starkes Treibhausgas.
  1. Rinder bilden bei der Verdauung Methan.
  2. Methan ist ein starkes Treibhausgas.
Ergebnis:
Methan

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
    Welche Folge der Erwärmung lässt sich an Pflanzen in Mitteleuropa beobachten? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Die Blühzeit vieler Pflanzen hängt von der Temperatur ab.
    Lösung zeigen
    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.
  2. ●23
    Warum werden trockengelegte Moore in Brandenburg wiedervernässt? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Im nassen Moor wird Torf kaum abgebaut.
    2. Im trockenen Moor zersetzen Mikroorganismen den Torf.
    3. Dabei wird Kohlenstoffdioxid frei.
    Ergebnis:
    Nasse Moore speichern Kohlenstoff, trockene setzen ihn frei.
  3. ★24
    Welche Aussage ist eine Sachaussage? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Eine Sachaussage lässt sich mit Daten prüfen.
    2. Werturteile sagen, was sein soll oder was gut ist.
    Ergebnis:
    Seit dem Jahr 2000 ist die Zahl der Wolfsrudel in Brandenburg gestiegen.

Vermischte Übungen

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

Üben

  1. ●25
    Wie heißt das Wirkungsgefüge aus Biotop und Biozönose? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Biotop und Biozönose wirken aufeinander ein.
    2. Beides zusammen ist das Ökosystem.
    Ergebnis:
    Ökosystem
  2. ●26
    Welche Tiergruppen sind homoiotherm?
    Lösung zeigen
    1. Nur Vögel und Säugetiere halten ihre Körpertemperatur mit Stoffwechselwärme konstant.
    2. Fische, Amphibien und Reptilien sind poikilotherm.
    Ergebnis:
    Vögel und Säugetiere
  3. ●27
    Warum ist die Thylakoidmembran stark gefaltet und gestapelt? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Lichtreaktionen laufen an Membranen.
    2. Viel Membranfläche heißt viele Fotosysteme und viel genutztes Licht.
    3. Struktur und Funktion: Oberflächenvergrößerung.
    Ergebnis:
    Die große Fläche bietet Platz für viele Fotosysteme.
  4. ●28
    Eine Pflanze bekommt mehr Licht, die Fotosyntheserate steigt aber nicht. Was ist die wahrscheinlichste Ursache? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Rate steigt nicht, obwohl das Licht steigt.
    2. Also begrenzt ein anderer Faktor.
    3. Meist ist es Kohlenstoffdioxid oder die Temperatur.
    Ergebnis:
    Ein anderer Faktor wie Kohlenstoffdioxid begrenzt.
  5. ●29
    Ein Insektizid tötet Blattläuse und Marienkäfer im gleichen Anteil. Was ist kurz danach zu erwarten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Beide werden gleich stark dezimiert.
    2. Nach der dritten Regel erholt sich die Beute schneller.
    3. Die Blattläuse nehmen zu.
    Ergebnis:
    Die Blattläuse nehmen schneller wieder zu als die Marienkäfer.
  6. ★30
    Ein Rotfuchs in Berlin frisst viele Abfälle, ein Rotfuchs auf dem Land vor allem Mäuse. Unterscheiden sich ihre Nischen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Nahrung ist ein Teil der Nische.
    2. Der Stadtfuchs nutzt andere Ressourcen.
    3. Seine realisierte Nische ist eine andere.
    Ergebnis:
    Ja, die Nahrung gehört zur Nische und ist verschieden.

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-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.

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.

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.

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
    Eine Art kommt in einem Gebiet nur dort vor, wo die Temperatur zwischen 10 °C und 14 °C liegt. Welcher Schluss ist zulässig? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Die Art ist für die Temperatur wahrscheinlich stenök.

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

    32
    Eine Eidechse ist morgens bei 12 °C träge, mittags bei 30 °C flink. Wie lässt sich das erklären?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Die Körpertemperatur der Eidechse folgt der Umgebung, ihre Enzyme arbeiten bei Wärme schneller.

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

    33
    Ein Blattfarbstoff-Extrakt wird mit weißem Licht durchstrahlt, danach zerlegt ein Prisma das Licht. Welche Bereiche erscheinen dunkel? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Blau und Rot

  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
    Eine Zecke saugt Blut an einem Reh. Welche Beziehung liegt vor? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Parasitismus

  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
    Auf einer Berliner Brachfläche enthalten die Produzenten 25.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Die Pflanzenfresser bauen davon 3000 kJ in ihre Körpermasse ein. Wie groß ist der ökologische Wirkungsgrad?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    12 %

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

    38
    Was versteht man unter Biodiversität? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    die Vielfalt der Gene, der Arten und der Ökosysteme

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. Präferendum (Vorzugsbereich)
  2. Art A, weil sie stenök ist
  3. Konkurrenz verschiebt die ökologischen Optima auseinander.
  4. 96 Atemzüge je Minute
  5. 120 Zentimeter je Minute
  6. 432 Mikroliter je Stunde
  7. Grünlücke
  8. Grünes Licht wird kaum absorbiert und zurückgeworfen.
  9. Diese Wellenlängen werden von Chlorophyll gut absorbiert.
  10. Der Akzeptor Ribulose-1,5-bisphosphat wird neu gebildet.
  11. Phosphoglycerat wird mit ATP und NADPH zu Glycerinaldehydphosphat.
  12. Die Fixierung läuft weiter, die Reduktion stoppt ohne ATP und NADPH.
  13. Räuber-Beute-Beziehung
  14. intraspezifische Konkurrenz
  15. Räuber in einer Räuber-Beute-Beziehung
  16. Werden beide gleich stark dezimiert, erholt sich die Beute schneller.
  17. die Räuber-Beute-Beziehung
  18. Er bleibt bei etwa 100.
  19. etwa 1200 kJ
  20. die Bruttoprimärproduktion abzüglich der Zellatmung der Produzenten
  21. etwa 360 kJ
  22. Viele Arten blühen früher im Jahr als vor 50 Jahren.
  23. Nasse Moore speichern Kohlenstoff, trockene setzen ihn frei.
  24. Seit dem Jahr 2000 ist die Zahl der Wolfsrudel in Brandenburg gestiegen.
  25. Ökosystem
  26. Vögel und Säugetiere
  27. Die große Fläche bietet Platz für viele Fotosysteme.
  28. Ein anderer Faktor wie Kohlenstoffdioxid begrenzt.
  29. Die Blattläuse nehmen schneller wieder zu als die Marienkäfer.
  30. Ja, die Nahrung gehört zur Nische und ist verschieden.
  31. Die Art ist für die Temperatur wahrscheinlich stenök.
  32. Die Körpertemperatur der Eidechse folgt der Umgebung, ihre Enzyme arbeiten bei Wärme schneller.
  33. Blau und Rot
  34. am Fotosystem II an der Thylakoidmembran
  35. Parasitismus
  36. als Räuber-Beute-Zyklus, die Luchse folgen den Hasen
  37. 12 %
  38. die Vielfalt der Gene, der Arten und der Ökosysteme