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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
  • Üben selbst rechnen
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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

Ein Diagramm zeigt die Aktivität einer Art gegen die Temperatur. Welche Kurvenform ist zu erwarten? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Bei Kälte und bei Hitze ist die Aktivität gering.
  2. Dazwischen liegt ein Gipfel, das Optimum.
  1. Bei Kälte und bei Hitze ist die Aktivität gering.
  2. Dazwischen liegt ein Gipfel, das Optimum.
Ergebnis:
eine Optimumkurve mit einem Gipfel

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
    Wie heißt der Bereich einer Toleranzkurve, in dem eine Art gerade noch überlebt, aber kaum wächst und sich nicht fortpflanzt? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Am Rand der Kurve ist die Vitalität gering.
    Lösung zeigen
    1. Am Rand der Kurve ist die Vitalität gering.
    2. Dieser Bereich heißt Pessimum.
    Ergebnis:
    Pessimum
  2. ●2
    Was zeigt die Breite einer Toleranzkurve? Begründe die Wahl.
    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
  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

Bei 15 °C verbraucht ein Regenwurm 60 Mikroliter Sauerstoff je Stunde. Der Temperaturkoeffizient beträgt 2. Welcher Wert ist bei 25 °C zu erwarten?
Schritt für Schritt
  1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 2.
  2. 60 · 2 = 120
  3. Bei 25 °C sind etwa 120 Mikroliter je Stunde zu erwarten.
  1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 2.
  2. 60 · 2 = 120
  3. Bei 25 °C sind etwa 120 Mikroliter je Stunde zu erwarten.
Ergebnis:
120 Mikroliter je Stunde

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
    Welche Tiergruppen sind homoiotherm?
    So fängst du an:
    Nur Vögel und Säugetiere halten ihre Körpertemperatur mit Stoffwechselwärme konstant.
    Lösung zeigen
    1. Nur Vögel und Säugetiere halten ihre Körpertemperatur mit Stoffwechselwärme konstant.
    2. Fische, Amphibien und Reptilien sind poikilotherm.
    Ergebnis:
    Vögel und Säugetiere
  2. ●5
    Bei 5 °C läuft eine Ameise 12 Zentimeter je Minute. Der Temperaturkoeffizient beträgt 3. Welcher Wert ist bei 15 °C zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 3.
    2. 12 · 3 = 36
    3. Bei 15 °C sind etwa 36 Zentimeter je Minute zu erwarten.
    Ergebnis:
    36 Zentimeter je Minute
  3. ★6
    Bei 15 °C verbraucht ein Regenwurm 30 Mikroliter Sauerstoff je Stunde. Der Temperaturkoeffizient beträgt 2. Welcher Wert ist bei 5 °C zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. Bei 10 °C weniger sinkt die Geschwindigkeit auf die Hälfte.
    2. 30 : 2 = 15
    3. Bei 5 °C sind etwa 15 Mikroliter je Stunde zu erwarten.
    Ergebnis:
    15 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 welchen Bereichen des sichtbaren Lichts absorbiert Chlorophyll a am stärksten? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Das Absorptionsspektrum von Chlorophyll a hat zwei Gipfel.
  2. Die Gipfel liegen bei etwa 430 und 660 Nanometern.
  3. Dazwischen liegt die Grünlücke.
  1. Das Absorptionsspektrum von Chlorophyll a hat zwei Gipfel.
  2. Die Gipfel liegen bei etwa 430 und 660 Nanometern.
  3. Dazwischen liegt die Grünlücke.
Ergebnis:
im blauvioletten und im roten Bereich

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
    Bei der Chromatografie von Blattfarbstoffen wandern die Farbstoffe verschieden weit. Wovon hängt das ab? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Das Laufmittel nimmt die Farbstoffe mit.
    Lösung zeigen
    1. Das Laufmittel nimmt die Farbstoffe mit.
    2. Gut lösliche Farbstoffe, die wenig haften, wandern weit.
    3. Stark haftende bleiben zurück.
    Ergebnis:
    von Löslichkeit im Laufmittel und Haftung am Trägermaterial
  2. ●8
    Warum wird die Startlinie bei der Chromatografie mit Bleistift und nicht mit Filzstift gezogen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Filzstiftfarbe ist selbst ein Farbstoffgemisch.
    2. Die Farbe würde mitwandern und eigene Banden bilden.
    Ergebnis:
    Graphit löst sich nicht im Laufmittel und verfälscht nichts.
  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

Wozu nutzt eine Pflanze die in der Fotosynthese gebildete Glucose? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Glucose ist Energieträger und Baustein.
  2. Die Pflanze baut sie in der Zellatmung ab, baut daraus Cellulose oder speichert Stärke.
  1. Glucose ist Energieträger und Baustein.
  2. Die Pflanze baut sie in der Zellatmung ab, baut daraus Cellulose oder speichert Stärke.
Ergebnis:
für Zellatmung, Baustoffe wie Cellulose und Stärke als Speicher

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.

ÜbenJetzt du

  1. ○10
    Woher stammt der Sauerstoff, den Pflanzen bei der Fotosynthese abgeben? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Am Fotosystem II wird Wasser gespalten.
    Lösung zeigen
    1. Am Fotosystem II wird Wasser gespalten.
    2. Dabei entstehen Elektronen, Protonen und Sauerstoff.
    Ergebnis:
    aus der Spaltung von Wasser
  2. ●11
    Welches Molekül wird bei den Primärreaktionen mit Elektronen aus dem Wasser reduziert? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Licht treibt Elektronen vom Wasser über die Fotosysteme.
    2. Am Ende nimmt NADP⁺ die Elektronen auf und wird zu NADPH.
    Ergebnis:
    NADP⁺ zu NADPH
  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

Knöllchenbakterien an Lupinenwurzeln binden Luftstickstoff und erhalten von der Pflanze Kohlenhydrate. Welche Beziehung ist das? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Die Pflanze erhält Stickstoffverbindungen.
  2. Die Bakterien erhalten Kohlenhydrate.
  3. Beide profitieren.
  1. Die Pflanze erhält Stickstoffverbindungen.
  2. Die Bakterien erhalten Kohlenhydrate.
  3. Beide profitieren.
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 Bandwurm lebt im Darm eines Menschen und nimmt Nährstoffe auf. Welche Beziehung liegt vor? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Bandwurm hat einen Vorteil, der Mensch einen Nachteil.
    Lösung zeigen
    1. Der Bandwurm hat einen Vorteil, der Mensch einen Nachteil.
    2. Der Wirt wird nicht getötet.
    3. Das ist Parasitismus.
    Ergebnis:
    Parasitismus
  2. ●14
    Eine Zecke saugt Blut an einem Reh. Welche Beziehung liegt vor? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Zecke hat einen Vorteil, das Reh einen Nachteil.
    2. Das Reh überlebt.
    3. Die Zecke ist ein Ektoparasit.
    Ergebnis:
    Parasitismus
  3. ★15
    Ein Wolf in Brandenburg jagt und frisst ein Reh. Welche Beziehung liegt vor? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Wolf tötet das Reh und frisst es.
    2. Das ist eine Räuber-Beute-Beziehung.
    Ergebnis:
    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

Nach Lotka-Volterra steigt die Zahl der Räuber. Was folgt daraus für die Beute? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Mehr Räuber fressen mehr Beute.
  2. Die Zahl der Beutetiere sinkt.
  1. Mehr Räuber fressen mehr Beute.
  2. Die Zahl der Beutetiere sinkt.
Ergebnis:
Die Beute wird mit der Zeit weniger.

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
    Welche Beziehung beschreiben die Lotka-Volterra-Regeln? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Die Regeln beschreiben, wie Räuber und Beute ihre Zahlen gegenseitig beeinflussen.
    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
  2. ●17
    In einem Jahr gibt es sehr viele Schneehasen. Was ist nach Lotka-Volterra für die folgenden Jahre zu erwarten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    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.
  3. ★18
    In einem Wald ohne Wölfe werden Rehe zahlreicher, bis die Nahrung knapp wird. Warum beschreibt das Lotka-Volterra-Modell diesen Fall nicht? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Modell braucht ein Räuber-Beute-Paar.
    2. Hier fehlt der Räuber.
    3. Die Rehe werden durch Nahrungsmangel begrenzt.
    Ergebnis:
    Die Beute wird hier durch Nahrung begrenzt, nicht durch Räuber.

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 einer Wiese enthalten 30.000 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. 30.000 kJ · 0,1 = 3000 kJ
  3. Der Rest wird vor allem als Wärme abgegeben.
  1. Etwa 10 % gelangen zur nächsten Stufe.
  2. 30.000 kJ · 0,1 = 3000 kJ
  3. Der Rest wird vor allem als Wärme abgegeben.
Ergebnis:
etwa 3000 kJ

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. ○19
    Was ist die Nettoprimärproduktion?
    So fängst du an:
    Die Produzenten binden Energie in der Fotosynthese: Bruttoprimärproduktion.
    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
  2. ●20
    Die Produzenten eines Sees enthalten 24.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Etwa 10 % gelangen zur nächsten Trophiestufe. Wie viel Energie erreicht die Konsumenten erster Ordnung?
    Lösung zeigen
    1. Etwa 10 % gelangen zur nächsten Stufe.
    2. 24.000 kJ · 0,1 = 2400 kJ
    3. Der Rest wird vor allem als Wärme abgegeben.
    Ergebnis:
    etwa 2400 kJ
  3. ★21
    Ein Wolfsrudel in Brandenburg nimmt im Jahr etwa 1200 MJ mit seiner Beute auf. Wie viel Energie müssen die Pflanzen, von denen die Beute lebt, ungefähr enthalten, wenn je Stufe etwa 10 % weitergegeben werden?
    Lösung zeigen
    1. Pflanzen, Pflanzenfresser, Wolf: Der Wolf ist Konsument zweiter Ordnung.
    2. Die Beutetiere brauchen etwa 1200 MJ · 10 = 12.000 MJ.
    3. Die Pflanzen brauchen etwa 12.000 MJ · 10 = 120.000 MJ.
    Ergebnis:
    etwa 120.000 MJ

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

Was versteht man unter Biodiversität? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Biodiversität hat drei Ebenen.
  2. Genetische Vielfalt, Artenvielfalt und Vielfalt der Ökosysteme.
  1. Biodiversität hat drei Ebenen.
  2. Genetische Vielfalt, Artenvielfalt und Vielfalt der Ökosysteme.
Ergebnis:
die Vielfalt der Gene, der Arten und der Ökosysteme

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.

ÜbenJetzt du

  1. ○22
    Warum ist die Erwärmung von Gewässern für stenotherme Kaltwasserfische besonders gefährlich? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Stenotherm heißt: enger Temperaturbereich.
    Lösung zeigen
    1. Stenotherm heißt: enger Temperaturbereich.
    2. Warmes Wasser löst weniger Sauerstoff.
    3. Beides zusammen gefährdet die Fische.
    Ergebnis:
    Warmes Wasser enthält weniger Sauerstoff, ihr Toleranzbereich ist eng.
  2. ●23
    Was verstärkt den anthropogenen Treibhauseffekt? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Mensch setzt zusätzliche Treibhausgase frei.
    2. Diese Gase halten mehr Wärmestrahlung in der Atmosphäre zurück.
    Ergebnis:
    zusätzliche Treibhausgase wie Kohlenstoffdioxid und Methan
  3. ★24
    Welche Maßnahme fördert die Biodiversität in einer Stadt wie Berlin? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Vielfältige Lebensräume bieten vielen Arten Nahrung und Unterschlupf.
    2. Vernetzte Flächen erlauben Austausch zwischen Populationen.
    Ergebnis:
    Blühflächen und vernetzte Grünflächen anlegen

Vermischte Übungen

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

Üben

  1. ●25
    Eine Toleranzkurve reicht von 0 °C bis 40 °C. Was gilt außerhalb dieses Bereichs? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Grenzen der Kurve sind die Grenzen des Überlebens.
    2. Außerhalb davon stirbt die Art auf Dauer.
    Ergebnis:
    Die Art kann dort auf Dauer nicht überleben.
  2. ●26
    Wie heißt der Abbau energiereicher organischer Stoffe, bei dem Energie für die Zelle frei wird? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Beim Abbau wird Energie frei.
    2. Das ist die Dissimilation, zum Beispiel die Zellatmung.
    Ergebnis:
    Dissimilation
  3. ●27
    Bei 8 °C verbraucht ein Regenwurm 42 Mikroliter Sauerstoff je Stunde. Der Temperaturkoeffizient beträgt 2. Welcher Wert ist bei 18 °C zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 2.
    2. 42 · 2 = 84
    3. Bei 18 °C sind etwa 84 Mikroliter je Stunde zu erwarten.
    Ergebnis:
    84 Mikroliter je Stunde
  4. ●28
    Welche Zellen öffnen und schließen eine Spaltöffnung? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Zwei bohnenförmige Schließzellen umgeben den Spalt.
    2. Ändert sich ihr Innendruck, öffnet oder schließt sich der Spalt.
    Ergebnis:
    die Schließzellen
  5. ●29
    Was liefern die Primärreaktionen insgesamt? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Licht treibt Elektronen vom Wasser zum NADP⁺.
    2. Dabei entstehen NADPH, ATP und als Nebenprodukt Sauerstoff.
    3. Glucose entsteht erst im Calvin-Zyklus.
    Ergebnis:
    ATP, NADPH und Sauerstoff
  6. ●30
    Wie lässt sich die Fotosyntheserate der Wasserpest im Schulversuch messen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Bei der Fotosynthese entsteht Sauerstoff.
    2. Er steigt als Bläschen an der Schnittstelle auf.
    3. Mehr Bläschen je Minute heißt höhere Rate.
    Ergebnis:
    an der Zahl der Sauerstoffbläschen je Minute

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.

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.

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.

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.

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.

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?

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.

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
    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
    Ergebnis:
    Art A, weil sie stenök ist

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

    32
    Was gilt für ein homoiothermes Tier, wenn die Außentemperatur sinkt?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Es muss mehr Energie zum Heizen aufwenden.

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

    33
    Welche Farbe hat Chlorophyll b im Chromatogramm im Vergleich zu Chlorophyll a? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    gelbgrün, Chlorophyll a ist blaugrün

  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
    Wie lautet die Gesamtgleichung der Fotosynthese in Worten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    6 Kohlenstoffdioxid + 12 Wasser → Glucose + 6 Sauerstoff + 6 Wasser

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

    35
    Ein Bandwurm lebt im Darm eines Menschen und nimmt Nährstoffe auf. 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
    Was geschieht nach Lotka-Volterra, wenn die Beute selten wird? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Die Räuber werden mit Verzögerung ebenfalls seltener.

  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
    Welche Folge der Erwärmung lässt sich an Pflanzen in Mitteleuropa beobachten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Viele Arten blühen früher im Jahr als vor 50 Jahren.

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. Pessimum
  2. wie stark ein Faktor schwanken darf, ohne dass die Art stirbt
  3. Konkurrenzstärkere Arten verdrängen sie von den mittleren Böden.
  4. Vögel und Säugetiere
  5. 36 Zentimeter je Minute
  6. 15 Mikroliter je Stunde
  7. von Löslichkeit im Laufmittel und Haftung am Trägermaterial
  8. Graphit löst sich nicht im Laufmittel und verfälscht nichts.
  9. Im roten und blauen Licht wird am meisten Sauerstoff gebildet.
  10. aus der Spaltung von Wasser
  11. NADP⁺ zu NADPH
  12. Die Fixierung läuft weiter, die Reduktion stoppt ohne ATP und NADPH.
  13. Parasitismus
  14. Parasitismus
  15. Räuber-Beute-Beziehung
  16. die Räuber-Beute-Beziehung
  17. Die Zahl der Luchse steigt, danach sinkt die der Hasen.
  18. Die Beute wird hier durch Nahrung begrenzt, nicht durch Räuber.
  19. die Bruttoprimärproduktion abzüglich der Zellatmung der Produzenten
  20. etwa 2400 kJ
  21. etwa 120.000 MJ
  22. Warmes Wasser enthält weniger Sauerstoff, ihr Toleranzbereich ist eng.
  23. zusätzliche Treibhausgase wie Kohlenstoffdioxid und Methan
  24. Blühflächen und vernetzte Grünflächen anlegen
  25. Die Art kann dort auf Dauer nicht überleben.
  26. Dissimilation
  27. 84 Mikroliter je Stunde
  28. die Schließzellen
  29. ATP, NADPH und Sauerstoff
  30. an der Zahl der Sauerstoffbläschen je Minute
  31. Art A, weil sie stenök ist
  32. Es muss mehr Energie zum Heizen aufwenden.
  33. gelbgrün, Chlorophyll a ist blaugrün
  34. 6 Kohlenstoffdioxid + 12 Wasser → Glucose + 6 Sauerstoff + 6 Wasser
  35. Parasitismus
  36. Die Räuber werden mit Verzögerung ebenfalls seltener.
  37. die Bruttoprimärproduktion abzüglich der Zellatmung der Produzenten
  38. Viele Arten blühen früher im Jahr als vor 50 Jahren.