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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

Was gibt das Optimum einer Toleranzkurve an? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Das Optimum ist der Gipfel der Kurve.
  2. Der ganze Bereich ist die Potenz, die Grenzen sind die Toleranzgrenzen.
  1. Das Optimum ist der Gipfel der Kurve.
  2. Der ganze Bereich ist die Potenz, die Grenzen sind die Toleranzgrenzen.
Ergebnis:
den Wert des Faktors mit der größten Vitalität

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
    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
    1. Der Bereich ist eng.
    2. Die Art ist wahrscheinlich stenök.
    3. Wo genau ihr Optimum ohne Konkurrenz liegt, zeigt erst ein Laborversuch.
    Ergebnis:
    Die Art ist für die Temperatur wahrscheinlich stenök.
  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 besagt die RGT-Regel?
Schritt für Schritt
  1. RGT steht für Reaktionsgeschwindigkeit und Temperatur.
  2. Je 10 °C wird die Geschwindigkeit mit 2 bis 3 multipliziert.
  3. Das gilt nur bis zum Optimum.
  1. RGT steht für Reaktionsgeschwindigkeit und Temperatur.
  2. Je 10 °C wird die Geschwindigkeit mit 2 bis 3 multipliziert.
  3. Das gilt nur bis zum Optimum.
Ergebnis:
Bei 10 °C mehr steigt die Reaktionsgeschwindigkeit auf das Zwei- bis Dreifache.

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 5 °C läuft eine Ameise 48 Zentimeter je Minute. Der Temperaturkoeffizient beträgt 2. Welcher Wert ist bei 15 °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 15 °C sind etwa 96 Zentimeter je Minute zu erwarten.
    Ergebnis:
    96 Zentimeter je Minute
  2. ●5
    Bei 5 °C frisst eine Raupe 12 Milligramm Blatt je Stunde. Der Temperaturkoeffizient beträgt 2. Welcher Wert ist bei 15 °C zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 2.
    2. 12 · 2 = 24
    3. Bei 15 °C sind etwa 24 Milligramm je Stunde zu erwarten.
    Ergebnis:
    24 Milligramm je Stunde
  3. ★6
    Bei 15 °C läuft eine Ameise 24 Zentimeter je Minute. 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. 24 : 2 = 12
    3. Bei 5 °C sind etwa 12 Zentimeter je Minute zu erwarten.
    Ergebnis:
    12 Zentimeter je Minute

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

Wozu dient die Chromatografie der Blattfarbstoffe? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Der grüne Extrakt ist ein Gemisch.
  2. Die Chromatografie trennt ihn in einzelne Banden.
  1. Der grüne Extrakt ist ein Gemisch.
  2. Die Chromatografie trennt ihn in einzelne Banden.
Ergebnis:
Die Chromatografie trennt das Farbstoffgemisch auf.

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. ○7
    Welche Farbe hat Chlorophyll b im Chromatogramm im Vergleich zu Chlorophyll a? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Chlorophyll a erscheint blaugrün.
    Lösung zeigen
    1. Chlorophyll a erscheint blaugrün.
    2. Chlorophyll b erscheint gelbgrün.
    Ergebnis:
    gelbgrün, Chlorophyll a ist blaugrün
  2. ●8
    Welche Aufgabe haben Carotinoide in den Thylakoiden? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Carotinoide absorbieren zwischen 400 und 500 Nanometern.
    2. Carotinoide geben Energie an Chlorophyll weiter.
    3. Außerdem schützen sie vor Schäden durch zu viel Licht.
    Ergebnis:
    Carotinoide absorbieren zusätzlich blaugrünes Licht und schützen.
  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

Wo wird bei den Primärreaktionen Wasser gespalten? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Die Fotolyse des Wassers gehört zu den Lichtreaktionen.
  2. Die Fotolyse findet am Fotosystem II statt.
  1. Die Fotolyse des Wassers gehört zu den Lichtreaktionen.
  2. Die Fotolyse findet am Fotosystem II statt.
Ergebnis:
am Fotosystem II an der Thylakoidmembran

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
    Welche Aussage über Pflanzen trifft zu? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Pflanzenzellen haben Mitochondrien.
    Lösung zeigen
    1. Pflanzenzellen haben Mitochondrien.
    2. Die Zellatmung läuft immer.
    3. Im Licht kommt die Fotosynthese hinzu.
    Ergebnis:
    Pflanzen betreiben Tag und Nacht Zellatmung.
  2. ●11
    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
  3. ★12
    Eine Pflanze wird belichtet und dann plötzlich verdunkelt. Was geschieht kurz danach mit der Menge an Ribulose-1,5-bisphosphat im Stroma? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Fixierung verbraucht weiter Ribulose-1,5-bisphosphat.
    2. Für die Regeneration fehlt ATP aus den Lichtreaktionen.
    3. Die Menge sinkt.
    Ergebnis:
    Die Menge sinkt, weil für die Regeneration ATP fehlt.

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

Ein Wolf in Brandenburg jagt und frisst ein Reh. Welche Beziehung liegt vor? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Der Wolf tötet das Reh und frisst es.
  2. Das ist eine Räuber-Beute-Beziehung.
  1. Der Wolf tötet das Reh und frisst es.
  2. Das ist eine Räuber-Beute-Beziehung.
Ergebnis:
Räuber-Beute-Beziehung

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
    Fuchs und Mäusebussard jagen beide Feldmäuse. Welche Beziehung besteht zwischen Fuchs und Bussard? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Zwei verschiedene Arten nutzen dieselbe Nahrung.
    Lösung zeigen
    1. Zwei verschiedene Arten nutzen dieselbe Nahrung.
    2. Das ist interspezifische Konkurrenz.
    Ergebnis:
    interspezifische Konkurrenz
  2. ●14
    Knöllchenbakterien an Lupinenwurzeln binden Luftstickstoff und erhalten von der Pflanze Kohlenhydrate. Welche Beziehung ist das? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Pflanze erhält Stickstoffverbindungen.
    2. Die Bakterien erhalten Kohlenhydrate.
    3. Beide profitieren.
    Ergebnis:
    Symbiose
  3. ★15
    Nach der Rückkehr der Wölfe meiden Hirsche offene Flächen an Flüssen. Welche Folge ist möglich? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Wölfe ändern das Verhalten der Hirsche.
    2. An den Ufern wird weniger gefressen.
    3. Junge Bäume und Sträucher wachsen nach.
    Ergebnis:
    Ufergehölze wachsen nach, weil weniger verbissen wird.

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

Ein Insektizid tötet Blattläuse und Marienkäfer im gleichen Anteil. Was ist kurz danach zu erwarten? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Beide werden gleich stark dezimiert.
  2. Nach der dritten Regel erholt sich die Beute schneller.
  3. Die Blattläuse nehmen zu.
  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.

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
    In einem Jahr gibt es sehr viele Schneehasen. Was ist nach Lotka-Volterra für die folgenden Jahre zu erwarten? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Viele Hasen bieten viel Nahrung.
    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.
  2. ●17
    Was besagt die dritte Lotka-Volterra-Regel? Begründe die Wahl.
    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.
  3. ★18
    Warum ist es oft ungünstig, gegen Schädlinge mit Insektiziden zu spritzen, wenn zugleich Nützlinge sie fressen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Beide werden dezimiert.
    2. Nach der dritten Regel erholt sich die Beute schneller.
    3. Die Schädlinge nehmen zu, bevor die Nützlinge nachkommen.
    Ergebnis:
    Die Nützlinge erholen sich langsamer, die Schädlinge vermehren sich rasch.

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

Wohin geht der größte Teil der Energie, die eine Trophiestufe aufnimmt?
Schritt für Schritt
  1. Lebewesen bauen Nahrung in der Zellatmung ab.
  2. Ein großer Teil der Energie wird dabei als Wärme frei.
  3. Nur etwa 10 % stecken danach in neuer Körpermasse.
  1. Lebewesen bauen Nahrung in der Zellatmung ab.
  2. Ein großer Teil der Energie wird dabei als Wärme frei.
  3. Nur etwa 10 % stecken danach in neuer Körpermasse.
Ergebnis:
Die Energie wird bei der Zellatmung als Wärme abgegeben.

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 30.000 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. 30.000 kJ · 0,1 = 3000 kJ
    3. Der Rest wird vor allem als Wärme abgegeben.
    Ergebnis:
    etwa 3000 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 einer Berliner Brachfläche enthalten 30.000 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: 30.000 kJ · 0,1 = 3000 kJ
    2. Konsumenten zweiter Ordnung: 3000 kJ · 0,1 = 300 kJ
    3. Insgesamt kommt etwa 1 % an.
    Ergebnis:
    etwa 300 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

Wie wirken Treibhausgase in der Atmosphäre? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Die Erde strahlt Wärme ab.
  2. Treibhausgase absorbieren diese Strahlung.
  3. Einen Teil geben sie zur Erde zurück.
  1. Die Erde strahlt Wärme ab.
  2. Treibhausgase absorbieren diese Strahlung.
  3. Einen Teil geben sie zur Erde zurück.
Ergebnis:
Die Gase absorbieren Wärmestrahlung der Erde und strahlen einen Teil zurück.

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
    Ohne natürlichen Treibhauseffekt läge die mittlere Temperatur der Erde bei etwa −18 °C statt bei etwa 15 °C. Was folgt daraus? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der natürliche Treibhauseffekt hält die Erde etwa 33 °C wärmer.
    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.
  2. ●23
    Welche Folge der Erwärmung lässt sich an Pflanzen in Mitteleuropa beobachten? Begründe die Wahl.
    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.
  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
    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
    Eine Art erträgt große Schwankungen eines Umweltfaktors. Wie wird sie bezeichnet? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Eury heißt weit.
    2. Eine Art mit weitem Toleranzbereich ist euryök.
    Ergebnis:
    euryök
  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 Aufgabe hat die Kutikula auf der oberen Epidermis? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Kutikula ist eine wachsartige Schicht.
    2. Diese Schicht lässt kaum Wasser durch und schützt so vor Austrocknung.
    Ergebnis:
    Die Kutikula verringert die Verdunstung von Wasser.
  5. ●29
    Wozu nutzt eine Pflanze die in der Fotosynthese gebildete Glucose? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    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
  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.

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.

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.

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 hat für die Temperatur einen weiten, für den Salzgehalt einen engen Toleranzbereich. Wie ist sie einzuordnen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    eurytherm, aber stenohalin

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

    32
    Bei 12 °C atmet ein Grasfrosch 30-mal je Minute. Der Temperaturkoeffizient beträgt 2. Welcher Wert ist bei 22 °C zu erwarten?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    60 Atemzüge je Minute

  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
    Welches Enzym bindet im Calvin-Zyklus Kohlenstoffdioxid? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Rubisco

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

    35
    Ein Kuckuck legt sein Ei in das Nest eines Teichrohrsängers, der das Küken aufzieht. Welche Beziehung ist das? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Brutparasitismus

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

    36
    Welche Annahme liegt dem Lotka-Volterra-Modell zugrunde? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Der Räuber hängt nur von einer Beute ab und umgekehrt.

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

    37
    In einem See enthalten die Produzenten 20.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Die Pflanzenfresser bauen davon 2400 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
    Welche Maßnahme fördert die Biodiversität in einer Stadt wie Berlin? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Blühflächen und vernetzte Grünflächen anlegen

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. Die Art ist für die Temperatur wahrscheinlich stenök.
  3. Konkurrenzstärkere Arten verdrängen sie von den mittleren Böden.
  4. 96 Zentimeter je Minute
  5. 24 Milligramm je Stunde
  6. 12 Zentimeter je Minute
  7. gelbgrün, Chlorophyll a ist blaugrün
  8. Carotinoide absorbieren zusätzlich blaugrünes Licht und schützen.
  9. Im roten und blauen Licht wird am meisten Sauerstoff gebildet.
  10. Pflanzen betreiben Tag und Nacht Zellatmung.
  11. ATP, NADPH und Sauerstoff
  12. Die Menge sinkt, weil für die Regeneration ATP fehlt.
  13. interspezifische Konkurrenz
  14. Symbiose
  15. Ufergehölze wachsen nach, weil weniger verbissen wird.
  16. Die Zahl der Luchse steigt, danach sinkt die der Hasen.
  17. Werden beide gleich stark dezimiert, erholt sich die Beute schneller.
  18. Die Nützlinge erholen sich langsamer, die Schädlinge vermehren sich rasch.
  19. etwa 3000 kJ
  20. die Bruttoprimärproduktion abzüglich der Zellatmung der Produzenten
  21. etwa 300 kJ
  22. Der natürliche Treibhauseffekt ist für das Leben nötig.
  23. Viele Arten blühen früher im Jahr als vor 50 Jahren.
  24. Die Symbiose mit Algen bricht unter Hitzestress zusammen.
  25. Die Art kann dort auf Dauer nicht überleben.
  26. euryök
  27. 84 Mikroliter je Stunde
  28. Die Kutikula verringert die Verdunstung von Wasser.
  29. für Zellatmung, Baustoffe wie Cellulose und Stärke als Speicher
  30. an der Zahl der Sauerstoffbläschen je Minute
  31. eurytherm, aber stenohalin
  32. 60 Atemzüge je Minute
  33. Grünlücke
  34. Rubisco
  35. Brutparasitismus
  36. Der Räuber hängt nur von einer Beute ab und umgekehrt.
  37. 12 %
  38. Blühflächen und vernetzte Grünflächen anlegen