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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

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.
Schritt für Schritt
  1. Der Bereich ist eng.
  2. Die Art ist wahrscheinlich stenök.
  3. Wo genau ihr Optimum ohne Konkurrenz liegt, zeigt erst ein Laborversuch.
  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.

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
    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
    Was gibt die ökologische Potenz einer Art für einen Umweltfaktor an? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Potenz ist ein Bereich auf der Achse des Umweltfaktors.
    2. Der Wert mit der größten Vitalität ist das Optimum.
    Ergebnis:
    den Bereich, in dem die Art leben und sich fortpflanzen kann

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

EntdeckenFrage

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

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

Auflösung

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

MerkenTemperatur und Licht

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

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

BeispielTemperatur und RGT-Regel

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

AchtungRGT-Faktor addiert statt multipliziert

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○4
    Bei 5 °C läuft eine Ameise 24 Zentimeter je Minute. Der Temperaturkoeffizient beträgt 3. Welcher Wert ist bei 15 °C zu erwarten?
    So fängst du an:
    Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 3.
    Lösung zeigen
    1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 3.
    2. 24 · 3 = 72
    3. Bei 15 °C sind etwa 72 Zentimeter je Minute zu erwarten.
    Ergebnis:
    72 Zentimeter je Minute
  2. ●5
    Was besagt die RGT-Regel?
    Lösung zeigen
    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.
  3. ★6
    Warum brauchen Säugetiere viel mehr Nahrung als gleich schwere Reptilien?
    Lösung zeigen
    1. Homoiotherme erzeugen ständig Wärme.
    2. Dafür bauen sie viel Nahrung in der Zellatmung ab.
    3. Poikilotherme sparen diese Energie.
    Ergebnis:
    Säugetiere halten die Körpertemperatur mit Stoffwechselwärme konstant.

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

Warum wird die Startlinie bei der Chromatografie mit Bleistift und nicht mit Filzstift gezogen? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Filzstiftfarbe ist selbst ein Farbstoffgemisch.
  2. Die Farbe würde mitwandern und eigene Banden bilden.
  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.

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
    Warum erscheinen Laubblätter grün? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Wir sehen das Licht, das ein Gegenstand zurückwirft.
    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.
  2. ●8
    Welche Farbstoffe wandern bei der Chromatografie der Blattfarbstoffe meist am weitesten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Carotine lösen sich sehr gut im unpolaren Laufmittel.
    2. Carotine haften kaum am Trägermaterial.
    3. Carotine laufen fast mit der Laufmittelfront.
    Ergebnis:
    die orangegelben Carotine
  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

Welches Molekül wird bei den Primärreaktionen mit Elektronen aus dem Wasser reduziert? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Licht treibt Elektronen vom Wasser über die Fotosysteme.
  2. Am Ende nimmt NADP⁺ die Elektronen auf und wird zu NADPH.
  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

AchtungÖkologische Gegenbegriffe vertauscht

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○10
    Welches Molekül nimmt im Calvin-Zyklus das Kohlenstoffdioxid auf? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Akzeptor hat fünf Kohlenstoffatome.
    Lösung zeigen
    1. Der Akzeptor hat fünf Kohlenstoffatome.
    2. Es ist Ribulose-1,5-bisphosphat.
    Ergebnis:
    Ribulose-1,5-bisphosphat
  2. ●11
    Welches Enzym bindet im Calvin-Zyklus Kohlenstoffdioxid? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Rubisco ist die Ribulose-1,5-bisphosphat-Carboxylase.
    2. Rubisco bindet Kohlenstoffdioxid an Ribulose-1,5-bisphosphat.
    Ergebnis:
    Rubisco
  3. ★12
    Algen wurden kurz mit radioaktiv markiertem Kohlenstoffdioxid begast. Nach wenigen Sekunden steckte der markierte Kohlenstoff vor allem in einem Molekül mit drei Kohlenstoffatomen. Welches war es? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Bei der Fixierung ergeben Kohlenstoffdioxid und der Akzeptor 3-Phosphoglycerat.
    2. Es ist das erste stabile Produkt.
    3. Glucose entsteht erst später.
    Ergebnis:
    3-Phosphoglycerat

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

EntdeckenFrage

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

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

Auflösung

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

MerkenBeziehungen zwischen Lebewesen

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

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

BeispielBeziehungen zwischen Lebewesen

Ein Bandwurm lebt im Darm eines Menschen und nimmt Nährstoffe auf. Welche Beziehung liegt vor? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Der Bandwurm hat einen Vorteil, der Mensch einen Nachteil.
  2. Der Wirt wird nicht getötet.
  3. Das ist Parasitismus.
  1. Der Bandwurm hat einen Vorteil, der Mensch einen Nachteil.
  2. Der Wirt wird nicht getötet.
  3. Das ist Parasitismus.
Ergebnis:
Parasitismus

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
    Ameisen schützen Blattläuse vor Fressfeinden und nehmen deren Honigtau auf. Welche Beziehung liegt vor? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Die Ameisen erhalten Nahrung.
    Lösung zeigen
    1. Die Ameisen erhalten Nahrung.
    2. Die Blattläuse werden geschützt.
    3. Beide profitieren.
    Ergebnis:
    Symbiose
  2. ●14
    Ein Kuckuck legt sein Ei in das Nest eines Teichrohrsängers, der das Küken aufzieht. Welche Beziehung ist das? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Kuckuck spart die Brutpflege.
    2. Der Teichrohrsänger verliert seine eigene Brut.
    3. Das ist Brutparasitismus.
    Ergebnis:
    Brutparasitismus
  3. ★15
    Rehe und Rinder fressen auf derselben Weide Gras. Was gilt für ihre Beziehung? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Zwei Arten nutzen dieselbe Nahrung.
    2. Ist das Gras knapp, schaden sie sich gegenseitig.
    Ergebnis:
    interspezifische Konkurrenz um Nahrung

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

Warum liegt das Maximum der Räuber zeitlich hinter dem Maximum der Beute? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Viel Beute heißt viel Nahrung.
  2. Daraus entstehen erst nach einer Fortpflanzungszeit mehr Räuber.
  1. Viel Beute heißt viel Nahrung.
  2. Daraus entstehen erst nach einer Fortpflanzungszeit mehr Räuber.
Ergebnis:
Die Räuber vermehren sich erst, wenn viel Beute da ist.

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 zweite Lotka-Volterra-Regel? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Trotz Schwankungen bleiben die Mittelwerte gleich.
    Lösung zeigen
    1. Trotz Schwankungen bleiben die Mittelwerte gleich.
    2. Die Beute ist im Mittel zahlreicher als die Räuber.
    Ergebnis:
    Die Mittelwerte beider Populationen bleiben langfristig konstant.
  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
    Im Ersten Weltkrieg wurde im Mittelmeer kaum gefischt. Danach war der Anteil der Raubfische am Fang gestiegen. Welche Regel erklärt das? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Fischerei dezimiert Räuber und Beute gleichermaßen.
    2. Das begünstigt die Beute.
    3. Fällt die Fischerei weg, nehmen die Räuber zu.
    Ergebnis:
    die dritte Regel: weniger Befischung begünstigt die 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

AchtungStoffkreislauf und Energiefluss verwechselt

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○19
    Warum haben Nahrungsketten selten mehr als vier oder fünf Trophiestufen?
    So fängst du an:
    Je Stufe gehen etwa 90 % verloren.
    Lösung zeigen
    1. Je Stufe gehen etwa 90 % verloren.
    2. Nach vier Übergängen bleibt etwa ein Zehntausendstel.
    3. Das reicht nicht für eine weitere Stufe.
    Ergebnis:
    Oben kommt zu wenig Energie an, um weitere Stufen zu ernähren.
  2. ●20
    Die Produzenten eines Sees enthalten 15.000 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. 15.000 kJ · 0,1 = 1500 kJ
    3. Der Rest wird vor allem als Wärme abgegeben.
    Ergebnis:
    etwa 1500 kJ
  3. ★21
    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

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

EntdeckenFrage

Warum setzt man in Brandenburg trockengelegte Moore wieder unter Wasser?

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

Auflösung

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

MerkenMensch und Ökosystem

Zusätzliche Treibhausgase verstärken den natürlichen Treibhauseffekt.

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

BeispielMensch, Klima und Ökosystemmanagement

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

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.

ÜbenJetzt du

  1. ○22
    Was verstärkt den anthropogenen Treibhauseffekt? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Mensch setzt zusätzliche Treibhausgase frei.
    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
  2. ●23
    Wie wirken Treibhausgase in der Atmosphäre? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    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.
  3. ★24
    Auf einer Berliner Brachfläche leben geschützte Zauneidechsen. Dort sollen Wohnungen gebaut werden. Welche Lösung entspricht dem Prinzip der Nachhaltigkeit am ehesten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Nachhaltig heißt: Bedürfnisse heute erfüllen, ohne die Lebensgrundlagen zu zerstören.
    2. Ein Ersatzlebensraum muss vorher funktionieren.
    3. Ohne passenden Lebensraum überleben umgesetzte Eidechsen schlecht.
    Ergebnis:
    Vor dem Bau gleichwertigen, verbundenen Lebensraum schaffen

Vermischte Übungen

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

Üben

  1. ●25
    Ein Fuchs nimmt organische Stoffe mit der Nahrung auf. Wie heißt diese Ernährungsweise? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Fuchs kann keine organischen Stoffe aus anorganischen aufbauen.
    2. Er ist auf fremde organische Stoffe angewiesen, also heterotroph.
    Ergebnis:
    heterotroph
  2. ●26
    Bei 8 °C frisst eine Raupe 60 Milligramm Blatt 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. 60 · 2 = 120
    3. Bei 18 °C sind etwa 120 Milligramm je Stunde zu erwarten.
    Ergebnis:
    120 Milligramm je Stunde
  3. ●27
    Was zeigt das Wirkungsspektrum der Fotosynthese? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Gemessen wird die Wirkung des Lichts, zum Beispiel die Sauerstoffbildung.
    2. Auf der y-Achse steht die Fotosyntheserate.
    Ergebnis:
    die Fotosyntheserate bei Licht verschiedener Wellenlängen
  4. ●28
    Wo liegen bei den meisten Laubblättern die meisten Spaltöffnungen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Unterseite ist schattiger und kühler.
    2. Dort verdunstet weniger Wasser durch die Spaltöffnungen.
    Ergebnis:
    in der unteren Epidermis
  5. ●29
    Welche Produkte der Primärreaktionen werden im Calvin-Zyklus gebraucht? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Primärreaktionen liefern ATP und NADPH.
    2. Der Calvin-Zyklus braucht beide für Reduktion und Regeneration.
    Ergebnis:
    ATP und NADPH
  6. ●30
    Gärtner erhöhen in Gewächshäusern die Kohlenstoffdioxidkonzentration. Wann lohnt sich das? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Mehr Kohlenstoffdioxid hilft nur, wenn es der knappste Faktor ist.
    2. Dafür müssen Licht und Temperatur ausreichen.
    Ergebnis:
    wenn Licht und Wärme ausreichen

Auf einen Blick

MerkenDas Wichtigste

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

AchtungPhysiologisches und ökologisches Optimum gleichgesetzt

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

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

AchtungRGT-Regel ohne Grenze angewandt

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

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

AchtungWechselwarm heißt kalt

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

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

AchtungBauteil und Funktion falsch zugeordnet

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

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

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.

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
    Was zeigt die Breite einer Toleranzkurve? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    wie stark ein Faktor schwanken darf, ohne dass die Art stirbt

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

    32
    Bei 5 °C verbraucht ein Regenwurm 12 Mikroliter Sauerstoff je Stunde. Der Temperaturkoeffizient beträgt 3. Welcher Wert ist bei 15 °C zu erwarten?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    36 Mikroliter je Stunde

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

    33
    Warum wird die Startlinie bei der Chromatografie mit Bleistift und nicht mit Filzstift gezogen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Graphit löst sich nicht im Laufmittel und verfälscht nichts.

  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
    Welche Aussage über Pflanzen trifft zu? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Pflanzen betreiben Tag und Nacht Zellatmung.

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

    35
    Ein Wolf in Brandenburg jagt und frisst ein Reh. Welche Beziehung liegt vor? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Räuber-Beute-Beziehung

  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
    Die Produzenten einer Berliner Brachfläche enthalten 24.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Etwa 10 % gelangen zur nächsten Trophiestufe. Wie viel Energie erreicht die Konsumenten erster Ordnung?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    etwa 2400 kJ

  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. Art A, weil sie stenök ist
  3. den Bereich, in dem die Art leben und sich fortpflanzen kann
  4. 72 Zentimeter je Minute
  5. Bei 10 °C mehr steigt die Reaktionsgeschwindigkeit auf das Zwei- bis Dreifache.
  6. Säugetiere halten die Körpertemperatur mit Stoffwechselwärme konstant.
  7. Grünes Licht wird kaum absorbiert und zurückgeworfen.
  8. die orangegelben Carotine
  9. Im roten und blauen Licht wird am meisten Sauerstoff gebildet.
  10. Ribulose-1,5-bisphosphat
  11. Rubisco
  12. 3-Phosphoglycerat
  13. Symbiose
  14. Brutparasitismus
  15. interspezifische Konkurrenz um Nahrung
  16. Die Mittelwerte beider Populationen bleiben langfristig konstant.
  17. Die Zahl der Luchse steigt, danach sinkt die der Hasen.
  18. die dritte Regel: weniger Befischung begünstigt die Räuber
  19. Oben kommt zu wenig Energie an, um weitere Stufen zu ernähren.
  20. etwa 1500 kJ
  21. die Bruttoprimärproduktion abzüglich der Zellatmung der Produzenten
  22. zusätzliche Treibhausgase wie Kohlenstoffdioxid und Methan
  23. Die Gase absorbieren Wärmestrahlung der Erde und strahlen einen Teil zurück.
  24. Vor dem Bau gleichwertigen, verbundenen Lebensraum schaffen
  25. heterotroph
  26. 120 Milligramm je Stunde
  27. die Fotosyntheserate bei Licht verschiedener Wellenlängen
  28. in der unteren Epidermis
  29. ATP und NADPH
  30. wenn Licht und Wärme ausreichen
  31. wie stark ein Faktor schwanken darf, ohne dass die Art stirbt
  32. 36 Mikroliter je Stunde
  33. Graphit löst sich nicht im Laufmittel und verfälscht nichts.
  34. Pflanzen betreiben Tag und Nacht Zellatmung.
  35. Räuber-Beute-Beziehung
  36. als Räuber-Beute-Zyklus, die Luchse folgen den Hasen
  37. etwa 2400 kJ
  38. Blühflächen und vernetzte Grünflächen anlegen