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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

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
    Was gibt das Optimum einer Toleranzkurve an? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Das Optimum ist der Gipfel der Kurve.
    Lösung zeigen
    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
  2. ●2
    Eine Muschelart lebt bei Salzgehalten von 1 bis 35 Gramm je Liter. Wie ist sie bezogen auf den Salzgehalt einzuordnen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Toleranzbereich ist sehr weit.
    2. Eine Art mit weitem Bereich ist euryök.
    Ergebnis:
    euryök
  3. ★3
    Zwei Grasarten haben allein dieselbe Toleranzkurve für Bodenfeuchte. In Mischkultur wächst Art A nur noch im feuchten, Art B nur im trockenen Bereich. Was zeigt das? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Allein zeigen beide ihre physiologische Kurve.
    2. In Mischkultur verdrängen sie sich gegenseitig.
    3. Die Verteilung im Freiland zeigt die ökologischen Optima.
    Ergebnis:
    Konkurrenz verschiebt die ökologischen Optima auseinander.

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

EntdeckenFrage

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

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

Auflösung

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

MerkenTemperatur und Licht

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

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

BeispielTemperatur und RGT-Regel

Bei 8 °C atmet ein Grasfrosch 30-mal je Minute. Der Temperaturkoeffizient beträgt 2. Welcher Wert ist bei 18 °C zu erwarten?
Schritt für Schritt
  1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 2.
  2. 30 · 2 = 60
  3. Bei 18 °C sind etwa 60 Atemzüge je Minute zu erwarten.
  1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 2.
  2. 30 · 2 = 60
  3. Bei 18 °C sind etwa 60 Atemzüge je Minute zu erwarten.
Ergebnis:
60 Atemzüge je Minute

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
    Was gilt für ein homoiothermes Tier, wenn die Außentemperatur sinkt?
    So fängst du an:
    Das Tier hält seine Körpertemperatur konstant.
    Lösung zeigen
    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.
  2. ●5
    Bei 15 °C frisst eine Raupe 48 Milligramm Blatt je Stunde. Der Temperaturkoeffizient beträgt 2. Welcher Wert ist bei 25 °C zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 2.
    2. 48 · 2 = 96
    3. Bei 25 °C sind etwa 96 Milligramm je Stunde zu erwarten.
    Ergebnis:
    96 Milligramm je Stunde
  3. ★6
    Bei 10 °C läuft eine Ameise 48 Zentimeter je Minute. Der Temperaturkoeffizient beträgt 3. Welcher Wert ist bei 30 °C zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. 10 °C auf 20 °C: 48 · 3 = 144
    2. 20 °C auf 30 °C: 144 · 3 = 432
    3. Bei 30 °C etwa 432 Zentimeter je Minute, solange das Optimum nicht erreicht ist.
    Ergebnis:
    432 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

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

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
    Wozu dient die Chromatografie der Blattfarbstoffe? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der grüne Extrakt ist ein Gemisch.
    Lösung zeigen
    1. Der grüne Extrakt ist ein Gemisch.
    2. Die Chromatografie trennt ihn in einzelne Banden.
    Ergebnis:
    Die Chromatografie trennt das Farbstoffgemisch auf.
  2. ●8
    In welchen Bereichen des sichtbaren Lichts absorbiert Chlorophyll a am stärksten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    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
  3. ★9
    In einem Chromatogramm hat ein Farbstoff einen Rf-Wert von 0,9, ein anderer von 0,3. Was lässt sich daraus schließen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Rf-Wert ist die Laufstrecke des Farbstoffs geteilt durch die des Laufmittels.
    2. Ein hoher Wert heißt: Der Farbstoff wandert weit.
    3. Er ist gut löslich und haftet wenig.
    Ergebnis:
    Der erste löst sich besser im Laufmittel und haftet weniger.

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

Wie lautet die Gesamtgleichung der Fotosynthese in Worten? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Ausgangsstoffe sind Kohlenstoffdioxid und Wasser.
  2. Der Sauerstoff stammt aus dem Wasser, deshalb stehen links 12 Wasser.
  3. Die umgekehrte Gleichung beschreibt die Zellatmung.
  1. Ausgangsstoffe sind Kohlenstoffdioxid und Wasser.
  2. Der Sauerstoff stammt aus dem Wasser, deshalb stehen links 12 Wasser.
  3. Die umgekehrte Gleichung beschreibt die Zellatmung.
Ergebnis:
6 Kohlenstoffdioxid + 12 Wasser → Glucose + 6 Sauerstoff + 6 Wasser

AchtungÖkologische Gegenbegriffe vertauscht

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○10
    Warum heißen die Sekundärreaktionen auch lichtunabhängige Reaktionen? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Die Enzyme des Calvin-Zyklus absorbieren kein Licht.
    Lösung zeigen
    1. Die Enzyme des Calvin-Zyklus absorbieren kein Licht.
    2. Die Enzyme brauchen aber ATP und NADPH aus den Lichtreaktionen.
    3. Am Tag laufen beide zusammen.
    Ergebnis:
    Die Enzyme brauchen kein Licht, wohl aber ATP und NADPH aus dem Licht.
  2. ●11
    Welche Aussage über Pflanzen trifft zu? Begründe die Wahl.
    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.
  3. ★12
    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

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 Kuckuck legt sein Ei in das Nest eines Teichrohrsängers, der das Küken aufzieht. Welche Beziehung ist das? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Der Kuckuck spart die Brutpflege.
  2. Der Teichrohrsänger verliert seine eigene Brut.
  3. Das ist Brutparasitismus.
  1. Der Kuckuck spart die Brutpflege.
  2. Der Teichrohrsänger verliert seine eigene Brut.
  3. Das ist Brutparasitismus.
Ergebnis:
Brutparasitismus

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

Welche Population ist nach Lotka-Volterra im Mittel meist größer? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Ein Räuber braucht viele Beutetiere zum Leben.
  2. Deshalb ist die Beute im Mittel zahlreicher.
  1. Ein Räuber braucht viele Beutetiere zum Leben.
  2. Deshalb ist die Beute im Mittel zahlreicher.
Ergebnis:
die der Beute

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
    Was besagt die erste Lotka-Volterra-Regel? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Beide Populationen schwanken periodisch.
    2. Die Gipfel der Räuber folgen denen der Beute.
    Ergebnis:
    Räuber- und Beutezahl schwanken periodisch, die Räuber phasenverschoben.
  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

Auf einer Berliner Brachfläche enthalten die Produzenten 50.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Die Pflanzenfresser bauen davon 4000 kJ in ihre Körpermasse ein. Wie groß ist der ökologische Wirkungsgrad?
Schritt für Schritt
  1. Wirkungsgrad = Energie der oberen Stufe : Energie der unteren Stufe · 100 %
  2. 4000 kJ : 50.000 kJ = 0,08
  3. Das sind 8 %.
  1. Wirkungsgrad = Energie der oberen Stufe : Energie der unteren Stufe · 100 %
  2. 4000 kJ : 50.000 kJ = 0,08
  3. Das sind 8 %.
Ergebnis:
8 %

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
    Auf einer Wiese enthalten die Produzenten 25.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Die Pflanzenfresser bauen davon 1250 kJ in ihre Körpermasse ein. Wie groß ist der ökologische Wirkungsgrad?
    So fängst du an:
    Wirkungsgrad = Energie der oberen Stufe : Energie der unteren Stufe · 100 %
    Lösung zeigen
    1. Wirkungsgrad = Energie der oberen Stufe : Energie der unteren Stufe · 100 %
    2. 1250 kJ : 25.000 kJ = 0,05
    3. Das sind 5 %.
    Ergebnis:
    5 %
  2. ●20
    Warum haben Nahrungsketten selten mehr als vier oder fünf Trophiestufen?
    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.
  3. ★21
    Die Produzenten einer Wiese enthalten 12.000 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: 12.000 kJ · 0,1 = 1200 kJ
    2. Konsumenten zweiter Ordnung: 1200 kJ · 0,1 = 120 kJ
    3. Insgesamt kommt etwa 1 % an.
    Ergebnis:
    etwa 120 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

Ohne natürlichen Treibhauseffekt läge die mittlere Temperatur der Erde bei etwa −18 °C statt bei etwa 15 °C. Was folgt daraus? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Der natürliche Treibhauseffekt hält die Erde etwa 33 °C wärmer.
  2. Problematisch ist die zusätzliche Verstärkung durch den Menschen.
  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.

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
    Welche Aussage ist ein Werturteil? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. „Sollte“ zeigt eine Forderung an.
    2. Die anderen Aussagen lassen sich durch Zählen prüfen.
    Ergebnis:
    Die Stadt sollte mehr Flächen für Wildbienen bereitstellen.
  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
    Bei 18 °C wächst eine Wasserlinse am schnellsten. Wie heißt dieser Wert auf der Toleranzkurve? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Wert mit der größten Vitalität ist das Optimum.
    2. Die Potenz ist der ganze Bereich, das Pessimum sein Rand.
    Ergebnis:
    Optimum
  2. ●26
    Wie heißt die Gesamtheit aller Lebewesen in einem Ökosystem? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Ein Ökosystem besteht aus Biotop und Biozönose.
    2. Die Biozönose ist die Lebensgemeinschaft aller Arten.
    3. Das Biotop ist der Lebensraum mit seinen abiotischen Faktoren.
    Ergebnis:
    Biozönose
  3. ●27
    Bei 15 °C verbraucht ein Regenwurm 30 Mikroliter Sauerstoff je Stunde. Der Temperaturkoeffizient beträgt 2. Welcher Wert ist bei 25 °C zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 2.
    2. 30 · 2 = 60
    3. Bei 25 °C sind etwa 60 Mikroliter je Stunde zu erwarten.
    Ergebnis:
    60 Mikroliter je Stunde
  4. ●28
    Welche Aufgabe hat die obere Epidermis eines Laubblatts? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die obere Epidermis ist meist eine Schicht farbloser Zellen.
    2. Die Epidermis schützt und lässt Licht zum Palisadengewebe durch.
    Ergebnis:
    Die Epidermis schließt das Blatt ab und lässt Licht durch.
  5. ●29
    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
  6. ●30
    Was besagt das Gesetz des Minimums? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Ein Fass ist nur so voll wie seine kürzeste Daube.
    2. Der knappste Faktor begrenzt.
    Ergebnis:
    Der Faktor, der am stärksten im Mangel ist, begrenzt die Rate.

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.

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?

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
    Bei 18 °C wächst eine Wasserlinse am schnellsten. Wie heißt dieser Wert auf der Toleranzkurve? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Optimum

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

    32
    Warum gilt die RGT-Regel nur in einem begrenzten Temperaturbereich?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Oberhalb des Optimums werden Enzyme denaturiert.

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

    33
    Welche Farbstoffe wandern bei der Chromatografie der Blattfarbstoffe meist am weitesten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    die orangegelben Carotine

  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 heißt der Schritt des Calvin-Zyklus, in dem Kohlenstoffdioxid an Ribulose-1,5-bisphosphat gebunden wird? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Fixierung

  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
    Ein Insektizid tötet Blattläuse und Marienkäfer im gleichen Anteil. Was ist kurz danach zu erwarten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Die Blattläuse nehmen schneller wieder zu als die Marienkäfer.

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

    37
    In einem Buchenwald enthalten die Produzenten 10.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Die Pflanzenfresser bauen davon 1000 kJ in ihre Körpermasse ein. Wie groß ist der ökologische Wirkungsgrad?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    10 %

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

    38
    Wie wirken Treibhausgase in der Atmosphäre? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Die Gase absorbieren Wärmestrahlung der Erde und strahlen einen Teil zurück.

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. den Wert des Faktors mit der größten Vitalität
  2. euryök
  3. Konkurrenz verschiebt die ökologischen Optima auseinander.
  4. Es muss mehr Energie zum Heizen aufwenden.
  5. 96 Milligramm je Stunde
  6. 432 Zentimeter je Minute
  7. Die Chromatografie trennt das Farbstoffgemisch auf.
  8. im blauvioletten und im roten Bereich
  9. Der erste löst sich besser im Laufmittel und haftet weniger.
  10. Die Enzyme brauchen kein Licht, wohl aber ATP und NADPH aus dem Licht.
  11. Pflanzen betreiben Tag und Nacht Zellatmung.
  12. Rubisco
  13. interspezifische Konkurrenz
  14. Symbiose
  15. Ufergehölze wachsen nach, weil weniger verbissen wird.
  16. Die Mittelwerte beider Populationen bleiben langfristig konstant.
  17. Räuber- und Beutezahl schwanken periodisch, die Räuber phasenverschoben.
  18. die dritte Regel: weniger Befischung begünstigt die Räuber
  19. 5 %
  20. Oben kommt zu wenig Energie an, um weitere Stufen zu ernähren.
  21. etwa 120 kJ
  22. Warmes Wasser enthält weniger Sauerstoff, ihr Toleranzbereich ist eng.
  23. Die Stadt sollte mehr Flächen für Wildbienen bereitstellen.
  24. Die Symbiose mit Algen bricht unter Hitzestress zusammen.
  25. Optimum
  26. Biozönose
  27. 60 Mikroliter je Stunde
  28. Die Epidermis schließt das Blatt ab und lässt Licht durch.
  29. NADP⁺ zu NADPH
  30. Der Faktor, der am stärksten im Mangel ist, begrenzt die Rate.
  31. Optimum
  32. Oberhalb des Optimums werden Enzyme denaturiert.
  33. die orangegelben Carotine
  34. Fixierung
  35. Parasitismus
  36. Die Blattläuse nehmen schneller wieder zu als die Marienkäfer.
  37. 10 %
  38. Die Gase absorbieren Wärmestrahlung der Erde und strahlen einen Teil zurück.