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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

In einer Temperaturorgel sammeln sich Asseln bei etwa 18 °C, überleben aber von 2 °C bis 30 °C. Wie heißt der Bereich um 18 °C? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Die Tiere wählen den Bereich selbst aus.
  2. Der bevorzugte Bereich heißt Präferendum.
  3. 2 °C bis 30 °C ist der Toleranzbereich.
  1. Die Tiere wählen den Bereich selbst aus.
  2. Der bevorzugte Bereich heißt Präferendum.
  3. 2 °C bis 30 °C ist der Toleranzbereich.
Ergebnis:
Präferendum (Vorzugsbereich)

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 die ökologische Potenz einer Art für einen Umweltfaktor an? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Die Potenz ist ein Bereich auf der Achse des Umweltfaktors.
    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
  2. ●2
    Was ist eine Zeigerart? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Eine Zeigerart hat einen engen Toleranzbereich.
    2. Wo sie lebt, müssen die Bedingungen in diesem Bereich liegen.
    Ergebnis:
    eine stenöke Art, deren Vorkommen auf bestimmte Bedingungen schließen lässt
  3. ★3
    Warum ist eine stenöke Art ein besserer Bioindikator als eine euryöke? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Eine stenöke Art lebt nur in einem engen Bereich.
    2. Findet man sie, liegt der Faktor in diesem Bereich.
    Ergebnis:
    Das Vorkommen der stenöken Art grenzt die Bedingungen eng ein.

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

Eine Eidechse ist morgens bei 12 °C träge, mittags bei 30 °C flink. Wie lässt sich das erklären?
Schritt für Schritt
  1. Eidechsen sind poikilotherm.
  2. Mit der Körpertemperatur steigt die Geschwindigkeit der Stoffwechselreaktionen.
  3. Mittags ist sie deshalb schneller.
  1. Eidechsen sind poikilotherm.
  2. Mit der Körpertemperatur steigt die Geschwindigkeit der Stoffwechselreaktionen.
  3. Mittags ist sie deshalb schneller.
Ergebnis:
Die Körpertemperatur der Eidechse folgt der Umgebung, ihre Enzyme arbeiten bei Wärme schneller.

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 8 °C frisst eine Raupe 60 Milligramm Blatt je Stunde. Der Temperaturkoeffizient beträgt 3. Welcher Wert ist bei 18 °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. 60 · 3 = 180
    3. Bei 18 °C sind etwa 180 Milligramm je Stunde zu erwarten.
    Ergebnis:
    180 Milligramm je Stunde
  2. ●5
    Was gilt für ein homoiothermes Tier, wenn die Außentemperatur sinkt?
    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.
  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
    Was zeigt das Wirkungsspektrum der Fotosynthese? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Gemessen wird die Wirkung des Lichts, zum Beispiel die Sauerstoffbildung.
    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
  2. ●8
    Herbstlaub wird gelb und orange. Was passiert dabei mit den Blattfarbstoffen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Baum baut das Chlorophyll ab und holt Stickstoff zurück.
    2. Die gelben Carotinoide waren schon vorher da.
    3. Ohne Grün werden sie sichtbar.
    Ergebnis:
    Chlorophyll wird abgebaut, Carotinoide werden sichtbar.
  3. ★9
    Gewächshäuser werden oft mit rot und blau leuchtenden Lampen beleuchtet. Welche Begründung ist fachlich richtig? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Absorptionsspektrum zeigt Gipfel bei Blau und Rot.
    2. Licht dieser Wellenlängen wird gut genutzt.
    3. Grünes Licht wäre zum großen Teil verschwendet.
    Ergebnis:
    Diese Wellenlängen werden von Chlorophyll gut absorbiert.

4Ich kann Primär- und Sekundärreaktionen der Fotosynthese mit dem Calvin-Zyklus (Fixierung, Reduktion, Regeneration) erläutern und die Abhängigkeit der Fotosyntheserate von abiotischen Faktoren ableiten.

EntdeckenFrage

Woher stammt der Sauerstoff, den wir einatmen?

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

Auflösung

Aus Wasser, nicht aus Kohlenstoffdioxid. Forschende gaben Algen 1941 Wasser mit schwerem Sauerstoff. Der schwere Sauerstoff tauchte im abgegebenen Gas wieder auf.

MerkenFotosynthese

Die Lichtreaktionen liefern ATP und NADPH, aus Wasser entsteht Sauerstoff.

Der Calvin-Zyklus fixiert damit Kohlenstoffdioxid zu Zucker. Der Faktor im Minimum begrenzt.

BeispielPrimärreaktionen und Calvin-Zyklus

Was geschieht in der Reduktionsphase des Calvin-Zyklus? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Aus der Fixierung stammt 3-Phosphoglycerat.
  2. Mit ATP und NADPH wird es zu Glycerinaldehyd-3-phosphat reduziert.
  1. Aus der Fixierung stammt 3-Phosphoglycerat.
  2. Mit ATP und NADPH wird es zu Glycerinaldehyd-3-phosphat reduziert.
Ergebnis:
Phosphoglycerat wird mit ATP und NADPH zu Glycerinaldehydphosphat.

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
    Wo wird bei den Primärreaktionen Wasser gespalten? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Die Fotolyse des Wassers gehört zu den Lichtreaktionen.
    Lösung zeigen
    1. Die Fotolyse des Wassers gehört zu den Lichtreaktionen.
    2. Die Fotolyse findet am Fotosystem II statt.
    Ergebnis:
    am Fotosystem II an der Thylakoidmembran
  2. ●11
    Warum heißen die Sekundärreaktionen auch lichtunabhängige Reaktionen? Begründe die Wahl.
    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.
  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

Zwei Amseln streiten im Park um dasselbe Revier. Welche Beziehung liegt vor? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Beide gehören zur selben Art.
  2. Die Amseln konkurrieren um dieselbe Ressource.
  3. Das ist intraspezifische Konkurrenz.
  1. Beide gehören zur selben Art.
  2. Die Amseln konkurrieren um dieselbe Ressource.
  3. Das ist intraspezifische Konkurrenz.
Ergebnis:
intraspezifische Konkurrenz

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
    Der Wolf in Brandenburg frisst vor allem Rehe, Rothirsche und Wildschweine. Welche Rolle hat er in dieser Beziehung? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Wolf tötet seine Beutetiere und frisst sie.
    Lösung zeigen
    1. Der Wolf tötet seine Beutetiere und frisst sie.
    2. Er ist der Räuber, die Huftiere sind die Beute.
    Ergebnis:
    Räuber in einer Räuber-Beute-Beziehung
  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
    Wolf und Fuchs jagen dieselben Mäuse, und Wölfe töten manchmal auch Füchse. Welche Beziehungen bestehen gleichzeitig? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Um die Mäuse konkurrieren beide.
    2. Tötet der Wolf den Fuchs, ist das eine Räuber-Beute-Beziehung.
    3. Zwei Arten können mehrere Beziehungen zugleich haben.
    Ergebnis:
    Konkurrenz und Räuber-Beute-Beziehung

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

EntdeckenFrage

Schwanken Luchse und Schneehasen in Kanada wirklich im Takt?

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

Auflösung

Fellzahlen der Hudson's Bay Company zeigen einen Zyklus von etwa zehn Jahren, die Luchse folgen den Hasen. Freilandversuche zeigten später: Auch das Futter der Hasen spielt mit.

MerkenNische und Lotka-Volterra

Die ökologische Nische ist ein Wirkungsgefüge, kein Ort.

Arten mit gleicher Nische schließen sich aus. Räuber und Beute schwanken phasenverschoben um Mittelwerte.

BeispielLotka-Volterra-Regeln

Wie heißt die Zeitspanne, um die die Räuberkurve der Beutekurve folgt? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Die Gipfel der Räuber kommen später als die der Beute.
  2. Diese Verschiebung heißt Phasenverschiebung.
  1. Die Gipfel der Räuber kommen später als die der Beute.
  2. Diese Verschiebung heißt Phasenverschiebung.
Ergebnis:
Phasenverschiebung

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

Warum haben Nahrungsketten selten mehr als vier oder fünf Trophiestufen?
Schritt für Schritt
  1. Je Stufe gehen etwa 90 % verloren.
  2. Nach vier Übergängen bleibt etwa ein Zehntausendstel.
  3. Das reicht nicht für eine weitere Stufe.
  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.

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
    Was ist die Nettoprimärproduktion?
    So fängst du an:
    Die Produzenten binden Energie in der Fotosynthese: Bruttoprimärproduktion.
    Lösung zeigen
    1. Die Produzenten binden Energie in der Fotosynthese: Bruttoprimärproduktion.
    2. Einen Teil veratmen sie selbst.
    3. Der Rest steht den Konsumenten zur Verfügung.
    Ergebnis:
    die Bruttoprimärproduktion abzüglich der Zellatmung der Produzenten
  2. ●20
    Auf einer Berliner Brachfläche enthalten die Produzenten 10.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Die Pflanzenfresser bauen davon 1500 kJ in ihre Körpermasse ein. Wie groß ist der ökologische Wirkungsgrad?
    Lösung zeigen
    1. Wirkungsgrad = Energie der oberen Stufe : Energie der unteren Stufe · 100 %
    2. 1500 kJ : 10.000 kJ = 0,15
    3. Das sind 15 %.
    Ergebnis:
    15 %
  3. ★21
    Die Produzenten eines Sees enthalten 36.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Je Trophiestufe gelangen etwa 10 % weiter. Wie viel Energie erreicht die Konsumenten zweiter Ordnung?
    Lösung zeigen
    1. Konsumenten erster Ordnung: 36.000 kJ · 0,1 = 3600 kJ
    2. Konsumenten zweiter Ordnung: 3600 kJ · 0,1 = 360 kJ
    3. Insgesamt kommt etwa 1 % an.
    Ergebnis:
    etwa 360 kJ

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

EntdeckenFrage

Warum setzt man in Brandenburg trockengelegte Moore wieder unter Wasser?

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

Auflösung

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

MerkenMensch und Ökosystem

Zusätzliche Treibhausgase verstärken den natürlichen Treibhauseffekt.

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

BeispielMensch, Klima und Ökosystemmanagement

Welche Maßnahme fördert die Biodiversität in einer Stadt wie Berlin? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Vielfältige Lebensräume bieten vielen Arten Nahrung und Unterschlupf.
  2. Vernetzte Flächen erlauben Austausch zwischen Populationen.
  1. Vielfältige Lebensräume bieten vielen Arten Nahrung und Unterschlupf.
  2. Vernetzte Flächen erlauben Austausch zwischen Populationen.
Ergebnis:
Blühflächen und vernetzte Grünflächen anlegen

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 werden trockengelegte Moore in Brandenburg wiedervernässt? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Im nassen Moor wird Torf kaum abgebaut.
    Lösung zeigen
    1. Im nassen Moor wird Torf kaum abgebaut.
    2. Im trockenen Moor zersetzen Mikroorganismen den Torf.
    3. Dabei wird Kohlenstoffdioxid frei.
    Ergebnis:
    Nasse Moore speichern Kohlenstoff, trockene setzen ihn frei.
  2. ●23
    Warum ist die Erwärmung von Gewässern für stenotherme Kaltwasserfische besonders gefährlich? Begründe die Wahl.
    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.
  3. ★24
    Die Kohlenstoffdioxidkonzentration stieg von etwa 280 Millionstel vor der Industrialisierung auf etwa 420 Millionstel. Welche Aussage ist eine richtige Sachaussage? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Anstieg: 420 − 280 = 140.
    2. Bezogen auf den Ausgangswert: 140 : 280 = 0,5.
    3. Das sind 50 %. Ob das zu viel ist, ist ein Werturteil.
    Ergebnis:
    Der Anstieg beträgt rund 50 Prozent.

Vermischte Übungen

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

Üben

  1. ●25
    Was gibt das Optimum einer Toleranzkurve an? Begründe die Wahl.
    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. ●26
    Ein Biologiekurs zählt auf einer Berliner Brachfläche alle Zauneidechsen. Was wird erfasst? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Gezählt wird nur eine Art.
    2. Die Individuen einer Art in einem Gebiet bilden eine Population.
    Ergebnis:
    die Größe einer Population
  3. ●27
    Warum gilt die RGT-Regel nur in einem begrenzten Temperaturbereich?
    Lösung zeigen
    1. Enzyme sind Proteine.
    2. Bei zu hoher Temperatur verlieren sie ihre Raumstruktur.
    3. Die Reaktion wird dann langsamer statt schneller.
    Ergebnis:
    Oberhalb des Optimums werden Enzyme denaturiert.
  4. ●28
    Wozu dient die Chromatografie der Blattfarbstoffe? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der grüne Extrakt ist ein Gemisch.
    2. Die Chromatografie trennt ihn in einzelne Banden.
    Ergebnis:
    Die Chromatografie trennt das Farbstoffgemisch auf.
  5. ●29
    Wo im Chloroplasten laufen die lichtabhängigen Reaktionen ab? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Fotosysteme sitzen in den Thylakoidmembranen.
    2. Dort wird Licht absorbiert und Wasser gespalten.
    Ergebnis:
    an den Thylakoidmembranen
  6. ●30
    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

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
    Eine Toleranzkurve reicht von 0 °C bis 40 °C. Was gilt außerhalb dieses Bereichs? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Die Art kann dort auf Dauer nicht überleben.

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

    32
    Was gilt für ein poikilothermes Tier, wenn die Außentemperatur sinkt?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Körpertemperatur und Stoffwechsel sinken mit.

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

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

  4. Ich kann Primär- und Sekundärreaktionen der Fotosynthese mit dem Calvin-Zyklus (Fixierung, Reduktion, Regeneration) erläutern und die Abhängigkeit der Fotosyntheserate von abiotischen Faktoren ableiten.

    34
    Wie 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
    Welche Wirkung hat Konkurrenz auf beide beteiligten Arten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Beide haben einen Nachteil, weil die Ressource knapp ist.

  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
    Was ist die Nettoprimärproduktion?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    die Bruttoprimärproduktion abzüglich der Zellatmung der Produzenten

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

    38
    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 Bereich, in dem die Art leben und sich fortpflanzen kann
  2. eine stenöke Art, deren Vorkommen auf bestimmte Bedingungen schließen lässt
  3. Das Vorkommen der stenöken Art grenzt die Bedingungen eng ein.
  4. 180 Milligramm je Stunde
  5. Es muss mehr Energie zum Heizen aufwenden.
  6. Säugetiere halten die Körpertemperatur mit Stoffwechselwärme konstant.
  7. die Fotosyntheserate bei Licht verschiedener Wellenlängen
  8. Chlorophyll wird abgebaut, Carotinoide werden sichtbar.
  9. Diese Wellenlängen werden von Chlorophyll gut absorbiert.
  10. am Fotosystem II an der Thylakoidmembran
  11. Die Enzyme brauchen kein Licht, wohl aber ATP und NADPH aus dem Licht.
  12. Die Menge sinkt, weil für die Regeneration ATP fehlt.
  13. Räuber in einer Räuber-Beute-Beziehung
  14. Brutparasitismus
  15. Konkurrenz und Räuber-Beute-Beziehung
  16. Die Beute wird mit der Zeit weniger.
  17. Räuber- und Beutezahl schwanken periodisch, die Räuber phasenverschoben.
  18. Die Nützlinge erholen sich langsamer, die Schädlinge vermehren sich rasch.
  19. die Bruttoprimärproduktion abzüglich der Zellatmung der Produzenten
  20. 15 %
  21. etwa 360 kJ
  22. Nasse Moore speichern Kohlenstoff, trockene setzen ihn frei.
  23. Warmes Wasser enthält weniger Sauerstoff, ihr Toleranzbereich ist eng.
  24. Der Anstieg beträgt rund 50 Prozent.
  25. den Wert des Faktors mit der größten Vitalität
  26. die Größe einer Population
  27. Oberhalb des Optimums werden Enzyme denaturiert.
  28. Die Chromatografie trennt das Farbstoffgemisch auf.
  29. an den Thylakoidmembranen
  30. ATP, NADPH und Sauerstoff
  31. Die Art kann dort auf Dauer nicht überleben.
  32. Körpertemperatur und Stoffwechsel sinken mit.
  33. gelbgrün, Chlorophyll a ist blaugrün
  34. Fixierung
  35. Beide haben einen Nachteil, weil die Ressource knapp ist.
  36. Der Räuber hängt nur von einer Beute ab und umgekehrt.
  37. die Bruttoprimärproduktion abzüglich der Zellatmung der Produzenten
  38. Die Gase absorbieren Wärmestrahlung der Erde und strahlen einen Teil zurück.