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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

Bei Art A reicht die Toleranzkurve für die Temperatur von 5 °C bis 30 °C, bei Art B von 12 °C bis 16 °C. Welche Art ist stenotherm? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Art A erträgt 25 °C Spanne, Art B nur 4 °C.
  2. Der enge Bereich gehört zu Art B.
  3. Art B ist stenotherm.
  1. Art A erträgt 25 °C Spanne, Art B nur 4 °C.
  2. Der enge Bereich gehört zu Art B.
  3. Art B ist stenotherm.
Ergebnis:
Art B

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
    Eine Art hat für die Temperatur einen weiten, für den Salzgehalt einen engen Toleranzbereich. Wie ist sie einzuordnen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Potenz gilt immer für einen bestimmten Faktor.
    2. Für die Temperatur ist sie weit, für den Salzgehalt eng.
    Ergebnis:
    eurytherm, aber stenohalin
  3. ★3
    Im Labor wächst die Waldkiefer auf mittelfeuchten Böden am besten. Im Freiland findet man sie vor allem auf trockenem Sand und im Moor. Wie lässt sich das erklären? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Ohne Konkurrenz wächst die Kiefer auf mittleren Böden am besten: physiologisches Optimum.
    2. Im Freiland sind dort Buchen und andere Arten überlegen.
    3. Das ökologische Optimum der Kiefer liegt deshalb auf Sand und im Moor.
    Ergebnis:
    Konkurrenzstärkere Arten verdrängen sie von den mittleren Böden.

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

EntdeckenFrage

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

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

Auflösung

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

MerkenTemperatur und Licht

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

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

BeispielTemperatur und RGT-Regel

Bei 15 °C frisst eine Raupe 24 Milligramm Blatt je Stunde. Der Temperaturkoeffizient beträgt 2. Welcher Wert ist bei 25 °C zu erwarten?
Schritt für Schritt
  1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 2.
  2. 24 · 2 = 48
  3. Bei 25 °C sind etwa 48 Milligramm je Stunde zu erwarten.
  1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 2.
  2. 24 · 2 = 48
  3. Bei 25 °C sind etwa 48 Milligramm je Stunde zu erwarten.
Ergebnis:
48 Milligramm je Stunde

AchtungRGT-Faktor addiert statt multipliziert

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○4
    Warum fallen Zauneidechsen im Winter in Kältestarre und nicht in einen Winterschlaf?
    So fängst du an:
    Im Winterschlaf regelt ein Säugetier seine Temperatur auf niedrigerem Wert.
    Lösung zeigen
    1. Im Winterschlaf regelt ein Säugetier seine Temperatur auf niedrigerem Wert.
    2. Eine Eidechse kann das nicht.
    3. Die Eidechse wird starr, wenn die Umgebung kalt ist.
    Ergebnis:
    Als Poikilotherme können sie ihre Temperatur nicht selbst regeln.
  2. ●5
    Bei 15 °C läuft eine Ameise 60 Zentimeter je Minute. 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. 60 · 2 = 120
    3. Bei 25 °C sind etwa 120 Zentimeter je Minute zu erwarten.
    Ergebnis:
    120 Zentimeter je Minute
  3. ★6
    Bei 30 °C läuft eine enzymatische Reaktion viermal so schnell wie bei 10 °C. Bei 60 °C läuft sie fast nicht mehr. Wie passt das zur RGT-Regel?
    Lösung zeigen
    1. Von 10 °C auf 30 °C: zweimal mal 2, also viermal so schnell.
    2. Bei 60 °C sind die Enzyme denaturiert.
    3. Die RGT-Regel gilt nur unterhalb des Optimums.
    Ergebnis:
    Die Regel gilt nur bis zum Optimum, danach denaturieren die Enzyme.

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

Herbstlaub wird gelb und orange. Was passiert dabei mit den Blattfarbstoffen? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  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.
  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.

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
    In welchen Bereichen des sichtbaren Lichts absorbiert Chlorophyll a am stärksten? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Das Absorptionsspektrum von Chlorophyll a hat zwei Gipfel.
    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
  2. ●8
    Ein Blattfarbstoff-Extrakt wird mit weißem Licht durchstrahlt, danach zerlegt ein Prisma das Licht. Welche Bereiche erscheinen dunkel? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Dunkel erscheinen die Farben, die absorbiert wurden.
    2. Chlorophyll absorbiert Blau und Rot.
    Ergebnis:
    Blau und Rot
  3. ★9
    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

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

Welche Produkte der Primärreaktionen werden im Calvin-Zyklus gebraucht? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Die Primärreaktionen liefern ATP und NADPH.
  2. Der Calvin-Zyklus braucht beide für Reduktion und Regeneration.
  1. Die Primärreaktionen liefern ATP und NADPH.
  2. Der Calvin-Zyklus braucht beide für Reduktion und Regeneration.
Ergebnis:
ATP und 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 wird bei den Primärreaktionen mit Elektronen aus dem Wasser reduziert? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Licht treibt Elektronen vom Wasser über die Fotosysteme.
    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
  2. ●11
    Wie lautet die Gesamtgleichung der Fotosynthese in Worten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    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
  3. ★12
    Ruben und Kamen gaben Algen Wasser mit schwerem Sauerstoff. Wo fand sich der markierte Sauerstoff wieder? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Markiert war nur der Sauerstoff im Wasser.
    2. Er tauchte im abgegebenen Sauerstoffgas auf.
    3. Der Sauerstoff der Fotosynthese stammt aus dem Wasser.
    Ergebnis:
    im abgegebenen Sauerstoff

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

Flechten bestehen aus einem Pilz und einer Alge. Die Alge liefert Zucker, der Pilz Wasser und Halt. Welche Beziehung ist das? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Beide Partner haben einen Vorteil.
  2. Das ist eine Symbiose.
  1. Beide Partner haben einen Vorteil.
  2. Das ist eine Symbiose.
Ergebnis:
Symbiose

AchtungNutzen und Schaden der Partner falsch eingeordnet

So nicht
Die Mistel betreibt Fotosynthese, also ist sie ein Symbiont.
So richtig
Die Mistel entzieht dem Baum Wasser und Mineralstoffe, ohne ihm zu nützen. Sie ist ein Halbparasit.

Schreib für beide Partner Plus oder Minus auf. Plus und Plus ist Symbiose, Minus und Minus Konkurrenz, Plus und Minus Parasitismus oder Räuber-Beute.

ÜbenJetzt du

  1. ○13
    Zwei Amseln streiten im Park um dasselbe Revier. Welche Beziehung liegt vor? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Beide gehören zur selben Art.
    Lösung zeigen
    1. Beide gehören zur selben Art.
    2. Die Amseln konkurrieren um dieselbe Ressource.
    3. Das ist intraspezifische Konkurrenz.
    Ergebnis:
    intraspezifische Konkurrenz
  2. ●14
    Der Wolf in Brandenburg frisst vor allem Rehe, Rothirsche und Wildschweine. Welche Rolle hat er in dieser Beziehung? Begründe die Wahl.
    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
  3. ★15
    Junge Kiefern stehen dicht, und viele sterben ab. Welche Beziehung wirkt hier, und welche Folge hat sie? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Alle Bäume gehören zur selben Art.
    2. Die Kiefern konkurrieren um Licht, Wasser und Mineralstoffe.
    3. Die schwächeren sterben, die Dichte sinkt.
    Ergebnis:
    intraspezifische Konkurrenz, sie verringert die Dichte

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 Beziehung beschreiben die Lotka-Volterra-Regeln? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Die Regeln beschreiben, wie Räuber und Beute ihre Zahlen gegenseitig beeinflussen.
  2. Konkurrenz und Symbiose kommen im Modell nicht vor.
  1. Die Regeln beschreiben, wie Räuber und Beute ihre Zahlen gegenseitig beeinflussen.
  2. Konkurrenz und Symbiose kommen im Modell nicht vor.
Ergebnis:
die Räuber-Beute-Beziehung

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 erste Lotka-Volterra-Regel? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Beide Populationen schwanken periodisch.
    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.
  2. ●17
    Was geschieht nach Lotka-Volterra, wenn die Beute selten wird? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Wenig Beute heißt wenig Nahrung.
    2. Mit Verzögerung sinkt die Zahl der Räuber.
    Ergebnis:
    Die Räuber werden mit Verzögerung ebenfalls seltener.
  3. ★18
    In einem Wald ohne Wölfe werden Rehe zahlreicher, bis die Nahrung knapp wird. Warum beschreibt das Lotka-Volterra-Modell diesen Fall nicht? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Modell braucht ein Räuber-Beute-Paar.
    2. Hier fehlt der Räuber.
    3. Die Rehe werden durch Nahrungsmangel begrenzt.
    Ergebnis:
    Die Beute wird hier durch Nahrung begrenzt, nicht durch Räuber.

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

EntdeckenFrage

Wohin geht das Kohlenstoffdioxid, das die Menschheit ausstößt?

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

Auflösung

Etwa die Hälfte bleibt in der Luft. Ungefähr ein Viertel nehmen die Ozeane auf, knapp ein Drittel Pflanzen und Böden an Land. Der Rest der Rechnung ist noch unsicher.

MerkenKohlenstoff und Energie

Kohlenstoff kreist, Energie fließt nur in eine Richtung und geht als Wärme verloren.

Von Trophiestufe zu Trophiestufe gelangen nur etwa 10 Prozent weiter.

BeispielEnergiefluss berechnen

Auf einer Wiese enthalten die Produzenten 50.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Die Pflanzenfresser bauen davon 10.000 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. 10.000 kJ : 50.000 kJ = 0,2
  3. Das sind 20 %.
  1. Wirkungsgrad = Energie der oberen Stufe : Energie der unteren Stufe · 100 %
  2. 10.000 kJ : 50.000 kJ = 0,2
  3. Das sind 20 %.
Ergebnis:
20 %

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
    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
    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

Welches Gas trägt neben Kohlenstoffdioxid stark zum anthropogenen Treibhauseffekt bei, zum Beispiel aus der Rinderhaltung? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Rinder bilden bei der Verdauung Methan.
  2. Methan ist ein starkes Treibhausgas.
  1. Rinder bilden bei der Verdauung Methan.
  2. Methan ist ein starkes Treibhausgas.
Ergebnis:
Methan

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
    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
    Steigende Wassertemperaturen lassen Korallenriffe ausbleichen. Wie hängt das mit der Ökologie der Korallen zusammen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Korallen leben in Symbiose mit Algen, die ihnen Zucker liefern.
    2. Bei zu hoher Temperatur stoßen sie die Algen ab.
    3. Ohne Algen verhungern sie auf Dauer.
    Ergebnis:
    Die Symbiose mit Algen bricht unter Hitzestress zusammen.

Vermischte Übungen

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

Üben

  1. ●25
    Eine Art erträgt nur geringe Schwankungen eines Umweltfaktors. Wie wird sie bezeichnet? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Steno heißt eng.
    2. Eine Art mit engem Toleranzbereich ist stenök.
    Ergebnis:
    stenök
  2. ●26
    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. ●27
    In welchem Bereich liegt das sichtbare Licht, das Pflanzen für die Fotosynthese nutzen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das sichtbare Licht reicht etwa von 400 bis 700 Nanometern.
    2. Dieser Bereich heißt auch fotosynthetisch aktive Strahlung.
    Ergebnis:
    etwa zwischen 400 und 700 Nanometern
  4. ●28
    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
  5. ●29
    Woher stammt der Sauerstoff, den Pflanzen bei der Fotosynthese abgeben? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Am Fotosystem II wird Wasser gespalten.
    2. Dabei entstehen Elektronen, Protonen und Sauerstoff.
    Ergebnis:
    aus der Spaltung von Wasser
  6. ●30
    Was gibt ein Blatt am Lichtkompensationspunkt nach außen ab? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Fotosynthese und Zellatmung sind gleich groß.
    2. Was die eine bindet, setzt die andere frei, die Bilanz ist ausgeglichen.
    Ergebnis:
    netto weder Kohlenstoffdioxid noch 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
    Was gibt das Optimum einer Toleranzkurve an? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    den Wert des Faktors mit der größten Vitalität

  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
    Was zeigt das Absorptionsspektrum eines Blattfarbstoffs? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    wie stark der Farbstoff Licht jeder Wellenlänge aufnimmt

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

    34
    Welches Enzym bindet im Calvin-Zyklus Kohlenstoffdioxid? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Rubisco

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

    35
    Wie unterscheiden sich Parasit und Räuber? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Der Parasit tötet seinen Wirt meist nicht, der Räuber tötet die Beute.

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

    36
    Welche Beziehung beschreiben die Lotka-Volterra-Regeln? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    die Räuber-Beute-Beziehung

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

    37
    In einem See 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
    Welche Aussage ist ein Werturteil? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Die Stadt sollte mehr Flächen für Wildbienen bereitstellen.

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. eurytherm, aber stenohalin
  3. Konkurrenzstärkere Arten verdrängen sie von den mittleren Böden.
  4. Als Poikilotherme können sie ihre Temperatur nicht selbst regeln.
  5. 120 Zentimeter je Minute
  6. Die Regel gilt nur bis zum Optimum, danach denaturieren die Enzyme.
  7. im blauvioletten und im roten Bereich
  8. Blau und Rot
  9. die Fotosyntheserate bei Licht verschiedener Wellenlängen
  10. NADP⁺ zu NADPH
  11. 6 Kohlenstoffdioxid + 12 Wasser → Glucose + 6 Sauerstoff + 6 Wasser
  12. im abgegebenen Sauerstoff
  13. intraspezifische Konkurrenz
  14. Räuber in einer Räuber-Beute-Beziehung
  15. intraspezifische Konkurrenz, sie verringert die Dichte
  16. Räuber- und Beutezahl schwanken periodisch, die Räuber phasenverschoben.
  17. Die Räuber werden mit Verzögerung ebenfalls seltener.
  18. Die Beute wird hier durch Nahrung begrenzt, nicht durch Räuber.
  19. die Bruttoprimärproduktion abzüglich der Zellatmung der Produzenten
  20. etwa 1500 kJ
  21. etwa 360 kJ
  22. Warmes Wasser enthält weniger Sauerstoff, ihr Toleranzbereich ist eng.
  23. Die Gase absorbieren Wärmestrahlung der Erde und strahlen einen Teil zurück.
  24. Die Symbiose mit Algen bricht unter Hitzestress zusammen.
  25. stenök
  26. Bei 10 °C mehr steigt die Reaktionsgeschwindigkeit auf das Zwei- bis Dreifache.
  27. etwa zwischen 400 und 700 Nanometern
  28. an den Thylakoidmembranen
  29. aus der Spaltung von Wasser
  30. netto weder Kohlenstoffdioxid noch Sauerstoff
  31. den Wert des Faktors mit der größten Vitalität
  32. Oberhalb des Optimums werden Enzyme denaturiert.
  33. wie stark der Farbstoff Licht jeder Wellenlänge aufnimmt
  34. Rubisco
  35. Der Parasit tötet seinen Wirt meist nicht, der Räuber tötet die Beute.
  36. die Räuber-Beute-Beziehung
  37. 10 %
  38. Die Stadt sollte mehr Flächen für Wildbienen bereitstellen.