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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 zeigt die Breite einer Toleranzkurve? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Die Breite ist der Toleranzbereich.
    Lösung zeigen
    1. Die Breite ist der Toleranzbereich.
    2. Die Höhe zeigt die Vitalität.
    Ergebnis:
    wie stark ein Faktor schwanken darf, ohne dass die Art stirbt
  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
    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
    Was gilt für ein poikilothermes Tier, wenn die Außentemperatur sinkt?
    So fängst du an:
    Die Körpertemperatur folgt der Umgebung.
    Lösung zeigen
    1. Die Körpertemperatur folgt der Umgebung.
    2. Nach der RGT-Regel wird der Stoffwechsel langsamer.
    Ergebnis:
    Körpertemperatur und Stoffwechsel sinken mit.
  2. ●5
    Warum fallen Zauneidechsen im Winter in Kältestarre und nicht in einen Winterschlaf?
    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.
  3. ★6
    Bei 18 °C verbraucht ein Regenwurm 24 Mikroliter Sauerstoff je Stunde. Der Temperaturkoeffizient beträgt 2. Welcher Wert ist bei 8 °C zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. Bei 10 °C weniger sinkt die Geschwindigkeit auf die Hälfte.
    2. 24 : 2 = 12
    3. Bei 8 °C sind etwa 12 Mikroliter je Stunde zu erwarten.
    Ergebnis:
    12 Mikroliter je Stunde

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

Welche Farbe hat Chlorophyll b im Chromatogramm im Vergleich zu Chlorophyll a? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Chlorophyll a erscheint blaugrün.
  2. Chlorophyll b erscheint gelbgrün.
  1. Chlorophyll a erscheint blaugrün.
  2. Chlorophyll b erscheint gelbgrün.
Ergebnis:
gelbgrün, Chlorophyll a ist blaugrün

AchtungÖkologische Gegenbegriffe vertauscht

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○7
    Welche Aufgabe haben Carotinoide in den Thylakoiden? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Carotinoide absorbieren zwischen 400 und 500 Nanometern.
    Lösung zeigen
    1. Carotinoide absorbieren zwischen 400 und 500 Nanometern.
    2. Carotinoide geben Energie an Chlorophyll weiter.
    3. Außerdem schützen sie vor Schäden durch zu viel Licht.
    Ergebnis:
    Carotinoide absorbieren zusätzlich blaugrünes Licht und schützen.
  2. ●8
    Warum erscheinen Laubblätter grün? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Wir sehen das Licht, das ein Gegenstand zurückwirft.
    2. Chlorophyll absorbiert Blau und Rot.
    3. Grün bleibt übrig und gelangt ins Auge.
    Ergebnis:
    Grünes Licht wird kaum absorbiert und zurückgeworfen.
  3. ★9
    Engelmann beleuchtete einen Algenfaden mit Licht, das ein Prisma zerlegt hatte. Sauerstoffliebende Bakterien sammelten sich vor allem im roten und blauen Licht. Was zeigt der Versuch? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Bakterien zeigen an, wo Sauerstoff entsteht.
    2. Viel Sauerstoff heißt hohe Fotosyntheserate.
    3. Der Versuch zeigt ein Wirkungsspektrum.
    Ergebnis:
    Im roten und blauen Licht wird am meisten Sauerstoff gebildet.

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

EntdeckenFrage

Woher stammt der Sauerstoff, den wir einatmen?

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

Auflösung

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

MerkenFotosynthese

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

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

BeispielPrimärreaktionen und Calvin-Zyklus

Wie heißt der Schritt des Calvin-Zyklus, in dem Kohlenstoffdioxid an Ribulose-1,5-bisphosphat gebunden wird? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Kohlenstoffdioxid wird an einen Akzeptor gebunden.
  2. Das ist die Fixierung.
  1. Kohlenstoffdioxid wird an einen Akzeptor gebunden.
  2. Das ist die Fixierung.
Ergebnis:
Fixierung

AchtungBauteil und Funktion falsch zugeordnet

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○10
    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
    Wozu dient die Regenerationsphase des Calvin-Zyklus? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Ohne Akzeptor könnte kein weiteres Kohlenstoffdioxid gebunden werden.
    2. Aus Glycerinaldehydphosphat wird mit ATP Ribulose-1,5-bisphosphat zurückgebildet.
    Ergebnis:
    Der Akzeptor Ribulose-1,5-bisphosphat wird neu gebildet.
  3. ★12
    Eine Pflanze wird belichtet und dann plötzlich verdunkelt. Was geschieht kurz danach mit der Menge an Ribulose-1,5-bisphosphat im Stroma? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Fixierung verbraucht weiter Ribulose-1,5-bisphosphat.
    2. Für die Regeneration fehlt ATP aus den Lichtreaktionen.
    3. Die Menge sinkt.
    Ergebnis:
    Die Menge sinkt, weil für die Regeneration ATP fehlt.

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

EntdeckenFrage

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

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

Auflösung

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

MerkenBeziehungen zwischen Lebewesen

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

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

BeispielBeziehungen zwischen Lebewesen

Ein 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
    Eine Zecke saugt Blut an einem Reh. Welche Beziehung liegt vor? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Die Zecke hat einen Vorteil, das Reh einen Nachteil.
    Lösung zeigen
    1. Die Zecke hat einen Vorteil, das Reh einen Nachteil.
    2. Das Reh überlebt.
    3. Die Zecke ist ein Ektoparasit.
    Ergebnis:
    Parasitismus
  2. ●14
    Ein Bandwurm lebt im Darm eines Menschen und nimmt Nährstoffe auf. Welche Beziehung liegt vor? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Bandwurm hat einen Vorteil, der Mensch einen Nachteil.
    2. Der Wirt wird nicht getötet.
    3. Das ist Parasitismus.
    Ergebnis:
    Parasitismus
  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

Was geschieht nach Lotka-Volterra, wenn die Beute selten wird? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Wenig Beute heißt wenig Nahrung.
  2. Mit Verzögerung sinkt die Zahl der Räuber.
  1. Wenig Beute heißt wenig Nahrung.
  2. Mit Verzögerung sinkt die Zahl der Räuber.
Ergebnis:
Die Räuber werden mit Verzögerung ebenfalls seltener.

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
    Ein Diagramm zeigt zwei schwankende Kurven von Räuber und Beute. Woran ist die Räuberkurve zu erkennen? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Die Räuber reagieren mit Verzögerung.
    Lösung zeigen
    1. Die Räuber reagieren mit Verzögerung.
    2. Die Gipfel der Räuber liegen später.
    3. Räuber sind meist weniger zahlreich.
    Ergebnis:
    Die Gipfel folgen zeitlich denen der anderen Kurve.
  2. ●17
    Nach Lotka-Volterra steigt die Zahl der Räuber. Was folgt daraus für die Beute? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Mehr Räuber fressen mehr Beute.
    2. Die Zahl der Beutetiere sinkt.
    Ergebnis:
    Die Beute wird mit der Zeit weniger.
  3. ★18
    In einem Modell leben im Mittel 100 Beutetiere und 10 Räuber. Ein gutes Jahr bringt 160 Beutetiere. Was gilt langfristig für den Mittelwert der Beute? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Nach der zweiten Regel bleiben die Mittelwerte konstant.
    2. Ein gutes Jahr ist eine Schwankung um den Mittelwert.
    Ergebnis:
    Er bleibt bei etwa 100.

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

Was ist die Nettoprimärproduktion?
Schritt für Schritt
  1. Die Produzenten binden Energie in der Fotosynthese: Bruttoprimärproduktion.
  2. Einen Teil veratmen sie selbst.
  3. Der Rest steht den Konsumenten zur Verfügung.
  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

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 50.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Die Pflanzenfresser bauen davon 10.000 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. 10.000 kJ : 50.000 kJ = 0,2
    3. Das sind 20 %.
    Ergebnis:
    20 %
  2. ●20
    Die Produzenten eines Sees enthalten 36.000 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. 36.000 kJ · 0,1 = 3600 kJ
    3. Der Rest wird vor allem als Wärme abgegeben.
    Ergebnis:
    etwa 3600 kJ
  3. ★21
    Die Produzenten einer Berliner Brachfläche enthalten 20.000 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: 20.000 kJ · 0,1 = 2000 kJ
    2. Konsumenten zweiter Ordnung: 2000 kJ · 0,1 = 200 kJ
    3. Insgesamt kommt etwa 1 % an.
    Ergebnis:
    etwa 200 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.

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?

ÜbenJetzt du

  1. ○22
    Welche Maßnahme fördert die Biodiversität in einer Stadt wie Berlin? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Vielfältige Lebensräume bieten vielen Arten Nahrung und Unterschlupf.
    Lösung zeigen
    1. Vielfältige Lebensräume bieten vielen Arten Nahrung und Unterschlupf.
    2. Vernetzte Flächen erlauben Austausch zwischen Populationen.
    Ergebnis:
    Blühflächen und vernetzte Grünflächen anlegen
  2. ●23
    Was ist eine Renaturierung? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Bei der Renaturierung werden Eingriffe rückgängig gemacht.
    2. Beispiele sind Flussläufe, die wieder mäandern dürfen, oder Moore, die wieder nass werden.
    Ergebnis:
    ein Ökosystem in einen naturnäheren Zustand zurückführen
  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
    Art A erträgt pH-Werte von 6,5 bis 7,5, Art B von 4 bis 9. Welche Art eignet sich besser als Zeigerart für den pH-Wert? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Eine Zeigerart grenzt die Bedingungen eng ein.
    2. Art A erträgt nur einen engen Bereich.
    3. Das Vorkommen von Art A verrät den pH-Wert genauer.
    Ergebnis:
    Art A, weil sie stenök ist
  2. ●26
    Wie heißt der Lebensraum mit seinen abiotischen Faktoren, zum Beispiel ein See mit Wasser, Licht und Temperatur? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Abiotische Faktoren gehören zum Biotop.
    2. Die Lebewesen darin bilden die Biozönose.
    Ergebnis:
    Biotop
  3. ●27
    Bei 5 °C atmet ein Grasfrosch 24-mal je Minute. Der Temperaturkoeffizient beträgt 3. Welcher Wert ist bei 15 °C zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 3.
    2. 24 · 3 = 72
    3. Bei 15 °C sind etwa 72 Atemzüge je Minute zu erwarten.
    Ergebnis:
    72 Atemzüge je Minute
  4. ●28
    Welche Zellen öffnen und schließen eine Spaltöffnung? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Zwei bohnenförmige Schließzellen umgeben den Spalt.
    2. Ändert sich ihr Innendruck, öffnet oder schließt sich der Spalt.
    Ergebnis:
    die Schließzellen
  5. ●29
    Eine Pflanze wird bei 45 °C stärker belichtet, die Fotosyntheserate steigt nicht. Was ist der Grund? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. 45 °C liegt über dem Temperaturoptimum.
    2. Die Enzyme verlieren ihre Struktur.
    3. Mehr Licht kann das nicht ausgleichen.
    Ergebnis:
    Die Enzyme des Calvin-Zyklus werden durch die Hitze geschädigt.
  6. ●30
    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

Auf einen Blick

MerkenDas Wichtigste

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

AchtungPhysiologisches und ökologisches Optimum gleichgesetzt

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

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

AchtungRGT-Regel ohne Grenze angewandt

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

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

AchtungWechselwarm heißt kalt

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

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

AchtungGrünes Licht als bestes Licht für die Fotosynthese

So nicht
Das Blatt ist grün, weil es grünes Licht aufnimmt.
So richtig
Das Blatt ist grün, weil es grünes Licht kaum aufnimmt und zurückwirft.

Die Farbe, die du siehst, ist das Licht, das NICHT absorbiert wird. Chlorophyll absorbiert vor allem Blau und Rot.

AchtungSpektrum oder Chromatogramm falsch gelesen

So nicht
Das Absorptionsspektrum zeigt, wie stark die Fotosynthese ist.
So richtig
Das Absorptionsspektrum zeigt die Lichtaufnahme eines Farbstoffs, das Wirkungsspektrum die Fotosyntheserate.

Lies die Achsen: Lichtaufnahme, Fotosyntheserate oder Laufstrecke? Jedes Diagramm beantwortet eine andere Frage.

AchtungSekundärreaktionen als lichtunabhängig und nächtlich gedacht

So nicht
Die Dunkelreaktion läuft in der Nacht.
So richtig
Der Calvin-Zyklus braucht ATP und NADPH aus den Lichtreaktionen. Er läuft am Tag und stoppt im Dunkeln bald.

Der Calvin-Zyklus braucht ATP und NADPH aus dem Licht. Ohne Licht ist der Vorrat nach Sekunden verbraucht.

AchtungSauerstoff aus dem Kohlenstoffdioxid

So nicht
Die Pflanze spaltet Kohlenstoffdioxid und gibt den Sauerstoff ab.
So richtig
Der abgegebene Sauerstoff stammt aus der Spaltung von Wasser.

Der Sauerstoff kommt aus dem Wasser. Das zeigte der Versuch mit schwerem Sauerstoff im Wasser.

AchtungPflanzen atmen nicht

So nicht
Pflanzen machen Fotosynthese statt Zellatmung.
So richtig
Pflanzen betreiben Tag und Nacht Zellatmung, im Licht zusätzlich Fotosynthese.

Auch Pflanzenzellen haben Mitochondrien und betreiben Zellatmung, Tag und Nacht. Im Licht kommt die Fotosynthese dazu.

AchtungMinimumfaktor übersehen

So nicht
Mehr Licht steigert die Fotosynthese immer.
So richtig
Ist Kohlenstoffdioxid knapp, bringt mehr Licht nichts. Der knappste Faktor begrenzt.

Suche den Faktor, der am knappsten ist. Nur wenn sich dieser ändert, ändert sich die Rate.

AchtungNische als Ort gedacht

So nicht
Die Nische des Waldkauzes ist das Astloch.
So richtig
Die Nische des Waldkauzes ist sein Beziehungsgefüge: Mäuse als Nahrung, Jagd in der Nacht, Höhle zum Brüten.

Eine Nische ist kein Platz, sondern die Gesamtheit der Ansprüche und Beziehungen einer Art. Zwei Arten können am selben Ort verschiedene Nischen haben.

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
    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.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Präferendum (Vorzugsbereich)

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

    32
    Bei 15 °C frisst eine Raupe 12 Milligramm Blatt je Stunde. Der Temperaturkoeffizient beträgt 2. Welcher Wert ist bei 25 °C zu erwarten?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    24 Milligramm je Stunde

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

    33
    In welchen Bereichen des sichtbaren Lichts absorbiert Chlorophyll a am stärksten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    im blauvioletten und im roten Bereich

  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
    Wozu nutzt eine Pflanze die in der Fotosynthese gebildete Glucose? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    für Zellatmung, Baustoffe wie Cellulose und Stärke als Speicher

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

    35
    Zwei Amseln streiten im Park um dasselbe Revier. Welche Beziehung liegt vor? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    intraspezifische Konkurrenz

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

    36
    Wie heißt die Zeitspanne, um die die Räuberkurve der Beutekurve folgt? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Phasenverschiebung

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

    37
    Die Produzenten eines Sees enthalten 20.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Etwa 10 % gelangen zur nächsten Trophiestufe. Wie viel Energie erreicht die Konsumenten erster Ordnung?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    etwa 2000 kJ

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

    38
    Ohne natürlichen Treibhauseffekt läge die mittlere Temperatur der Erde bei etwa −18 °C statt bei etwa 15 °C. Was folgt daraus? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Der natürliche Treibhauseffekt ist für das Leben nötig.

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. wie stark ein Faktor schwanken darf, ohne dass die Art stirbt
  2. euryök
  3. Das Vorkommen der stenöken Art grenzt die Bedingungen eng ein.
  4. Körpertemperatur und Stoffwechsel sinken mit.
  5. Als Poikilotherme können sie ihre Temperatur nicht selbst regeln.
  6. 12 Mikroliter je Stunde
  7. Carotinoide absorbieren zusätzlich blaugrünes Licht und schützen.
  8. Grünes Licht wird kaum absorbiert und zurückgeworfen.
  9. Im roten und blauen Licht wird am meisten Sauerstoff gebildet.
  10. Die Enzyme brauchen kein Licht, wohl aber ATP und NADPH aus dem Licht.
  11. Der Akzeptor Ribulose-1,5-bisphosphat wird neu gebildet.
  12. Die Menge sinkt, weil für die Regeneration ATP fehlt.
  13. Parasitismus
  14. Parasitismus
  15. Ufergehölze wachsen nach, weil weniger verbissen wird.
  16. Die Gipfel folgen zeitlich denen der anderen Kurve.
  17. Die Beute wird mit der Zeit weniger.
  18. Er bleibt bei etwa 100.
  19. 20 %
  20. etwa 3600 kJ
  21. etwa 200 kJ
  22. Blühflächen und vernetzte Grünflächen anlegen
  23. ein Ökosystem in einen naturnäheren Zustand zurückführen
  24. Der Anstieg beträgt rund 50 Prozent.
  25. Art A, weil sie stenök ist
  26. Biotop
  27. 72 Atemzüge je Minute
  28. die Schließzellen
  29. Die Enzyme des Calvin-Zyklus werden durch die Hitze geschädigt.
  30. Räuber in einer Räuber-Beute-Beziehung
  31. Präferendum (Vorzugsbereich)
  32. 24 Milligramm je Stunde
  33. im blauvioletten und im roten Bereich
  34. für Zellatmung, Baustoffe wie Cellulose und Stärke als Speicher
  35. intraspezifische Konkurrenz
  36. Phasenverschiebung
  37. etwa 2000 kJ
  38. Der natürliche Treibhauseffekt ist für das Leben nötig.