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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

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  • Beispiel vorgerechnet, Schritt für Schritt
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○ 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 18 °C wächst eine Wasserlinse am schnellsten. Wie heißt dieser Wert auf der Toleranzkurve? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Der Wert mit der größten Vitalität ist das Optimum.
  2. Die Potenz ist der ganze Bereich, das Pessimum sein Rand.
  1. Der Wert mit der größten Vitalität ist das Optimum.
  2. Die Potenz ist der ganze Bereich, das Pessimum sein Rand.
Ergebnis:
Optimum

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
    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.
    So fängst du an:
    Eine Zeigerart grenzt die Bedingungen eng ein.
    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. ●2
    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
    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)
  3. ★3
    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.
    Lösung zeigen
    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

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

EntdeckenFrage

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

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

Auflösung

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

MerkenTemperatur und Licht

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

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

BeispielTemperatur und RGT-Regel

Bei 8 °C atmet ein Grasfrosch 36-mal je Minute. Der Temperaturkoeffizient beträgt 2. Welcher Wert ist bei 18 °C zu erwarten?
Schritt für Schritt
  1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 2.
  2. 36 · 2 = 72
  3. Bei 18 °C sind etwa 72 Atemzüge je Minute zu erwarten.
  1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 2.
  2. 36 · 2 = 72
  3. Bei 18 °C sind etwa 72 Atemzüge je Minute zu erwarten.
Ergebnis:
72 Atemzüge je Minute

AchtungRGT-Faktor addiert statt multipliziert

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○4
    Bei 12 °C läuft eine Ameise 12 Zentimeter je Minute. Der Temperaturkoeffizient beträgt 2. Welcher Wert ist bei 22 °C zu erwarten?
    So fängst du an:
    Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 2.
    Lösung zeigen
    1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 2.
    2. 12 · 2 = 24
    3. Bei 22 °C sind etwa 24 Zentimeter je Minute zu erwarten.
    Ergebnis:
    24 Zentimeter je Minute
  2. ●5
    Bei 5 °C verbraucht ein Regenwurm 60 Mikroliter Sauerstoff je Stunde. Der Temperaturkoeffizient beträgt 2. Welcher Wert ist bei 15 °C zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 2.
    2. 60 · 2 = 120
    3. Bei 15 °C sind etwa 120 Mikroliter je Stunde zu erwarten.
    Ergebnis:
    120 Mikroliter je Stunde
  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

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

AchtungGrünes Licht als bestes Licht für die Fotosynthese

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○7
    Wozu dient die Chromatografie der Blattfarbstoffe? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der grüne Extrakt ist ein Gemisch.
    Lösung zeigen
    1. Der grüne Extrakt ist ein Gemisch.
    2. Die Chromatografie trennt ihn in einzelne Banden.
    Ergebnis:
    Die Chromatografie trennt das Farbstoffgemisch auf.
  2. ●8
    In 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
  3. ★9
    Bei etwa 480 bis 500 Nanometern ist das Wirkungsspektrum höher, als die Absorption von Chlorophyll a erwarten lässt. Wie lässt sich das erklären? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Nur absorbiertes Licht kann wirken.
    2. Carotinoide und Chlorophyll b absorbieren in diesem Bereich.
    3. Beide leiten die Energie an Chlorophyll a weiter.
    Ergebnis:
    Carotinoide und Chlorophyll b absorbieren dort und geben Energie weiter.

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

Warum heißen die Sekundärreaktionen auch lichtunabhängige Reaktionen? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  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.
  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.

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.

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
    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
  3. ★12
    Wie hängen Fotosynthese und Zellatmung in einer Pflanzenzelle zusammen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Fotosynthese bildet Glucose und Sauerstoff.
    2. Die Zellatmung in den Mitochondrien nutzt beide.
    3. Die Zellatmung gibt Kohlenstoffdioxid und Wasser zurück.
    Ergebnis:
    Produkte der einen sind Ausgangsstoffe der anderen.

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 Wolf in Brandenburg jagt und frisst ein Reh. Welche Beziehung liegt vor? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Der Wolf tötet das Reh und frisst es.
  2. Das ist eine Räuber-Beute-Beziehung.
  1. Der Wolf tötet das Reh und frisst es.
  2. Das ist eine Räuber-Beute-Beziehung.
Ergebnis:
Räuber-Beute-Beziehung

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
    Mykorrhizapilze versorgen Bäume mit Wasser und Mineralstoffen und erhalten Kohlenhydrate. Welche Beziehung liegt vor? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Baum erhält Wasser und Mineralstoffe.
    Lösung zeigen
    1. Der Baum erhält Wasser und Mineralstoffe.
    2. Der Pilz erhält Kohlenhydrate.
    3. Beide haben einen Vorteil: Symbiose.
    Ergebnis:
    Symbiose
  2. ●14
    Knöllchenbakterien an Lupinenwurzeln binden Luftstickstoff und erhalten von der Pflanze Kohlenhydrate. Welche Beziehung ist das? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Pflanze erhält Stickstoffverbindungen.
    2. Die Bakterien erhalten Kohlenhydrate.
    3. Beide profitieren.
    Ergebnis:
    Symbiose
  3. ★15
    Nach der Rückkehr der Wölfe meiden Hirsche offene Flächen an Flüssen. Welche Folge ist möglich? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Wölfe ändern das Verhalten der Hirsche.
    2. An den Ufern wird weniger gefressen.
    3. Junge Bäume und Sträucher wachsen nach.
    Ergebnis:
    Ufergehölze wachsen nach, weil weniger verbissen wird.

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

EntdeckenFrage

Schwanken Luchse und Schneehasen in Kanada wirklich im Takt?

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

Auflösung

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

MerkenNische und Lotka-Volterra

Die ökologische Nische ist ein Wirkungsgefüge, kein Ort.

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

BeispielLotka-Volterra-Regeln

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
    Ein Insektizid tötet Blattläuse und Marienkäfer im gleichen Anteil. Was ist kurz danach zu erwarten? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Beide werden gleich stark dezimiert.
    Lösung zeigen
    1. Beide werden gleich stark dezimiert.
    2. Nach der dritten Regel erholt sich die Beute schneller.
    3. Die Blattläuse nehmen zu.
    Ergebnis:
    Die Blattläuse nehmen schneller wieder zu als die Marienkäfer.
  2. ●17
    In einem Jahr gibt es sehr viele Schneehasen. Was ist nach Lotka-Volterra für die folgenden Jahre zu erwarten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Viele Hasen bieten viel Nahrung.
    2. Die Luchse vermehren sich.
    3. Mehr Luchse fressen mehr Hasen, die Hasen werden weniger.
    Ergebnis:
    Die Zahl der Luchse steigt, danach sinkt die der Hasen.
  3. ★18
    Freilandversuche zeigen, dass der Zyklus der Schneehasen auch vom Futter abhängt. Was bedeutet das für das Lotka-Volterra-Modell? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Modell lässt andere Faktoren weg.
    2. In der Natur wirken Räuber und Futter zusammen.
    3. Das Modell erklärt einen Teil, nicht alles.
    Ergebnis:
    Es vereinfacht stark, weil es nur Räuber und Beute betrachtet.

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

EntdeckenFrage

Wohin geht das Kohlenstoffdioxid, das die Menschheit ausstößt?

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

Auflösung

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

MerkenKohlenstoff und Energie

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

Von Trophiestufe zu Trophiestufe gelangen nur etwa 10 Prozent weiter.

BeispielEnergiefluss berechnen

Auf einer Berliner Brachfläche enthalten die Produzenten 40.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Die Pflanzenfresser bauen davon 2000 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. 2000 kJ : 40.000 kJ = 0,05
  3. Das sind 5 %.
  1. Wirkungsgrad = Energie der oberen Stufe : Energie der unteren Stufe · 100 %
  2. 2000 kJ : 40.000 kJ = 0,05
  3. Das sind 5 %.
Ergebnis:
5 %

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
    Wohin geht der größte Teil der Energie, die eine Trophiestufe aufnimmt?
    So fängst du an:
    Lebewesen bauen Nahrung in der Zellatmung ab.
    Lösung zeigen
    1. Lebewesen bauen Nahrung in der Zellatmung ab.
    2. Ein großer Teil der Energie wird dabei als Wärme frei.
    3. Nur etwa 10 % stecken danach in neuer Körpermasse.
    Ergebnis:
    Die Energie wird bei der Zellatmung als Wärme abgegeben.
  2. ●20
    Auf einer Wiese enthalten die Produzenten 25.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Die Pflanzenfresser bauen davon 2500 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. 2500 kJ : 25.000 kJ = 0,1
    3. Das sind 10 %.
    Ergebnis:
    10 %
  3. ★21
    Eine Raupe frisst Blätter mit 100 kJ. 50 kJ scheidet sie mit dem Kot aus, 35 kJ setzt sie bei der Zellatmung frei. Wie viel Energie wird in Körpermasse eingebaut?
    Lösung zeigen
    1. Aufgenommen: 100 kJ.
    2. Abzüglich Kot: 100 kJ − 50 kJ = 50 kJ.
    3. Abzüglich Zellatmung: 50 kJ − 35 kJ = 15 kJ.
    Ergebnis:
    15 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

Warum ist die Erwärmung von Gewässern für stenotherme Kaltwasserfische besonders gefährlich? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Stenotherm heißt: enger Temperaturbereich.
  2. Warmes Wasser löst weniger Sauerstoff.
  3. Beides zusammen gefährdet die Fische.
  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.

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
    Wie wirken Treibhausgase in der Atmosphäre? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Die Erde strahlt Wärme ab.
    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.
  2. ●23
    Warum werden trockengelegte Moore in Brandenburg wiedervernässt? Begründe die Wahl.
    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.
  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 kommt in einem Gebiet nur dort vor, wo die Temperatur zwischen 10 °C und 14 °C liegt. Welcher Schluss ist zulässig? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Bereich ist eng.
    2. Die Art ist wahrscheinlich stenök.
    3. Wo genau ihr Optimum ohne Konkurrenz liegt, zeigt erst ein Laborversuch.
    Ergebnis:
    Die Art ist für die Temperatur wahrscheinlich stenök.
  2. ●26
    Wie heißt eine Beziehung zwischen Lebewesen verschiedener Arten, zum Beispiel zwischen Wolf und Reh? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Inter heißt zwischen.
    2. Wolf und Reh sind verschiedene Arten, die Beziehung ist interspezifisch.
    Ergebnis:
    interspezifische Beziehung
  3. ●27
    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.
  4. ●28
    Was zeigt das Absorptionsspektrum eines Blattfarbstoffs? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Auf der x-Achse steht die Wellenlänge.
    2. Auf der y-Achse steht die Absorption des Farbstoffs.
    Ergebnis:
    wie stark der Farbstoff Licht jeder Wellenlänge aufnimmt
  5. ●29
    Was transportiert das Phloem im Leitbündel des Blatts? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Im Phloem fließen die Produkte der Fotosynthese.
    2. Assimilate gehen vor allem als Saccharose zu Wurzeln, Früchten und Knospen.
    Ergebnis:
    gelöste Assimilate wie Saccharose
  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.

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.

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.

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 die ökologische Potenz einer Art für einen Umweltfaktor an? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    den Bereich, in dem die Art leben und sich fortpflanzen kann

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

    32
    Bei 10 °C läuft eine Ameise 12 Zentimeter je Minute. Der Temperaturkoeffizient beträgt 3. Welcher Wert ist bei 20 °C zu erwarten?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    36 Zentimeter je Minute

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

    33
    Warum erscheinen Laubblätter grün? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Grünes Licht wird kaum absorbiert und zurückgeworfen.

  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
    Woher stammt der Sauerstoff, den Pflanzen bei der Fotosynthese abgeben? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    aus der Spaltung von Wasser

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

    35
    Ein Bandwurm lebt im Darm eines Menschen und nimmt Nährstoffe auf. Welche Beziehung liegt vor? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Parasitismus

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

    36
    Welche Population ist nach Lotka-Volterra im Mittel meist größer? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    die der Beute

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

    37
    Auf einer Wiese enthalten die Produzenten 50.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Die Pflanzenfresser bauen davon 4000 kJ in ihre Körpermasse ein. Wie groß ist der ökologische Wirkungsgrad?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    8 %

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

    38
    Warum ist die Erwärmung von Gewässern für stenotherme Kaltwasserfische besonders gefährlich? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Warmes Wasser enthält weniger Sauerstoff, ihr Toleranzbereich ist eng.

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. Art A, weil sie stenök ist
  2. Präferendum (Vorzugsbereich)
  3. Art B
  4. 24 Zentimeter je Minute
  5. 120 Mikroliter je Stunde
  6. 12 Mikroliter je Stunde
  7. Die Chromatografie trennt das Farbstoffgemisch auf.
  8. etwa zwischen 400 und 700 Nanometern
  9. Carotinoide und Chlorophyll b absorbieren dort und geben Energie weiter.
  10. NADP⁺ zu NADPH
  11. aus der Spaltung von Wasser
  12. Produkte der einen sind Ausgangsstoffe der anderen.
  13. Symbiose
  14. Symbiose
  15. Ufergehölze wachsen nach, weil weniger verbissen wird.
  16. Die Blattläuse nehmen schneller wieder zu als die Marienkäfer.
  17. Die Zahl der Luchse steigt, danach sinkt die der Hasen.
  18. Es vereinfacht stark, weil es nur Räuber und Beute betrachtet.
  19. Die Energie wird bei der Zellatmung als Wärme abgegeben.
  20. 10 %
  21. 15 kJ
  22. Die Gase absorbieren Wärmestrahlung der Erde und strahlen einen Teil zurück.
  23. Nasse Moore speichern Kohlenstoff, trockene setzen ihn frei.
  24. Die Symbiose mit Algen bricht unter Hitzestress zusammen.
  25. Die Art ist für die Temperatur wahrscheinlich stenök.
  26. interspezifische Beziehung
  27. Als Poikilotherme können sie ihre Temperatur nicht selbst regeln.
  28. wie stark der Farbstoff Licht jeder Wellenlänge aufnimmt
  29. gelöste Assimilate wie Saccharose
  30. ATP, NADPH und Sauerstoff
  31. den Bereich, in dem die Art leben und sich fortpflanzen kann
  32. 36 Zentimeter je Minute
  33. Grünes Licht wird kaum absorbiert und zurückgeworfen.
  34. aus der Spaltung von Wasser
  35. Parasitismus
  36. die der Beute
  37. 8 %
  38. Warmes Wasser enthält weniger Sauerstoff, ihr Toleranzbereich ist eng.