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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
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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

Ein Diagramm zeigt die Aktivität einer Art gegen die Temperatur. Welche Kurvenform ist zu erwarten? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Bei Kälte und bei Hitze ist die Aktivität gering.
  2. Dazwischen liegt ein Gipfel, das Optimum.
  1. Bei Kälte und bei Hitze ist die Aktivität gering.
  2. Dazwischen liegt ein Gipfel, das Optimum.
Ergebnis:
eine Optimumkurve mit einem Gipfel

AchtungBegriffe der Toleranzkurve verwechselt

So nicht
Die ökologische Potenz ist der Wert, bei dem die Art am besten wächst.
So richtig
Das ist das Optimum. Die ökologische Potenz ist der ganze Bereich, in dem die Art leben kann.

Optimum ist ein Punkt, Potenz ist ein Bereich. Stenök heißt enger Bereich, euryök heißt weiter Bereich.

ÜbenJetzt du

  1. ○1
    Was gibt das Optimum einer Toleranzkurve an? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Das Optimum ist der Gipfel der Kurve.
    Lösung zeigen
    1. Das Optimum ist der Gipfel der Kurve.
    2. Der ganze Bereich ist die Potenz, die Grenzen sind die Toleranzgrenzen.
    Ergebnis:
    den Wert des Faktors mit der größten Vitalität
  2. ●2
    Was zeigt die Breite einer Toleranzkurve? Begründe die Wahl.
    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
  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 12 °C frisst eine Raupe 18 Milligramm Blatt je Stunde. Der Temperaturkoeffizient beträgt 2. Welcher Wert ist bei 22 °C zu erwarten?
Schritt für Schritt
  1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 2.
  2. 18 · 2 = 36
  3. Bei 22 °C sind etwa 36 Milligramm je Stunde zu erwarten.
  1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 2.
  2. 18 · 2 = 36
  3. Bei 22 °C sind etwa 36 Milligramm je Stunde zu erwarten.
Ergebnis:
36 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
    Bei 8 °C frisst eine Raupe 12 Milligramm Blatt je Stunde. Der Temperaturkoeffizient beträgt 3. Welcher Wert ist bei 18 °C zu erwarten?
    So fängst du an:
    Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 3.
    Lösung zeigen
    1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 3.
    2. 12 · 3 = 36
    3. Bei 18 °C sind etwa 36 Milligramm je Stunde zu erwarten.
    Ergebnis:
    36 Milligramm je Stunde
  2. ●5
    Eine Eidechse ist morgens bei 12 °C träge, mittags bei 30 °C flink. Wie lässt sich das erklären?
    Lösung zeigen
    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.
  3. ★6
    Bei 18 °C frisst eine Raupe 30 Milligramm Blatt 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. 30 : 2 = 15
    3. Bei 8 °C sind etwa 15 Milligramm je Stunde zu erwarten.
    Ergebnis:
    15 Milligramm 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 Farbstoffe wandern bei der Chromatografie der Blattfarbstoffe meist am weitesten? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Carotine lösen sich sehr gut im unpolaren Laufmittel.
  2. Carotine haften kaum am Trägermaterial.
  3. Carotine laufen fast mit der Laufmittelfront.
  1. Carotine lösen sich sehr gut im unpolaren Laufmittel.
  2. Carotine haften kaum am Trägermaterial.
  3. Carotine laufen fast mit der Laufmittelfront.
Ergebnis:
die orangegelben Carotine

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
    Wie heißt der Bereich zwischen etwa 500 und 600 Nanometern, in dem Chlorophyll kaum absorbiert? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Zwischen 500 und 600 Nanometern liegt grünes Licht.
    Lösung zeigen
    1. Zwischen 500 und 600 Nanometern liegt grünes Licht.
    2. Chlorophyll absorbiert dort kaum.
    3. Der Bereich heißt Grünlücke.
    Ergebnis:
    Grünlücke
  2. ●8
    In welchen Bereichen des sichtbaren Lichts absorbiert Chlorophyll a am stärksten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Absorptionsspektrum von Chlorophyll a hat zwei Gipfel.
    2. Die Gipfel liegen bei etwa 430 und 660 Nanometern.
    3. Dazwischen liegt die Grünlücke.
    Ergebnis:
    im blauvioletten und im roten Bereich
  3. ★9
    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

Wo wird bei den Primärreaktionen Wasser gespalten? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Die Fotolyse des Wassers gehört zu den Lichtreaktionen.
  2. Die Fotolyse findet am Fotosystem II statt.
  1. Die Fotolyse des Wassers gehört zu den Lichtreaktionen.
  2. Die Fotolyse findet am Fotosystem II statt.
Ergebnis:
am Fotosystem II an der Thylakoidmembran

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
    Was geschieht in der Reduktionsphase des Calvin-Zyklus? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Aus der Fixierung stammt 3-Phosphoglycerat.
    Lösung zeigen
    1. Aus der Fixierung stammt 3-Phosphoglycerat.
    2. Mit ATP und NADPH wird es zu Glycerinaldehyd-3-phosphat reduziert.
    Ergebnis:
    Phosphoglycerat wird mit ATP und NADPH zu Glycerinaldehydphosphat.
  2. ●11
    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
  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

Welche Wirkung hat Konkurrenz auf beide beteiligten Arten? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Konkurrenz entsteht um knappe Ressourcen.
  2. Jeder Partner bekommt weniger, als er allein bekäme.
  3. Für beide ein Minus.
  1. Konkurrenz entsteht um knappe Ressourcen.
  2. Jeder Partner bekommt weniger, als er allein bekäme.
  3. Für beide ein Minus.
Ergebnis:
Beide haben einen Nachteil, weil die Ressource knapp ist.

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
    Flechten bestehen aus einem Pilz und einer Alge. Die Alge liefert Zucker, der Pilz Wasser und Halt. Welche Beziehung ist das? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Beide Partner haben einen Vorteil.
    Lösung zeigen
    1. Beide Partner haben einen Vorteil.
    2. Das ist eine 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
    Die Mistel wächst auf Bäumen und betreibt selbst Fotosynthese, entzieht dem Baum aber Wasser und Mineralstoffe. Wie lässt sie sich einordnen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Mistel nimmt Wasser und Mineralstoffe vom Baum.
    2. Der Baum hat keinen Vorteil.
    3. Weil sie selbst Fotosynthese betreibt, ist sie ein Halbparasit.
    Ergebnis:
    als Halbparasit

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

EntdeckenFrage

Schwanken Luchse und Schneehasen in Kanada wirklich im Takt?

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

Auflösung

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

MerkenNische und Lotka-Volterra

Die ökologische Nische ist ein Wirkungsgefüge, kein Ort.

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

BeispielLotka-Volterra-Regeln

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

AchtungRäuber und Beute ohne Verzögerung gedacht

So nicht
Räuber und Beute werden immer gleichzeitig mehr und weniger.
So richtig
Die Räuber folgen der Beute mit Verzögerung, ihre Gipfel liegen später.

Räuber vermehren sich erst, wenn genug Beute da ist. Deshalb kommen ihre Gipfel später.

ÜbenJetzt du

  1. ○16
    Was besagt die 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
    Ein Diagramm zeigt zwei schwankende Kurven von Räuber und Beute. Woran ist die Räuberkurve zu erkennen? Begründe die Wahl.
    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.
  3. ★18
    Warum ist es oft ungünstig, gegen Schädlinge mit Insektiziden zu spritzen, wenn zugleich Nützlinge sie fressen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Beide werden dezimiert.
    2. Nach der dritten Regel erholt sich die Beute schneller.
    3. Die Schädlinge nehmen zu, bevor die Nützlinge nachkommen.
    Ergebnis:
    Die Nützlinge erholen sich langsamer, die Schädlinge vermehren sich rasch.

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

EntdeckenFrage

Wohin geht das Kohlenstoffdioxid, das die Menschheit ausstößt?

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

Auflösung

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

MerkenKohlenstoff und Energie

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

Von Trophiestufe zu Trophiestufe gelangen nur etwa 10 Prozent weiter.

BeispielEnergiefluss berechnen

Auf einer Berliner Brachfläche enthalten die Produzenten 20.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Die Pflanzenfresser bauen davon 3000 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. 3000 kJ : 20.000 kJ = 0,15
  3. Das sind 15 %.
  1. Wirkungsgrad = Energie der oberen Stufe : Energie der unteren Stufe · 100 %
  2. 3000 kJ : 20.000 kJ = 0,15
  3. Das sind 15 %.
Ergebnis:
15 %

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
    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?
    So fängst du an:
    Etwa 10 % gelangen zur nächsten Stufe.
    Lösung zeigen
    1. Etwa 10 % gelangen zur nächsten Stufe.
    2. 20.000 kJ · 0,1 = 2000 kJ
    3. Der Rest wird vor allem als Wärme abgegeben.
    Ergebnis:
    etwa 2000 kJ
  2. ●20
    Was ist die Nettoprimärproduktion?
    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
  3. ★21
    Die Produzenten eines Sees 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

Was versteht man unter Biodiversität? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Biodiversität hat drei Ebenen.
  2. Genetische Vielfalt, Artenvielfalt und Vielfalt der Ökosysteme.
  1. Biodiversität hat drei Ebenen.
  2. Genetische Vielfalt, Artenvielfalt und Vielfalt der Ökosysteme.
Ergebnis:
die Vielfalt der Gene, der Arten und der Ökosysteme

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.

ÜbenJetzt du

  1. ○22
    Was ist eine Renaturierung? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Bei der Renaturierung werden Eingriffe rückgängig gemacht.
    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
  2. ●23
    Welche Folge der Erwärmung lässt sich an Pflanzen in Mitteleuropa beobachten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Blühzeit vieler Pflanzen hängt von der Temperatur ab.
    2. Wärmere Frühjahre lassen sie früher blühen.
    Ergebnis:
    Viele Arten blühen früher im Jahr als vor 50 Jahren.
  3. ★24
    Auf einer Berliner Brachfläche leben geschützte Zauneidechsen. Dort sollen Wohnungen gebaut werden. Welche Lösung entspricht dem Prinzip der Nachhaltigkeit am ehesten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Nachhaltig heißt: Bedürfnisse heute erfüllen, ohne die Lebensgrundlagen zu zerstören.
    2. Ein Ersatzlebensraum muss vorher funktionieren.
    3. Ohne passenden Lebensraum überleben umgesetzte Eidechsen schlecht.
    Ergebnis:
    Vor dem Bau gleichwertigen, verbundenen Lebensraum schaffen

Vermischte Übungen

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

Üben

  1. ●25
    Bei 18 °C wächst eine Wasserlinse am schnellsten. Wie heißt dieser Wert auf der Toleranzkurve? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Wert mit der größten Vitalität ist das Optimum.
    2. Die Potenz ist der ganze Bereich, das Pessimum sein Rand.
    Ergebnis:
    Optimum
  2. ●26
    Wie heißen alle Individuen einer Art, die zur selben Zeit im selben Gebiet leben und sich miteinander fortpflanzen können? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Es geht um eine einzige Art.
    2. Alle Individuen einer Art in einem Gebiet bilden eine Population.
    3. Die Biozönose umfasst alle Arten.
    Ergebnis:
    Population
  3. ●27
    Bei 5 °C verbraucht ein Regenwurm 48 Mikroliter Sauerstoff je Stunde. 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. 48 · 3 = 144
    3. Bei 15 °C sind etwa 144 Mikroliter je Stunde zu erwarten.
    Ergebnis:
    144 Mikroliter je Stunde
  4. ●28
    Welche Aufgabe haben Carotinoide in den Thylakoiden? Begründe die Wahl.
    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.
  5. ●29
    Was spricht dafür, dass Chloroplasten von Cyanobakterien abstammen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Chloroplasten haben eine Doppelmembran.
    2. Chloroplasten besitzen ringförmige DNA und kleine Ribosomen wie Bakterien.
    3. Das stützt die Endosymbiontentheorie.
    Ergebnis:
    eigene ringförmige DNA und eigene Ribosomen
  6. ●30
    Welche Produkte der Primärreaktionen werden im Calvin-Zyklus gebraucht? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Primärreaktionen liefern ATP und NADPH.
    2. Der Calvin-Zyklus braucht beide für Reduktion und Regeneration.
    Ergebnis:
    ATP und NADPH

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.

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.

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
    In welchem Bereich liegt das sichtbare Licht, das Pflanzen für die Fotosynthese nutzen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    etwa zwischen 400 und 700 Nanometern

  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
    Warum heißen die Sekundärreaktionen auch lichtunabhängige Reaktionen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Die Enzyme brauchen kein Licht, wohl aber ATP und NADPH aus dem Licht.

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

    35
    Rehe und Rinder fressen auf derselben Weide Gras. Was gilt für ihre Beziehung? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    interspezifische Konkurrenz um Nahrung

  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 einer Wiese enthalten 12.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Etwa 10 % gelangen zur nächsten Trophiestufe. Wie viel Energie erreicht die Konsumenten erster Ordnung?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    etwa 1200 kJ

  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. den Wert des Faktors mit der größten Vitalität
  2. wie stark ein Faktor schwanken darf, ohne dass die Art stirbt
  3. Konkurrenzstärkere Arten verdrängen sie von den mittleren Böden.
  4. 36 Milligramm je Stunde
  5. Die Körpertemperatur der Eidechse folgt der Umgebung, ihre Enzyme arbeiten bei Wärme schneller.
  6. 15 Milligramm je Stunde
  7. Grünlücke
  8. im blauvioletten und im roten Bereich
  9. Im roten und blauen Licht wird am meisten Sauerstoff gebildet.
  10. Phosphoglycerat wird mit ATP und NADPH zu Glycerinaldehydphosphat.
  11. ATP, NADPH und Sauerstoff
  12. Produkte der einen sind Ausgangsstoffe der anderen.
  13. Symbiose
  14. Symbiose
  15. als Halbparasit
  16. Räuber- und Beutezahl schwanken periodisch, die Räuber phasenverschoben.
  17. Die Gipfel folgen zeitlich denen der anderen Kurve.
  18. Die Nützlinge erholen sich langsamer, die Schädlinge vermehren sich rasch.
  19. etwa 2000 kJ
  20. die Bruttoprimärproduktion abzüglich der Zellatmung der Produzenten
  21. etwa 200 kJ
  22. ein Ökosystem in einen naturnäheren Zustand zurückführen
  23. Viele Arten blühen früher im Jahr als vor 50 Jahren.
  24. Vor dem Bau gleichwertigen, verbundenen Lebensraum schaffen
  25. Optimum
  26. Population
  27. 144 Mikroliter je Stunde
  28. Carotinoide absorbieren zusätzlich blaugrünes Licht und schützen.
  29. eigene ringförmige DNA und eigene Ribosomen
  30. ATP und NADPH
  31. den Wert des Faktors mit der größten Vitalität
  32. Oberhalb des Optimums werden Enzyme denaturiert.
  33. etwa zwischen 400 und 700 Nanometern
  34. Die Enzyme brauchen kein Licht, wohl aber ATP und NADPH aus dem Licht.
  35. interspezifische Konkurrenz um Nahrung
  36. Phasenverschiebung
  37. etwa 1200 kJ
  38. Warmes Wasser enthält weniger Sauerstoff, ihr Toleranzbereich ist eng.