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

Was gilt für ein poikilothermes Tier, wenn die Außentemperatur sinkt?
Schritt für Schritt
  1. Die Körpertemperatur folgt der Umgebung.
  2. Nach der RGT-Regel wird der Stoffwechsel langsamer.
  1. Die Körpertemperatur folgt der Umgebung.
  2. Nach der RGT-Regel wird der Stoffwechsel langsamer.
Ergebnis:
Körpertemperatur und Stoffwechsel sinken mit.

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 24 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. 24 · 2 = 48
    3. Bei 22 °C sind etwa 48 Zentimeter je Minute zu erwarten.
    Ergebnis:
    48 Zentimeter je Minute
  2. ●5
    Was gilt für ein homoiothermes Tier, wenn die Außentemperatur sinkt?
    Lösung zeigen
    1. Das Tier hält seine Körpertemperatur konstant.
    2. Bei Kälte verliert es mehr Wärme.
    3. Es muss mehr Stoffwechselwärme erzeugen.
    Ergebnis:
    Es muss mehr Energie zum Heizen aufwenden.
  3. ★6
    Bei 30 °C läuft eine enzymatische Reaktion viermal so schnell wie bei 10 °C. Bei 60 °C läuft sie fast nicht mehr. Wie passt das zur RGT-Regel?
    Lösung zeigen
    1. Von 10 °C auf 30 °C: zweimal mal 2, also viermal so schnell.
    2. Bei 60 °C sind die Enzyme denaturiert.
    3. Die RGT-Regel gilt nur unterhalb des Optimums.
    Ergebnis:
    Die Regel gilt nur bis zum Optimum, danach denaturieren die Enzyme.

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

EntdeckenFrage

Warum werden Blätter im Herbst gelb?

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

Auflösung

Der Baum baut das grüne Chlorophyll ab und holt wertvolle Stoffe zurück. Die gelben und orangen Carotinoide waren schon den ganzen Sommer im Blatt. Ohne das Grün werden sie sichtbar.

MerkenBlatt und Chloroplast

Chlorophyll absorbiert vor allem blaues und rotes Licht.

Das Wirkungsspektrum folgt weitgehend dem Absorptionsspektrum. Die Lichtreaktionen laufen an den Thylakoiden.

BeispielAbsorptionsspektrum, Wirkungsspektrum, Chromatografie

Warum wird die Startlinie bei der Chromatografie mit Bleistift und nicht mit Filzstift gezogen? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Filzstiftfarbe ist selbst ein Farbstoffgemisch.
  2. Die Farbe würde mitwandern und eigene Banden bilden.
  1. Filzstiftfarbe ist selbst ein Farbstoffgemisch.
  2. Die Farbe würde mitwandern und eigene Banden bilden.
Ergebnis:
Graphit löst sich nicht im Laufmittel und verfälscht nichts.

AchtungGrünes Licht als bestes Licht für die Fotosynthese

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○7
    Welche Farbstoffe wandern bei der Chromatografie der Blattfarbstoffe meist am weitesten? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Carotine lösen sich sehr gut im unpolaren Laufmittel.
    Lösung zeigen
    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
  2. ●8
    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.
  3. ★9
    Eine Pflanze wird gleich stark mit grünem und mit rotem Licht bestrahlt. Bei welchem Licht ist die Fotosyntheserate höher, und warum? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Nur absorbiertes Licht treibt die Fotosynthese an.
    2. Rotes Licht wird stark absorbiert, grünes kaum.
    3. Unter rotem Licht ist die Rate höher.
    Ergebnis:
    bei rotem Licht, weil Chlorophyll es stark absorbiert

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

EntdeckenFrage

Woher stammt der Sauerstoff, den wir einatmen?

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

Auflösung

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

MerkenFotosynthese

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

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

BeispielPrimärreaktionen und Calvin-Zyklus

Welches Enzym bindet im Calvin-Zyklus Kohlenstoffdioxid? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Rubisco ist die Ribulose-1,5-bisphosphat-Carboxylase.
  2. Rubisco bindet Kohlenstoffdioxid an Ribulose-1,5-bisphosphat.
  1. Rubisco ist die Ribulose-1,5-bisphosphat-Carboxylase.
  2. Rubisco bindet Kohlenstoffdioxid an Ribulose-1,5-bisphosphat.
Ergebnis:
Rubisco

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
    Wozu dient die Regenerationsphase des Calvin-Zyklus? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Ohne Akzeptor könnte kein weiteres Kohlenstoffdioxid gebunden werden.
    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.
  2. ●11
    Welches Molekül nimmt im Calvin-Zyklus das Kohlenstoffdioxid auf? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Akzeptor hat fünf Kohlenstoffatome.
    2. Es ist Ribulose-1,5-bisphosphat.
    Ergebnis:
    Ribulose-1,5-bisphosphat
  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
    Wie unterscheiden sich Parasit und Räuber? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Beide haben einen Vorteil auf Kosten des anderen.
    Lösung zeigen
    1. Beide haben einen Vorteil auf Kosten des anderen.
    2. Der Räuber tötet, der Parasit lebt meist länger vom lebenden Wirt.
    Ergebnis:
    Der Parasit tötet seinen Wirt meist nicht, der Räuber tötet die Beute.
  2. ●14
    Flechten bestehen aus einem Pilz und einer Alge. Die Alge liefert Zucker, der Pilz Wasser und Halt. Welche Beziehung ist das? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Beide Partner haben einen Vorteil.
    2. Das ist eine Symbiose.
    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
    In einem Jahr gibt es sehr viele Schneehasen. Was ist nach Lotka-Volterra für die folgenden Jahre zu erwarten? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Viele Hasen bieten viel Nahrung.
    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.
  2. ●17
    Welche Population ist nach Lotka-Volterra im Mittel meist größer? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Ein Räuber braucht viele Beutetiere zum Leben.
    2. Deshalb ist die Beute im Mittel zahlreicher.
    Ergebnis:
    die der Beute
  3. ★18
    In einem Wald ohne Wölfe werden Rehe zahlreicher, bis die Nahrung knapp wird. Warum beschreibt das Lotka-Volterra-Modell diesen Fall nicht? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Modell braucht ein Räuber-Beute-Paar.
    2. Hier fehlt der Räuber.
    3. Die Rehe werden durch Nahrungsmangel begrenzt.
    Ergebnis:
    Die Beute wird hier durch Nahrung begrenzt, nicht durch Räuber.

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

EntdeckenFrage

Wohin geht das Kohlenstoffdioxid, das die Menschheit ausstößt?

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

Auflösung

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

MerkenKohlenstoff und Energie

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

Von Trophiestufe zu Trophiestufe gelangen nur etwa 10 Prozent weiter.

BeispielEnergiefluss berechnen

Auf einer Berliner Brachfläche enthalten die Produzenten 20.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Die Pflanzenfresser bauen davon 1600 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. 1600 kJ : 20.000 kJ = 0,08
  3. Das sind 8 %.
  1. Wirkungsgrad = Energie der oberen Stufe : Energie der unteren Stufe · 100 %
  2. 1600 kJ : 20.000 kJ = 0,08
  3. Das sind 8 %.
Ergebnis:
8 %

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 einer Berliner Brachfläche enthalten 12.000 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. 12.000 kJ · 0,1 = 1200 kJ
    3. Der Rest wird vor allem als Wärme abgegeben.
    Ergebnis:
    etwa 1200 kJ
  2. ●20
    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?
    Lösung zeigen
    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 %
  3. ★21
    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

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
    Ohne natürlichen Treibhauseffekt läge die mittlere Temperatur der Erde bei etwa −18 °C statt bei etwa 15 °C. Was folgt daraus? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der natürliche Treibhauseffekt hält die Erde etwa 33 °C wärmer.
    Lösung zeigen
    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.
  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
    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
    Welche Angabe beschreibt das Biotop eines Kiefernwalds und nicht seine Biozönose? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Zum Biotop gehören die abiotischen Faktoren.
    2. Boden, Säuregrad und Wasser sind abiotisch.
    3. Pflanzen und Tiere gehören zur Biozönose.
    Ergebnis:
    sandiger, saurer Boden mit wenig Wasser
  2. ●26
    Bei 12 °C atmet ein Grasfrosch 24-mal je Minute. Der Temperaturkoeffizient beträgt 2. Welcher Wert ist bei 22 °C zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 2.
    2. 24 · 2 = 48
    3. Bei 22 °C sind etwa 48 Atemzüge je Minute zu erwarten.
    Ergebnis:
    48 Atemzüge je Minute
  3. ●27
    Herbstlaub wird gelb und orange. Was passiert dabei mit den Blattfarbstoffen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Baum baut das Chlorophyll ab und holt Stickstoff zurück.
    2. Die gelben Carotinoide waren schon vorher da.
    3. Ohne Grün werden sie sichtbar.
    Ergebnis:
    Chlorophyll wird abgebaut, Carotinoide werden sichtbar.
  4. ●28
    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
  5. ●29
    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
  6. ●30
    Welcher Faktor begrenzt die Fotosyntheserate an einem trüben Wintertag im Gewächshaus meist? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. An trüben Wintertagen ist das Licht schwach.
    2. Das Licht ist dann der Minimumfaktor.
    Ergebnis:
    das Licht

Auf einen Blick

MerkenDas Wichtigste

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

AchtungPhysiologisches und ökologisches Optimum gleichgesetzt

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

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

AchtungWechselwarm heißt kalt

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

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

AchtungBauteil und Funktion falsch zugeordnet

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

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

AchtungSpektrum oder Chromatogramm falsch gelesen

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

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

AchtungSekundärreaktionen als lichtunabhängig und nächtlich gedacht

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

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

AchtungSauerstoff aus dem Kohlenstoffdioxid

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

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

AchtungPflanzen atmen nicht

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

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

AchtungMinimumfaktor übersehen

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

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

AchtungNische als Ort gedacht

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

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

AchtungProzent oder Bezugsgröße falsch gewählt

So nicht
Von 20.000 kJ kommen 90 % an, also 18.000 kJ.
So richtig
10 % kommen an, 90 % gehen verloren: 20.000 kJ · 0,1 = 2000 kJ.

Frag zuerst: Wovon ist der Anteil gerechnet, und ist es der Anteil, der ankommt, oder der, der verloren geht?

AchtungTreibhauseffekt und Ozonloch vermischt

So nicht
Durch das Ozonloch kommt mehr Wärme auf die Erde.
So richtig
Ozon schützt vor Ultraviolett. Die Erwärmung entsteht, weil Treibhausgase Wärmestrahlung der Erde zurückhalten.

Das sind zwei Vorgänge: Das Ozonloch betrifft Ultraviolett, der Treibhauseffekt die Wärmestrahlung der Erde.

AchtungSachaussage und Werturteil vermischt

So nicht
Wölfe gehören nicht in die Kulturlandschaft. Das ist eine Tatsache.
So richtig
Das ist ein Werturteil. Eine Sachaussage wäre: In Brandenburg leben heute mehr Wolfsrudel als im Jahr 2000.

Eine Sachaussage lässt sich prüfen. Ein Werturteil sagt, was sein soll. Ein gutes Urteil nennt beides getrennt.

Kannst du das?

Je Ziel eine Aufgabe. Rechne sie ins Heft, dann kreuz ehrlich an. Keine Punkte, keine Note – der Test ist für dich.

ÜbenSelbsttest

  1. Ich kann Ökosystem, Biotop und Biozönose gliedern und Toleranzkurven mit ökologischer Potenz auswerten.

    31
    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
    Ergebnis:
    Art B

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

    32
    Eine Eidechse ist morgens bei 12 °C träge, mittags bei 30 °C flink. Wie lässt sich das erklären?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Die Körpertemperatur der Eidechse folgt der Umgebung, ihre Enzyme arbeiten bei Wärme schneller.

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

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

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

    34
    Wie heißt der Schritt des Calvin-Zyklus, in dem Kohlenstoffdioxid an Ribulose-1,5-bisphosphat gebunden wird? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Fixierung

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

    35
    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
    Nach Lotka-Volterra steigt die Zahl der Räuber. Was folgt daraus für die Beute? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Die Beute wird mit der Zeit weniger.

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

    37
    Die Produzenten eines Sees enthalten 15.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Etwa 10 % gelangen zur nächsten Trophiestufe. Wie viel Energie erreicht die Konsumenten erster Ordnung?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    etwa 1500 kJ

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

    38
    Warum ist ein Biotopverbund für Arten wie Wildkatze und Wolf wichtig? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Getrennte Populationen können sich austauschen.

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. eine Optimumkurve mit einem Gipfel
  2. euryök
  3. Das Vorkommen der stenöken Art grenzt die Bedingungen eng ein.
  4. 48 Zentimeter je Minute
  5. Es muss mehr Energie zum Heizen aufwenden.
  6. Die Regel gilt nur bis zum Optimum, danach denaturieren die Enzyme.
  7. die orangegelben Carotine
  8. Carotinoide absorbieren zusätzlich blaugrünes Licht und schützen.
  9. bei rotem Licht, weil Chlorophyll es stark absorbiert
  10. Der Akzeptor Ribulose-1,5-bisphosphat wird neu gebildet.
  11. Ribulose-1,5-bisphosphat
  12. Die Menge sinkt, weil für die Regeneration ATP fehlt.
  13. Der Parasit tötet seinen Wirt meist nicht, der Räuber tötet die Beute.
  14. Symbiose
  15. Ufergehölze wachsen nach, weil weniger verbissen wird.
  16. Die Zahl der Luchse steigt, danach sinkt die der Hasen.
  17. die der Beute
  18. Die Beute wird hier durch Nahrung begrenzt, nicht durch Räuber.
  19. etwa 1200 kJ
  20. 15 %
  21. die Bruttoprimärproduktion abzüglich der Zellatmung der Produzenten
  22. Der natürliche Treibhauseffekt ist für das Leben nötig.
  23. Nasse Moore speichern Kohlenstoff, trockene setzen ihn frei.
  24. Vor dem Bau gleichwertigen, verbundenen Lebensraum schaffen
  25. sandiger, saurer Boden mit wenig Wasser
  26. 48 Atemzüge je Minute
  27. Chlorophyll wird abgebaut, Carotinoide werden sichtbar.
  28. eigene ringförmige DNA und eigene Ribosomen
  29. ATP, NADPH und Sauerstoff
  30. das Licht
  31. Art B
  32. Die Körpertemperatur der Eidechse folgt der Umgebung, ihre Enzyme arbeiten bei Wärme schneller.
  33. gelbgrün, Chlorophyll a ist blaugrün
  34. Fixierung
  35. Parasitismus
  36. Die Beute wird mit der Zeit weniger.
  37. etwa 1500 kJ
  38. Getrennte Populationen können sich austauschen.