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Biologie · Klasse 12 · Kapitel

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Lebewesen in ihrer Umwelt

EntdeckenDie Frage zum Kapitel

Warum leben Bachforellen nicht in einem warmen Dorfteich?

Schreib eine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Für die Lehrkraft: Bachforellen brauchen kaltes, sauerstoffreiches Wasser. Warmes Wasser löst weniger Sauerstoff, und ihr Toleranzbereich für die Temperatur ist eng. Karpfen ertragen dagegen auch warme Teiche. Quelle: Lehrbuchwissen: Temperaturtoleranz von Salmoniden und Karpfenfischen, Löslichkeit von Sauerstoff in Wasser

  • Entdecken Frage, Vorstellung, Bild
  • Merken kommt ins Heft
  • Beispiel vorgerechnet, Schritt für Schritt
  • Üben selbst rechnen
  • Achtung typischer Fehler
  • Weiterdenken zum Knobeln und Vernetzen

○ mit Starthilfe, ● für alle, ★ zum Weiterdenken. Du wählst mindestens eine ★-Aufgabe. Du rechnest ins Heft.

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

EntdeckenFrage

Warum leben Bachforellen nicht in einem warmen Dorfteich?

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

Auflösung

Bachforellen brauchen kaltes, sauerstoffreiches Wasser. Warmes Wasser löst weniger Sauerstoff, und ihr Toleranzbereich für die Temperatur ist eng. Karpfen ertragen dagegen auch warme Teiche.

MerkenÖkosystem und Toleranz

Ein Ökosystem ist das Wirkungsgefüge aus Biotop und Biozönose.

Die Toleranzkurve zeigt die ökologische Potenz einer Art. Stenöke Arten haben eine enge Potenz.

BeispielToleranzkurven und ökologische Potenz

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

AchtungBegriffe der Toleranzkurve verwechselt

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○1
    Wie heißt der Bereich einer Toleranzkurve, in dem eine Art gerade noch überlebt, aber kaum wächst und sich nicht fortpflanzt? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Am Rand der Kurve ist die Vitalität gering.
    Lösung zeigen
    1. Am Rand der Kurve ist die Vitalität gering.
    2. Dieser Bereich heißt Pessimum.
    Ergebnis:
    Pessimum
  2. ●2
    Was gibt die ökologische Potenz einer Art für einen Umweltfaktor an? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Potenz ist ein Bereich auf der Achse des Umweltfaktors.
    2. Der Wert mit der größten Vitalität ist das Optimum.
    Ergebnis:
    den Bereich, in dem die Art leben und sich fortpflanzen kann
  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

Warum gilt die RGT-Regel nur in einem begrenzten Temperaturbereich?
Schritt für Schritt
  1. Enzyme sind Proteine.
  2. Bei zu hoher Temperatur verlieren sie ihre Raumstruktur.
  3. Die Reaktion wird dann langsamer statt schneller.
  1. Enzyme sind Proteine.
  2. Bei zu hoher Temperatur verlieren sie ihre Raumstruktur.
  3. Die Reaktion wird dann langsamer statt schneller.
Ergebnis:
Oberhalb des Optimums werden Enzyme denaturiert.

AchtungRGT-Faktor addiert statt multipliziert

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○4
    Was besagt die RGT-Regel?
    So fängst du an:
    RGT steht für Reaktionsgeschwindigkeit und Temperatur.
    Lösung zeigen
    1. RGT steht für Reaktionsgeschwindigkeit und Temperatur.
    2. Je 10 °C wird die Geschwindigkeit mit 2 bis 3 multipliziert.
    3. Das gilt nur bis zum Optimum.
    Ergebnis:
    Bei 10 °C mehr steigt die Reaktionsgeschwindigkeit auf das Zwei- bis Dreifache.
  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 20 °C verbraucht ein Regenwurm 30 Mikroliter Sauerstoff je Stunde. Der Temperaturkoeffizient beträgt 2. Welcher Wert ist bei 10 °C zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. Bei 10 °C weniger sinkt die Geschwindigkeit auf die Hälfte.
    2. 30 : 2 = 15
    3. Bei 10 °C sind etwa 15 Mikroliter je Stunde zu erwarten.
    Ergebnis:
    15 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

Ein Blattfarbstoff-Extrakt wird mit weißem Licht durchstrahlt, danach zerlegt ein Prisma das Licht. Welche Bereiche erscheinen dunkel? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Dunkel erscheinen die Farben, die absorbiert wurden.
  2. Chlorophyll absorbiert Blau und Rot.
  1. Dunkel erscheinen die Farben, die absorbiert wurden.
  2. Chlorophyll absorbiert Blau und Rot.
Ergebnis:
Blau und Rot

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
    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
    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.

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.

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
    Welche Produkte der Primärreaktionen werden im Calvin-Zyklus gebraucht? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Die Primärreaktionen liefern ATP und NADPH.
    Lösung zeigen
    1. Die Primärreaktionen liefern ATP und NADPH.
    2. Der Calvin-Zyklus braucht beide für Reduktion und Regeneration.
    Ergebnis:
    ATP und NADPH
  2. ●11
    Wie heißt der Schritt des Calvin-Zyklus, in dem Kohlenstoffdioxid an Ribulose-1,5-bisphosphat gebunden wird? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Kohlenstoffdioxid wird an einen Akzeptor gebunden.
    2. Das ist die Fixierung.
    Ergebnis:
    Fixierung
  3. ★12
    Nach dem Abschalten des Lichts steigt die Menge an 3-Phosphoglycerat kurz an. Wie lässt sich das erklären? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Rubisco braucht kein ATP und fixiert weiter.
    2. Die Reduktion braucht ATP und NADPH, die nun fehlen.
    3. Phosphoglycerat staut sich.
    Ergebnis:
    Die Fixierung läuft weiter, die Reduktion stoppt ohne ATP und NADPH.

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

Zwei Amseln streiten im Park um dasselbe Revier. Welche Beziehung liegt vor? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Beide gehören zur selben Art.
  2. Die Amseln konkurrieren um dieselbe Ressource.
  3. Das ist intraspezifische Konkurrenz.
  1. Beide gehören zur selben Art.
  2. Die Amseln konkurrieren um dieselbe Ressource.
  3. Das ist intraspezifische Konkurrenz.
Ergebnis:
intraspezifische Konkurrenz

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
    Ein Kuckuck legt sein Ei in das Nest eines Teichrohrsängers, der das Küken aufzieht. Welche Beziehung ist das? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Kuckuck spart die Brutpflege.
    Lösung zeigen
    1. Der Kuckuck spart die Brutpflege.
    2. Der Teichrohrsänger verliert seine eigene Brut.
    3. Das ist Brutparasitismus.
    Ergebnis:
    Brutparasitismus
  2. ●14
    Der Wolf in Brandenburg frisst vor allem Rehe, Rothirsche und Wildschweine. Welche Rolle hat er in dieser Beziehung? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Wolf tötet seine Beutetiere und frisst sie.
    2. Er ist der Räuber, die Huftiere sind die Beute.
    Ergebnis:
    Räuber in einer Räuber-Beute-Beziehung
  3. ★15
    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

In einem Jahr gibt es sehr viele Schneehasen. Was ist nach Lotka-Volterra für die folgenden Jahre zu erwarten? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Viele Hasen bieten viel Nahrung.
  2. Die Luchse vermehren sich.
  3. Mehr Luchse fressen mehr Hasen, die Hasen werden weniger.
  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.

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
    Welche Beziehung beschreiben die Lotka-Volterra-Regeln? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Die Regeln beschreiben, wie Räuber und Beute ihre Zahlen gegenseitig beeinflussen.
    Lösung zeigen
    1. Die Regeln beschreiben, wie Räuber und Beute ihre Zahlen gegenseitig beeinflussen.
    2. Konkurrenz und Symbiose kommen im Modell nicht vor.
    Ergebnis:
    die Räuber-Beute-Beziehung
  2. ●17
    Ein Insektizid tötet Blattläuse und Marienkäfer im gleichen Anteil. Was ist kurz danach zu erwarten? Begründe die Wahl.
    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.
  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 Wiese enthalten die Produzenten 40.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Die Pflanzenfresser bauen davon 6000 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. 6000 kJ : 40.000 kJ = 0,15
  3. Das sind 15 %.
  1. Wirkungsgrad = Energie der oberen Stufe : Energie der unteren Stufe · 100 %
  2. 6000 kJ : 40.000 kJ = 0,15
  3. Das sind 15 %.
Ergebnis:
15 %

AchtungProzent oder Bezugsgröße falsch gewählt

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○19
    In einem Buchenwald enthalten die Produzenten 20.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Die Pflanzenfresser bauen davon 4000 kJ in ihre Körpermasse ein. Wie groß ist der ökologische Wirkungsgrad?
    So fängst du an:
    Wirkungsgrad = Energie der oberen Stufe : Energie der unteren Stufe · 100 %
    Lösung zeigen
    1. Wirkungsgrad = Energie der oberen Stufe : Energie der unteren Stufe · 100 %
    2. 4000 kJ : 20.000 kJ = 0,2
    3. Das sind 20 %.
    Ergebnis:
    20 %
  2. ●20
    In einem See 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
    Die Produzenten einer Wiese enthalten 24.000 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: 24.000 kJ · 0,1 = 2400 kJ
    2. Konsumenten zweiter Ordnung: 2400 kJ · 0,1 = 240 kJ
    3. Insgesamt kommt etwa 1 % an.
    Ergebnis:
    etwa 240 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
    Was verstärkt den anthropogenen Treibhauseffekt? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Mensch setzt zusätzliche Treibhausgase frei.
    Lösung zeigen
    1. Der Mensch setzt zusätzliche Treibhausgase frei.
    2. Diese Gase halten mehr Wärmestrahlung in der Atmosphäre zurück.
    Ergebnis:
    zusätzliche Treibhausgase wie Kohlenstoffdioxid und Methan
  2. ●23
    Was bedeutet Nachhaltigkeit in der Forstwirtschaft? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Begriff stammt aus der Forstwirtschaft des 18. Jahrhunderts.
    2. Nachhaltig ist eine Nutzung, die den Bestand dauerhaft erhält.
    Ergebnis:
    Es wird nicht mehr Holz geschlagen, als nachwächst.
  3. ★24
    Eine Umgehungsstraße würde den Lebensraum von Kröten zerschneiden, aber das Dorf vom Verkehr entlasten. Wie lässt sich fachlich begründet urteilen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Zuerst die Sachaussagen klären: Zahl der Kröten, Entlastung, mögliche Krötentunnel.
    2. Dann die Werte benennen.
    3. Das Urteil wägt beides offen ab.
    Ergebnis:
    Die Folgen beider Seiten prüfen und dann die Werte offen abwägen.

Vermischte Übungen

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

Üben

  1. ●25
    Eine Toleranzkurve reicht von 0 °C bis 40 °C. Was gilt außerhalb dieses Bereichs? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Grenzen der Kurve sind die Grenzen des Überlebens.
    2. Außerhalb davon stirbt die Art auf Dauer.
    Ergebnis:
    Die Art kann dort auf Dauer nicht überleben.
  2. ●26
    Ein Fuchs nimmt organische Stoffe mit der Nahrung auf. Wie heißt diese Ernährungsweise? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Fuchs kann keine organischen Stoffe aus anorganischen aufbauen.
    2. Er ist auf fremde organische Stoffe angewiesen, also heterotroph.
    Ergebnis:
    heterotroph
  3. ●27
    Bei 5 °C läuft eine Ameise 48 Zentimeter je Minute. 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. 48 · 2 = 96
    3. Bei 15 °C sind etwa 96 Zentimeter je Minute zu erwarten.
    Ergebnis:
    96 Zentimeter je Minute
  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 Xylem im Leitbündel des Blatts? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Xylem leitet von der Wurzel nach oben.
    2. Es transportiert Wasser und darin gelöste Mineralstoffe.
    Ergebnis:
    Wasser und Mineralstoffe
  6. ●30
    Was geschieht in der Reduktionsphase des Calvin-Zyklus? Begründe die Wahl.
    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.

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.

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.

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
    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
    Ergebnis:
    Die Art ist für die Temperatur wahrscheinlich stenök.

  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 Farbstoffe wandern bei der Chromatografie der Blattfarbstoffe meist am weitesten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    die orangegelben Carotine

  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
    Was geschieht in der Reduktionsphase des Calvin-Zyklus? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Phosphoglycerat wird mit ATP und NADPH zu Glycerinaldehydphosphat.

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

    35
    Ein Wolf in Brandenburg jagt und frisst ein Reh. Welche Beziehung liegt vor? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Räuber-Beute-Beziehung

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

    36
    Welche Annahme liegt dem Lotka-Volterra-Modell zugrunde? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Der Räuber hängt nur von einer Beute ab und umgekehrt.

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

    37
    In einem See enthalten die Produzenten 10.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Die Pflanzenfresser bauen davon 1000 kJ in ihre Körpermasse ein. Wie groß ist der ökologische Wirkungsgrad?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    10 %

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

    38
    Was bedeutet Nachhaltigkeit in der Forstwirtschaft? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Es wird nicht mehr Holz geschlagen, als nachwächst.

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. Pessimum
  2. den Bereich, in dem die Art leben und sich fortpflanzen kann
  3. Konkurrenzstärkere Arten verdrängen sie von den mittleren Böden.
  4. Bei 10 °C mehr steigt die Reaktionsgeschwindigkeit auf das Zwei- bis Dreifache.
  5. Die Körpertemperatur der Eidechse folgt der Umgebung, ihre Enzyme arbeiten bei Wärme schneller.
  6. 15 Mikroliter je Stunde
  7. Grünlücke
  8. Carotinoide absorbieren zusätzlich blaugrünes Licht und schützen.
  9. Chlorophyll wird abgebaut, Carotinoide werden sichtbar.
  10. ATP und NADPH
  11. Fixierung
  12. Die Fixierung läuft weiter, die Reduktion stoppt ohne ATP und NADPH.
  13. Brutparasitismus
  14. Räuber in einer Räuber-Beute-Beziehung
  15. als Halbparasit
  16. die Räuber-Beute-Beziehung
  17. Die Blattläuse nehmen schneller wieder zu als die Marienkäfer.
  18. Die Nützlinge erholen sich langsamer, die Schädlinge vermehren sich rasch.
  19. 20 %
  20. 10 %
  21. etwa 240 kJ
  22. zusätzliche Treibhausgase wie Kohlenstoffdioxid und Methan
  23. Es wird nicht mehr Holz geschlagen, als nachwächst.
  24. Die Folgen beider Seiten prüfen und dann die Werte offen abwägen.
  25. Die Art kann dort auf Dauer nicht überleben.
  26. heterotroph
  27. 96 Zentimeter je Minute
  28. wie stark der Farbstoff Licht jeder Wellenlänge aufnimmt
  29. Wasser und Mineralstoffe
  30. Phosphoglycerat wird mit ATP und NADPH zu Glycerinaldehydphosphat.
  31. Die Art ist für die Temperatur wahrscheinlich stenök.
  32. Die Körpertemperatur der Eidechse folgt der Umgebung, ihre Enzyme arbeiten bei Wärme schneller.
  33. die orangegelben Carotine
  34. Phosphoglycerat wird mit ATP und NADPH zu Glycerinaldehydphosphat.
  35. Räuber-Beute-Beziehung
  36. Der Räuber hängt nur von einer Beute ab und umgekehrt.
  37. 10 %
  38. Es wird nicht mehr Holz geschlagen, als nachwächst.