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Biologie · Klasse 12 · Kapitel

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Lebewesen in ihrer Umwelt

EntdeckenDie Frage zum Kapitel

Warum leben Bachforellen nicht in einem warmen Dorfteich?

Schreib eine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

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

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  • 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

Eine Toleranzkurve reicht von 0 °C bis 40 °C. Was gilt außerhalb dieses Bereichs? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Die Grenzen der Kurve sind die Grenzen des Überlebens.
  2. Außerhalb davon stirbt die Art auf Dauer.
  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.

AchtungBegriffe der Toleranzkurve verwechselt

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○1
    Was zeigt die Breite einer Toleranzkurve? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Die Breite ist der Toleranzbereich.
    Lösung zeigen
    1. Die Breite ist der Toleranzbereich.
    2. Die Höhe zeigt die Vitalität.
    Ergebnis:
    wie stark ein Faktor schwanken darf, ohne dass die Art stirbt
  2. ●2
    Eine Art hat für die Temperatur einen weiten, für den Salzgehalt einen engen Toleranzbereich. Wie ist sie einzuordnen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Potenz gilt immer für einen bestimmten Faktor.
    2. Für die Temperatur ist sie weit, für den Salzgehalt eng.
    Ergebnis:
    eurytherm, aber stenohalin
  3. ★3
    Eine Fischart lebt bei 15 °C am besten. Ein Gewässer erwärmt sich dauerhaft auf 24 °C, das liegt in ihrem Pessimum. Was folgt für die Population? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Im Pessimum ist Überleben möglich.
    2. Wachstum und Fortpflanzung sind dort stark eingeschränkt.
    3. Die Population schrumpft auf Dauer.
    Ergebnis:
    Die Fische überleben, wachsen aber kaum und vermehren sich kaum.

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

EntdeckenFrage

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

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

Auflösung

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

MerkenTemperatur und Licht

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

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

BeispielTemperatur und RGT-Regel

Eine Eidechse ist morgens bei 12 °C träge, mittags bei 30 °C flink. Wie lässt sich das erklären?
Schritt für Schritt
  1. Eidechsen sind poikilotherm.
  2. Mit der Körpertemperatur steigt die Geschwindigkeit der Stoffwechselreaktionen.
  3. Mittags ist sie deshalb schneller.
  1. Eidechsen sind poikilotherm.
  2. Mit der Körpertemperatur steigt die Geschwindigkeit der Stoffwechselreaktionen.
  3. Mittags ist sie deshalb schneller.
Ergebnis:
Die Körpertemperatur der Eidechse folgt der Umgebung, ihre Enzyme arbeiten bei Wärme schneller.

AchtungRGT-Faktor addiert statt multipliziert

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○4
    Bei 8 °C verbraucht ein Regenwurm 12 Mikroliter Sauerstoff 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 Mikroliter je Stunde zu erwarten.
    Ergebnis:
    36 Mikroliter je Stunde
  2. ●5
    Bei 10 °C frisst eine Raupe 30 Milligramm Blatt je Stunde. Der Temperaturkoeffizient beträgt 3. Welcher Wert ist bei 20 °C zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 3.
    2. 30 · 3 = 90
    3. Bei 20 °C sind etwa 90 Milligramm je Stunde zu erwarten.
    Ergebnis:
    90 Milligramm je Stunde
  3. ★6
    Eine Eidechse hat in der Sonne 38 °C Körpertemperatur. Ist sie damit homoiotherm?
    Lösung zeigen
    1. Homoiotherm heißt: Wärme aus dem eigenen Stoffwechsel hält die Temperatur konstant.
    2. Die Eidechse wärmt sich in der Sonne auf.
    3. Die Eidechse regelt über Verhalten und bleibt poikilotherm.
    Ergebnis:
    Nein, sie regelt ihre Temperatur nur über ihr Verhalten.

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
    Warum erscheinen Laubblätter grün? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Wir sehen das Licht, das ein Gegenstand zurückwirft.
    Lösung zeigen
    1. Wir sehen das Licht, das ein Gegenstand zurückwirft.
    2. Chlorophyll absorbiert Blau und Rot.
    3. Grün bleibt übrig und gelangt ins Auge.
    Ergebnis:
    Grünes Licht wird kaum absorbiert und zurückgeworfen.
  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
    Bei etwa 480 bis 500 Nanometern ist das Wirkungsspektrum höher, als die Absorption von Chlorophyll a erwarten lässt. Wie lässt sich das erklären? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Nur absorbiertes Licht kann wirken.
    2. Carotinoide und Chlorophyll b absorbieren in diesem Bereich.
    3. Beide leiten die Energie an Chlorophyll a weiter.
    Ergebnis:
    Carotinoide und Chlorophyll b absorbieren dort und geben Energie weiter.

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

EntdeckenFrage

Woher stammt der Sauerstoff, den wir einatmen?

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

Auflösung

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

MerkenFotosynthese

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

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

BeispielPrimärreaktionen und Calvin-Zyklus

Welches Molekül wird bei den Primärreaktionen mit Elektronen aus dem Wasser reduziert? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Licht treibt Elektronen vom Wasser über die Fotosysteme.
  2. Am Ende nimmt NADP⁺ die Elektronen auf und wird zu NADPH.
  1. Licht treibt Elektronen vom Wasser über die Fotosysteme.
  2. Am Ende nimmt NADP⁺ die Elektronen auf und wird zu NADPH.
Ergebnis:
NADP⁺ zu NADPH

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
    Welche Aussage über Pflanzen trifft zu? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Pflanzenzellen haben Mitochondrien.
    2. Die Zellatmung läuft immer.
    3. Im Licht kommt die Fotosynthese hinzu.
    Ergebnis:
    Pflanzen betreiben Tag und Nacht Zellatmung.
  3. ★12
    Ruben und Kamen gaben Algen Wasser mit schwerem Sauerstoff. Wo fand sich der markierte Sauerstoff wieder? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Markiert war nur der Sauerstoff im Wasser.
    2. Er tauchte im abgegebenen Sauerstoffgas auf.
    3. Der Sauerstoff der Fotosynthese stammt aus dem Wasser.
    Ergebnis:
    im abgegebenen Sauerstoff

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

Flechten bestehen aus einem Pilz und einer Alge. Die Alge liefert Zucker, der Pilz Wasser und Halt. Welche Beziehung ist das? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Beide Partner haben einen Vorteil.
  2. Das ist eine Symbiose.
  1. Beide Partner haben einen Vorteil.
  2. Das ist eine Symbiose.
Ergebnis:
Symbiose

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
    Welche Wirkung hat Konkurrenz auf beide beteiligten Arten? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Konkurrenz entsteht um knappe Ressourcen.
    Lösung zeigen
    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.
  2. ●14
    Eine Zecke saugt Blut an einem Reh. Welche Beziehung liegt vor? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Zecke hat einen Vorteil, das Reh einen Nachteil.
    2. Das Reh überlebt.
    3. Die Zecke ist ein Ektoparasit.
    Ergebnis:
    Parasitismus
  3. ★15
    Junge Kiefern stehen dicht, und viele sterben ab. Welche Beziehung wirkt hier, und welche Folge hat sie? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Alle Bäume gehören zur selben Art.
    2. Die Kiefern konkurrieren um Licht, Wasser und Mineralstoffe.
    3. Die schwächeren sterben, die Dichte sinkt.
    Ergebnis:
    intraspezifische Konkurrenz, sie verringert die Dichte

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

Ein Insektizid tötet Blattläuse und Marienkäfer im gleichen Anteil. Was ist kurz danach zu erwarten? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Beide werden gleich stark dezimiert.
  2. Nach der dritten Regel erholt sich die Beute schneller.
  3. Die Blattläuse nehmen zu.
  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.

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
    Nach Lotka-Volterra steigt die Zahl der Räuber. Was folgt daraus für die Beute? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Mehr Räuber fressen mehr Beute.
    Lösung zeigen
    1. Mehr Räuber fressen mehr Beute.
    2. Die Zahl der Beutetiere sinkt.
    Ergebnis:
    Die Beute wird mit der Zeit weniger.
  2. ●17
    Die Fellzahlen von Luchs und Schneehase in Kanada schwanken in einem Takt von etwa zehn Jahren. Wie wird das häufig gedeutet? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Gipfel der Luchse liegen hinter denen der Hasen.
    2. Das passt zur ersten Lotka-Volterra-Regel.
    Ergebnis:
    als Räuber-Beute-Zyklus, die Luchse folgen den Hasen
  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

Warum haben Nahrungsketten selten mehr als vier oder fünf Trophiestufen?
Schritt für Schritt
  1. Je Stufe gehen etwa 90 % verloren.
  2. Nach vier Übergängen bleibt etwa ein Zehntausendstel.
  3. Das reicht nicht für eine weitere Stufe.
  1. Je Stufe gehen etwa 90 % verloren.
  2. Nach vier Übergängen bleibt etwa ein Zehntausendstel.
  3. Das reicht nicht für eine weitere Stufe.
Ergebnis:
Oben kommt zu wenig Energie an, um weitere Stufen zu ernähren.

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 50.000 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. 50.000 kJ · 0,1 = 5000 kJ
    3. Der Rest wird vor allem als Wärme abgegeben.
    Ergebnis:
    etwa 5000 kJ
  2. ●20
    Auf einer Wiese enthalten die Produzenten 25.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Die Pflanzenfresser bauen davon 2500 kJ in ihre Körpermasse ein. Wie groß ist der ökologische Wirkungsgrad?
    Lösung zeigen
    1. Wirkungsgrad = Energie der oberen Stufe : Energie der unteren Stufe · 100 %
    2. 2500 kJ : 25.000 kJ = 0,1
    3. Das sind 10 %.
    Ergebnis:
    10 %
  3. ★21
    Die Produzenten einer Berliner Brachfläche enthalten 20.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Je Trophiestufe gelangen etwa 10 % weiter. Wie viel Energie erreicht die Konsumenten zweiter Ordnung?
    Lösung zeigen
    1. Konsumenten erster Ordnung: 20.000 kJ · 0,1 = 2000 kJ
    2. Konsumenten zweiter Ordnung: 2000 kJ · 0,1 = 200 kJ
    3. Insgesamt kommt etwa 1 % an.
    Ergebnis:
    etwa 200 kJ

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

EntdeckenFrage

Warum setzt man in Brandenburg trockengelegte Moore wieder unter Wasser?

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

Auflösung

Entwässerte Moore zersetzen ihren Torf und geben dabei Kohlenstoffdioxid ab. In Deutschland stammen rund 7 Prozent aller Treibhausgase aus solchen Mooren. Nasse Moore speichern den Kohlenstoff dagegen.

MerkenMensch und Ökosystem

Zusätzliche Treibhausgase verstärken den natürlichen Treibhauseffekt.

Ökosystemmanagement prüft Ursache und Wirkung, erhält Biodiversität und nutzt nachhaltig. Ein Urteil trennt Sachaussagen von Werturteilen und wägt beide offen ab.

BeispielMensch, Klima und Ökosystemmanagement

Warum werden trockengelegte Moore in Brandenburg wiedervernässt? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Im nassen Moor wird Torf kaum abgebaut.
  2. Im trockenen Moor zersetzen Mikroorganismen den Torf.
  3. Dabei wird Kohlenstoffdioxid frei.
  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.

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
    Welche Maßnahme fördert die Biodiversität in einer Stadt wie Berlin? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Vielfältige Lebensräume bieten vielen Arten Nahrung und Unterschlupf.
    Lösung zeigen
    1. Vielfältige Lebensräume bieten vielen Arten Nahrung und Unterschlupf.
    2. Vernetzte Flächen erlauben Austausch zwischen Populationen.
    Ergebnis:
    Blühflächen und vernetzte Grünflächen anlegen
  2. ●23
    Warum ist die Erwärmung von Gewässern für stenotherme Kaltwasserfische besonders gefährlich? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    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.
  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
    Ein Biologiekurs zählt auf einer Berliner Brachfläche alle Zauneidechsen. Was wird erfasst? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Gezählt wird nur eine Art.
    2. Die Individuen einer Art in einem Gebiet bilden eine Population.
    Ergebnis:
    die Größe einer Population
  2. ●26
    Was gilt für ein poikilothermes Tier, wenn die Außentemperatur sinkt?
    Lösung zeigen
    1. Die Körpertemperatur folgt der Umgebung.
    2. Nach der RGT-Regel wird der Stoffwechsel langsamer.
    Ergebnis:
    Körpertemperatur und Stoffwechsel sinken mit.
  3. ●27
    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
  4. ●28
    Was transportiert das Phloem im Leitbündel des Blatts? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Im Phloem fließen die Produkte der Fotosynthese.
    2. Assimilate gehen vor allem als Saccharose zu Wurzeln, Früchten und Knospen.
    Ergebnis:
    gelöste Assimilate wie Saccharose
  5. ●29
    Warum heißen die Sekundärreaktionen auch lichtunabhängige Reaktionen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Enzyme des Calvin-Zyklus absorbieren kein Licht.
    2. Die Enzyme brauchen aber ATP und NADPH aus den Lichtreaktionen.
    3. Am Tag laufen beide zusammen.
    Ergebnis:
    Die Enzyme brauchen kein Licht, wohl aber ATP und NADPH aus dem Licht.
  6. ●30
    Eine Pflanze bekommt mehr Licht, die Fotosyntheserate steigt aber nicht. Was ist die wahrscheinlichste Ursache? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Rate steigt nicht, obwohl das Licht steigt.
    2. Also begrenzt ein anderer Faktor.
    3. Meist ist es Kohlenstoffdioxid oder die Temperatur.
    Ergebnis:
    Ein anderer Faktor wie Kohlenstoffdioxid begrenzt.

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
    In einer Temperaturorgel sammeln sich Asseln bei etwa 18 °C, überleben aber von 2 °C bis 30 °C. Wie heißt der Bereich um 18 °C? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Präferendum (Vorzugsbereich)

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

    32
    Bei 15 °C atmet ein Grasfrosch 24-mal je Minute. Der Temperaturkoeffizient beträgt 3. Welcher Wert ist bei 25 °C zu erwarten?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    72 Atemzüge je Minute

  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
    Welche Produkte der Primärreaktionen werden im Calvin-Zyklus gebraucht? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    ATP und NADPH

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

    35
    Wie unterscheiden sich Parasit und Räuber? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Der Parasit tötet seinen Wirt meist nicht, der Räuber tötet die Beute.

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

    36
    Welche Beziehung beschreiben die Lotka-Volterra-Regeln? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    die Räuber-Beute-Beziehung

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

    37
    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?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    15 %

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

    38
    Welche Maßnahme fördert die Biodiversität in einer Stadt wie Berlin? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Blühflächen und vernetzte Grünflächen anlegen

Bei „unsicher“ oder „noch nicht“: Lies den Abschnitt zum Ziel noch einmal und rechne seine drei Aufgaben.

Die Frage vom Anfang

EntdeckenRückschau

Warum leben Bachforellen nicht in einem warmen Dorfteich?

Lies deine Vermutung vom Anfang. Kannst du die Frage jetzt mit dem Kapitel beantworten?

Auflösung

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

Wörter

Mittelwert
alles zusammen, geteilt durch die Anzahl
Prozentsatz
wie viel Prozent es sind
Prozentwert
der Teil, um den es geht

Lösungen

  1. wie stark ein Faktor schwanken darf, ohne dass die Art stirbt
  2. eurytherm, aber stenohalin
  3. Die Fische überleben, wachsen aber kaum und vermehren sich kaum.
  4. 36 Mikroliter je Stunde
  5. 90 Milligramm je Stunde
  6. Nein, sie regelt ihre Temperatur nur über ihr Verhalten.
  7. Grünes Licht wird kaum absorbiert und zurückgeworfen.
  8. Carotinoide absorbieren zusätzlich blaugrünes Licht und schützen.
  9. Carotinoide und Chlorophyll b absorbieren dort und geben Energie weiter.
  10. Phosphoglycerat wird mit ATP und NADPH zu Glycerinaldehydphosphat.
  11. Pflanzen betreiben Tag und Nacht Zellatmung.
  12. im abgegebenen Sauerstoff
  13. Beide haben einen Nachteil, weil die Ressource knapp ist.
  14. Parasitismus
  15. intraspezifische Konkurrenz, sie verringert die Dichte
  16. Die Beute wird mit der Zeit weniger.
  17. als Räuber-Beute-Zyklus, die Luchse folgen den Hasen
  18. Die Nützlinge erholen sich langsamer, die Schädlinge vermehren sich rasch.
  19. etwa 5000 kJ
  20. 10 %
  21. etwa 200 kJ
  22. Blühflächen und vernetzte Grünflächen anlegen
  23. Warmes Wasser enthält weniger Sauerstoff, ihr Toleranzbereich ist eng.
  24. Die Folgen beider Seiten prüfen und dann die Werte offen abwägen.
  25. die Größe einer Population
  26. Körpertemperatur und Stoffwechsel sinken mit.
  27. wie stark der Farbstoff Licht jeder Wellenlänge aufnimmt
  28. gelöste Assimilate wie Saccharose
  29. Die Enzyme brauchen kein Licht, wohl aber ATP und NADPH aus dem Licht.
  30. Ein anderer Faktor wie Kohlenstoffdioxid begrenzt.
  31. Präferendum (Vorzugsbereich)
  32. 72 Atemzüge je Minute
  33. gelbgrün, Chlorophyll a ist blaugrün
  34. ATP und NADPH
  35. Der Parasit tötet seinen Wirt meist nicht, der Räuber tötet die Beute.
  36. die Räuber-Beute-Beziehung
  37. 15 %
  38. Blühflächen und vernetzte Grünflächen anlegen