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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
    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 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
    Zwei Grasarten haben allein dieselbe Toleranzkurve für Bodenfeuchte. In Mischkultur wächst Art A nur noch im feuchten, Art B nur im trockenen Bereich. Was zeigt das? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Allein zeigen beide ihre physiologische Kurve.
    2. In Mischkultur verdrängen sie sich gegenseitig.
    3. Die Verteilung im Freiland zeigt die ökologischen Optima.
    Ergebnis:
    Konkurrenz verschiebt die ökologischen Optima auseinander.

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

EntdeckenFrage

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

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

Auflösung

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

MerkenTemperatur und Licht

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

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

BeispielTemperatur und RGT-Regel

Bei 10 °C atmet ein Grasfrosch 24-mal je Minute. Der Temperaturkoeffizient beträgt 2. Welcher Wert ist bei 20 °C zu erwarten?
Schritt für Schritt
  1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 2.
  2. 24 · 2 = 48
  3. Bei 20 °C sind etwa 48 Atemzüge je Minute zu erwarten.
  1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 2.
  2. 24 · 2 = 48
  3. Bei 20 °C sind etwa 48 Atemzüge je Minute zu erwarten.
Ergebnis:
48 Atemzüge je Minute

AchtungRGT-Faktor addiert statt multipliziert

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○4
    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
    Bei 15 °C läuft eine Ameise 36 Zentimeter je Minute. Der Temperaturkoeffizient beträgt 3. Welcher Wert ist bei 25 °C zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 3.
    2. 36 · 3 = 108
    3. Bei 25 °C sind etwa 108 Zentimeter je Minute zu erwarten.
    Ergebnis:
    108 Zentimeter je Minute
  3. ★6
    Bei 8 °C verbraucht ein Regenwurm 42 Mikroliter Sauerstoff je Stunde. Der Temperaturkoeffizient beträgt 3. Welcher Wert ist bei 28 °C zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. 8 °C auf 18 °C: 42 · 3 = 126
    2. 18 °C auf 28 °C: 126 · 3 = 378
    3. Bei 28 °C etwa 378 Mikroliter je Stunde, solange das Optimum nicht erreicht ist.
    Ergebnis:
    378 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

In welchen Bereichen des sichtbaren Lichts absorbiert Chlorophyll a am stärksten? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Das Absorptionsspektrum von Chlorophyll a hat zwei Gipfel.
  2. Die Gipfel liegen bei etwa 430 und 660 Nanometern.
  3. Dazwischen liegt die Grünlücke.
  1. Das Absorptionsspektrum von Chlorophyll a hat zwei Gipfel.
  2. Die Gipfel liegen bei etwa 430 und 660 Nanometern.
  3. Dazwischen liegt die Grünlücke.
Ergebnis:
im blauvioletten und im roten Bereich

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
    Ein Blattfarbstoff-Extrakt wird mit weißem Licht durchstrahlt, danach zerlegt ein Prisma das Licht. Welche Bereiche erscheinen dunkel? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Dunkel erscheinen die Farben, die absorbiert wurden.
    Lösung zeigen
    1. Dunkel erscheinen die Farben, die absorbiert wurden.
    2. Chlorophyll absorbiert Blau und Rot.
    Ergebnis:
    Blau und Rot
  2. ●8
    Wozu dient die Chromatografie der Blattfarbstoffe? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der grüne Extrakt ist ein Gemisch.
    2. Die Chromatografie trennt ihn in einzelne Banden.
    Ergebnis:
    Die Chromatografie trennt das Farbstoffgemisch auf.
  3. ★9
    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

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

Wozu dient die Regenerationsphase des Calvin-Zyklus? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Ohne Akzeptor könnte kein weiteres Kohlenstoffdioxid gebunden werden.
  2. Aus Glycerinaldehydphosphat wird mit ATP Ribulose-1,5-bisphosphat zurückgebildet.
  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.

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.

ÜbenJetzt du

  1. ○10
    Was liefern die Primärreaktionen insgesamt? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Licht treibt Elektronen vom Wasser zum NADP⁺.
    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
  2. ●11
    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.
  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
    Eine Zecke saugt Blut an einem Reh. Welche Beziehung liegt vor? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Die Zecke hat einen Vorteil, das Reh einen Nachteil.
    Lösung zeigen
    1. Die Zecke hat einen Vorteil, das Reh einen Nachteil.
    2. Das Reh überlebt.
    3. Die Zecke ist ein Ektoparasit.
    Ergebnis:
    Parasitismus
  2. ●14
    Welche Wirkung hat Konkurrenz auf beide beteiligten Arten? Begründe die Wahl.
    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.
  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

Warum liegt das Maximum der Räuber zeitlich hinter dem Maximum der Beute? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Viel Beute heißt viel Nahrung.
  2. Daraus entstehen erst nach einer Fortpflanzungszeit mehr Räuber.
  1. Viel Beute heißt viel Nahrung.
  2. Daraus entstehen erst nach einer Fortpflanzungszeit mehr Räuber.
Ergebnis:
Die Räuber vermehren sich erst, wenn viel Beute da ist.

AchtungRäuber und Beute ohne Verzögerung gedacht

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○16
    Ein Diagramm zeigt zwei schwankende Kurven von Räuber und Beute. Woran ist die Räuberkurve zu erkennen? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Die Räuber reagieren mit Verzögerung.
    Lösung zeigen
    1. Die Räuber reagieren mit Verzögerung.
    2. Die Gipfel der Räuber liegen später.
    3. Räuber sind meist weniger zahlreich.
    Ergebnis:
    Die Gipfel folgen zeitlich denen der anderen Kurve.
  2. ●17
    Wie heißt die Zeitspanne, um die die Räuberkurve der Beutekurve folgt? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Gipfel der Räuber kommen später als die der Beute.
    2. Diese Verschiebung heißt Phasenverschiebung.
    Ergebnis:
    Phasenverschiebung
  3. ★18
    In einem Modell leben im Mittel 100 Beutetiere und 10 Räuber. Ein gutes Jahr bringt 160 Beutetiere. Was gilt langfristig für den Mittelwert der Beute? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Nach der zweiten Regel bleiben die Mittelwerte konstant.
    2. Ein gutes Jahr ist eine Schwankung um den Mittelwert.
    Ergebnis:
    Er bleibt bei etwa 100.

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

Was ist die Nettoprimärproduktion?
Schritt für Schritt
  1. Die Produzenten binden Energie in der Fotosynthese: Bruttoprimärproduktion.
  2. Einen Teil veratmen sie selbst.
  3. Der Rest steht den Konsumenten zur Verfügung.
  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

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. ○19
    Wohin geht der größte Teil der Energie, die eine Trophiestufe aufnimmt?
    So fängst du an:
    Lebewesen bauen Nahrung in der Zellatmung ab.
    Lösung zeigen
    1. Lebewesen bauen Nahrung in der Zellatmung ab.
    2. Ein großer Teil der Energie wird dabei als Wärme frei.
    3. Nur etwa 10 % stecken danach in neuer Körpermasse.
    Ergebnis:
    Die Energie wird bei der Zellatmung als Wärme abgegeben.
  2. ●20
    Die Produzenten einer Wiese enthalten 24.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Etwa 10 % gelangen zur nächsten Trophiestufe. Wie viel Energie erreicht die Konsumenten erster Ordnung?
    Lösung zeigen
    1. Etwa 10 % gelangen zur nächsten Stufe.
    2. 24.000 kJ · 0,1 = 2400 kJ
    3. Der Rest wird vor allem als Wärme abgegeben.
    Ergebnis:
    etwa 2400 kJ
  3. ★21
    Ein Wolfsrudel in Brandenburg nimmt im Jahr etwa 1200 MJ mit seiner Beute auf. Wie viel Energie müssen die Pflanzen, von denen die Beute lebt, ungefähr enthalten, wenn je Stufe etwa 10 % weitergegeben werden?
    Lösung zeigen
    1. Pflanzen, Pflanzenfresser, Wolf: Der Wolf ist Konsument zweiter Ordnung.
    2. Die Beutetiere brauchen etwa 1200 MJ · 10 = 12.000 MJ.
    3. Die Pflanzen brauchen etwa 12.000 MJ · 10 = 120.000 MJ.
    Ergebnis:
    etwa 120.000 MJ

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

EntdeckenFrage

Warum setzt man in Brandenburg trockengelegte Moore wieder unter Wasser?

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

Auflösung

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

MerkenMensch und Ökosystem

Zusätzliche Treibhausgase verstärken den natürlichen Treibhauseffekt.

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

BeispielMensch, Klima und Ökosystemmanagement

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

AchtungRGT-Regel ohne Grenze angewandt

So nicht
Bei 60 °C ist die Reaktion 32-mal so schnell wie bei 10 °C.
So richtig
Oberhalb des Optimums denaturieren Enzyme. Die Geschwindigkeit fällt steil ab.

Die RGT-Regel gilt nur bis zum Temperaturoptimum. Darüber werden Enzyme zerstört, und die Kurve fällt.

ÜbenJetzt du

  1. ○22
    Wie wirken Treibhausgase in der Atmosphäre? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Die Erde strahlt Wärme ab.
    Lösung zeigen
    1. Die Erde strahlt Wärme ab.
    2. Treibhausgase absorbieren diese Strahlung.
    3. Einen Teil geben sie zur Erde zurück.
    Ergebnis:
    Die Gase absorbieren Wärmestrahlung der Erde und strahlen einen Teil zurück.
  2. ●23
    Welches Gas trägt neben Kohlenstoffdioxid stark zum anthropogenen Treibhauseffekt bei, zum Beispiel aus der Rinderhaltung? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Rinder bilden bei der Verdauung Methan.
    2. Methan ist ein starkes Treibhausgas.
    Ergebnis:
    Methan
  3. ★24
    Steigende Wassertemperaturen lassen Korallenriffe ausbleichen. Wie hängt das mit der Ökologie der Korallen zusammen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Korallen leben in Symbiose mit Algen, die ihnen Zucker liefern.
    2. Bei zu hoher Temperatur stoßen sie die Algen ab.
    3. Ohne Algen verhungern sie auf Dauer.
    Ergebnis:
    Die Symbiose mit Algen bricht unter Hitzestress zusammen.

Vermischte Übungen

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

Üben

  1. ●25
    Bei Art A reicht die Toleranzkurve für die Temperatur von 5 °C bis 30 °C, bei Art B von 12 °C bis 16 °C. Welche Art ist stenotherm? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Art A erträgt 25 °C Spanne, Art B nur 4 °C.
    2. Der enge Bereich gehört zu Art B.
    3. Art B ist stenotherm.
    Ergebnis:
    Art B
  2. ●26
    Wie heißt eine Beziehung zwischen Lebewesen verschiedener Arten, zum Beispiel zwischen Wolf und Reh? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Inter heißt zwischen.
    2. Wolf und Reh sind verschiedene Arten, die Beziehung ist interspezifisch.
    Ergebnis:
    interspezifische Beziehung
  3. ●27
    In welchem Bereich liegt das sichtbare Licht, das Pflanzen für die Fotosynthese nutzen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das sichtbare Licht reicht etwa von 400 bis 700 Nanometern.
    2. Dieser Bereich heißt auch fotosynthetisch aktive Strahlung.
    Ergebnis:
    etwa zwischen 400 und 700 Nanometern
  4. ●28
    Welche Zellen öffnen und schließen eine Spaltöffnung? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Zwei bohnenförmige Schließzellen umgeben den Spalt.
    2. Ändert sich ihr Innendruck, öffnet oder schließt sich der Spalt.
    Ergebnis:
    die Schließzellen
  5. ●29
    Welches Molekül wird bei den Primärreaktionen mit Elektronen aus dem Wasser reduziert? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Licht treibt Elektronen vom Wasser über die Fotosysteme.
    2. Am Ende nimmt NADP⁺ die Elektronen auf und wird zu NADPH.
    Ergebnis:
    NADP⁺ zu NADPH
  6. ●30
    Eine Pflanze wird bei 45 °C stärker belichtet, die Fotosyntheserate steigt nicht. Was ist der Grund? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. 45 °C liegt über dem Temperaturoptimum.
    2. Die Enzyme verlieren ihre Struktur.
    3. Mehr Licht kann das nicht ausgleichen.
    Ergebnis:
    Die Enzyme des Calvin-Zyklus werden durch die Hitze geschädigt.

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.

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.

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
    Art A erträgt pH-Werte von 6,5 bis 7,5, Art B von 4 bis 9. Welche Art eignet sich besser als Zeigerart für den pH-Wert? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Art A, weil sie stenök ist

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

    32
    Bei 10 °C atmet ein Grasfrosch 18-mal je Minute. Der Temperaturkoeffizient beträgt 3. Welcher Wert ist bei 20 °C zu erwarten?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    54 Atemzüge je Minute

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

    33
    In welchen Bereichen des sichtbaren Lichts absorbiert Chlorophyll a am stärksten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    im blauvioletten und im roten Bereich

  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
    Welches Molekül wird bei den Primärreaktionen mit Elektronen aus dem Wasser reduziert? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    NADP⁺ zu NADPH

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

    35
    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
    Ergebnis:
    Symbiose

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

    36
    Was besagt die dritte Lotka-Volterra-Regel? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Werden beide gleich stark dezimiert, erholt sich die Beute schneller.

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

    37
    Die Produzenten einer Wiese 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
    Wie wirken Treibhausgase in der Atmosphäre? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Die Gase absorbieren Wärmestrahlung der Erde und strahlen einen Teil zurück.

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. euryök
  3. Konkurrenz verschiebt die ökologischen Optima auseinander.
  4. Bei 10 °C mehr steigt die Reaktionsgeschwindigkeit auf das Zwei- bis Dreifache.
  5. 108 Zentimeter je Minute
  6. 378 Mikroliter je Stunde
  7. Blau und Rot
  8. Die Chromatografie trennt das Farbstoffgemisch auf.
  9. wie stark der Farbstoff Licht jeder Wellenlänge aufnimmt
  10. ATP, NADPH und Sauerstoff
  11. Die Enzyme brauchen kein Licht, wohl aber ATP und NADPH aus dem Licht.
  12. im abgegebenen Sauerstoff
  13. Parasitismus
  14. Beide haben einen Nachteil, weil die Ressource knapp ist.
  15. Ufergehölze wachsen nach, weil weniger verbissen wird.
  16. Die Gipfel folgen zeitlich denen der anderen Kurve.
  17. Phasenverschiebung
  18. Er bleibt bei etwa 100.
  19. Die Energie wird bei der Zellatmung als Wärme abgegeben.
  20. etwa 2400 kJ
  21. etwa 120.000 MJ
  22. Die Gase absorbieren Wärmestrahlung der Erde und strahlen einen Teil zurück.
  23. Methan
  24. Die Symbiose mit Algen bricht unter Hitzestress zusammen.
  25. Art B
  26. interspezifische Beziehung
  27. etwa zwischen 400 und 700 Nanometern
  28. die Schließzellen
  29. NADP⁺ zu NADPH
  30. Die Enzyme des Calvin-Zyklus werden durch die Hitze geschädigt.
  31. Art A, weil sie stenök ist
  32. 54 Atemzüge je Minute
  33. im blauvioletten und im roten Bereich
  34. NADP⁺ zu NADPH
  35. Symbiose
  36. Werden beide gleich stark dezimiert, erholt sich die Beute schneller.
  37. etwa 1500 kJ
  38. Die Gase absorbieren Wärmestrahlung der Erde und strahlen einen Teil zurück.