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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

Was ist eine Zeigerart? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Eine Zeigerart hat einen engen Toleranzbereich.
  2. Wo sie lebt, müssen die Bedingungen in diesem Bereich liegen.
  1. Eine Zeigerart hat einen engen Toleranzbereich.
  2. Wo sie lebt, müssen die Bedingungen in diesem Bereich liegen.
Ergebnis:
eine stenöke Art, deren Vorkommen auf bestimmte Bedingungen schließen lässt

AchtungBegriffe der Toleranzkurve verwechselt

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○1
    Ein Diagramm zeigt die Aktivität einer Art gegen die Temperatur. Welche Kurvenform ist zu erwarten? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Bei Kälte und bei Hitze ist die Aktivität gering.
    Lösung zeigen
    1. Bei Kälte und bei Hitze ist die Aktivität gering.
    2. Dazwischen liegt ein Gipfel, das Optimum.
    Ergebnis:
    eine Optimumkurve mit einem Gipfel
  2. ●2
    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
    Bei 15 °C verbraucht ein Regenwurm 60 Mikroliter Sauerstoff je Stunde. Der Temperaturkoeffizient beträgt 3. Welcher Wert ist bei 25 °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. 60 · 3 = 180
    3. Bei 25 °C sind etwa 180 Mikroliter je Stunde zu erwarten.
    Ergebnis:
    180 Mikroliter je Stunde
  2. ●5
    Bei 5 °C frisst eine Raupe 42 Milligramm Blatt je Stunde. Der Temperaturkoeffizient beträgt 3. Welcher Wert ist bei 15 °C zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 3.
    2. 42 · 3 = 126
    3. Bei 15 °C sind etwa 126 Milligramm je Stunde zu erwarten.
    Ergebnis:
    126 Milligramm je Stunde
  3. ★6
    Warum brauchen Säugetiere viel mehr Nahrung als gleich schwere Reptilien?
    Lösung zeigen
    1. Homoiotherme erzeugen ständig Wärme.
    2. Dafür bauen sie viel Nahrung in der Zellatmung ab.
    3. Poikilotherme sparen diese Energie.
    Ergebnis:
    Säugetiere halten die Körpertemperatur mit Stoffwechselwärme konstant.

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

EntdeckenFrage

Warum werden Blätter im Herbst gelb?

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

Auflösung

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

MerkenBlatt und Chloroplast

Chlorophyll absorbiert vor allem blaues und rotes Licht.

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

BeispielAbsorptionsspektrum, Wirkungsspektrum, Chromatografie

Welche Aufgabe haben Carotinoide in den Thylakoiden? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  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.
  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.

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
    Bei der Chromatografie von Blattfarbstoffen wandern die Farbstoffe verschieden weit. Wovon hängt das ab? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Laufmittel nimmt die Farbstoffe mit.
    2. Gut lösliche Farbstoffe, die wenig haften, wandern weit.
    3. Stark haftende bleiben zurück.
    Ergebnis:
    von Löslichkeit im Laufmittel und Haftung am Trägermaterial
  3. ★9
    Eine Pflanze wird gleich stark mit grünem und mit rotem Licht bestrahlt. Bei welchem Licht ist die Fotosyntheserate höher, und warum? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Nur absorbiertes Licht treibt die Fotosynthese an.
    2. Rotes Licht wird stark absorbiert, grünes kaum.
    3. Unter rotem Licht ist die Rate höher.
    Ergebnis:
    bei rotem Licht, weil Chlorophyll es stark absorbiert

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

EntdeckenFrage

Woher stammt der Sauerstoff, den wir einatmen?

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

Auflösung

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

MerkenFotosynthese

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

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

BeispielPrimärreaktionen und Calvin-Zyklus

Wie lautet die Gesamtgleichung der Fotosynthese in Worten? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Ausgangsstoffe sind Kohlenstoffdioxid und Wasser.
  2. Der Sauerstoff stammt aus dem Wasser, deshalb stehen links 12 Wasser.
  3. Die umgekehrte Gleichung beschreibt die Zellatmung.
  1. Ausgangsstoffe sind Kohlenstoffdioxid und Wasser.
  2. Der Sauerstoff stammt aus dem Wasser, deshalb stehen links 12 Wasser.
  3. Die umgekehrte Gleichung beschreibt die Zellatmung.
Ergebnis:
6 Kohlenstoffdioxid + 12 Wasser → Glucose + 6 Sauerstoff + 6 Wasser

AchtungÖkologische Gegenbegriffe vertauscht

So nicht
Die Biozönose ist der See mit Wasser, Licht und Temperatur.
So richtig
Der See mit seinen abiotischen Faktoren ist das Biotop, seine Lebensgemeinschaft die Biozönose.

Die Begriffe kommen paarweise: Biotop und Biozönose, autotroph und heterotroph, Assimilation und Dissimilation, intra- und interspezifisch. Prüf, welche Hälfte des Paares gemeint ist.

ÜbenJetzt du

  1. ○10
    Wozu nutzt eine Pflanze die in der Fotosynthese gebildete Glucose? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Glucose ist Energieträger und Baustein.
    Lösung zeigen
    1. Glucose ist Energieträger und Baustein.
    2. Die Pflanze baut sie in der Zellatmung ab, baut daraus Cellulose oder speichert Stärke.
    Ergebnis:
    für Zellatmung, Baustoffe wie Cellulose und Stärke als Speicher
  2. ●11
    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
  3. ★12
    Eine Pflanze wird belichtet und dann plötzlich verdunkelt. Was geschieht kurz danach mit der Menge an Ribulose-1,5-bisphosphat im Stroma? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Fixierung verbraucht weiter Ribulose-1,5-bisphosphat.
    2. Für die Regeneration fehlt ATP aus den Lichtreaktionen.
    3. Die Menge sinkt.
    Ergebnis:
    Die Menge sinkt, weil für die Regeneration ATP fehlt.

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

EntdeckenFrage

Warum füttert ein kleiner Teichrohrsänger ein Kuckucksküken, das viel größer ist als er selbst?

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

Auflösung

Das Küken sperrt seinen Schnabel weit auf und bettelt sehr laut. Das löst bei den Eltern Fütterung aus. Die eigenen Jungen hat das Kuckucksküken vorher aus dem Nest geschoben.

MerkenBeziehungen zwischen Lebewesen

Konkurrenz schadet beiden Partnern, Parasitismus und Räuber-Beute nützen nur einem.

Bei der Symbiose haben beide Partner einen Vorteil. Intraspezifisch heißt innerhalb einer Art, interspezifisch zwischen verschiedenen Arten.

BeispielBeziehungen zwischen Lebewesen

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

AchtungNutzen und Schaden der Partner falsch eingeordnet

So nicht
Die Mistel betreibt Fotosynthese, also ist sie ein Symbiont.
So richtig
Die Mistel entzieht dem Baum Wasser und Mineralstoffe, ohne ihm zu nützen. Sie ist ein Halbparasit.

Schreib für beide Partner Plus oder Minus auf. Plus und Plus ist Symbiose, Minus und Minus Konkurrenz, Plus und Minus Parasitismus oder Räuber-Beute.

ÜbenJetzt du

  1. ○13
    Flechten bestehen aus einem Pilz und einer Alge. Die Alge liefert Zucker, der Pilz Wasser und Halt. Welche Beziehung ist das? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Beide Partner haben einen Vorteil.
    Lösung zeigen
    1. Beide Partner haben einen Vorteil.
    2. Das ist eine Symbiose.
    Ergebnis:
    Symbiose
  2. ●14
    Ein Wolf in Brandenburg jagt und frisst ein Reh. Welche Beziehung liegt vor? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Wolf tötet das Reh und frisst es.
    2. Das ist eine Räuber-Beute-Beziehung.
    Ergebnis:
    Räuber-Beute-Beziehung
  3. ★15
    Warum töten erfolgreiche Parasiten ihren Wirt oft nicht? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Parasit lebt vom lebenden Wirt.
    2. Parasiten, die ihren Wirt schnell töten, vermehren sich oft schlechter.
    3. So setzen sich weniger schädliche Formen durch.
    Ergebnis:
    Stirbt der Wirt, verliert der Parasit seine Nahrungsquelle.

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 Annahme liegt dem Lotka-Volterra-Modell zugrunde? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Das Modell betrachtet nur ein Räuber-Beute-Paar.
    Lösung zeigen
    1. Das Modell betrachtet nur ein Räuber-Beute-Paar.
    2. Andere Faktoren werden weggelassen.
    Ergebnis:
    Der Räuber hängt nur von einer Beute ab und umgekehrt.
  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
    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

In einem See enthalten die Produzenten 10.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Die Pflanzenfresser bauen davon 800 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. 800 kJ : 10.000 kJ = 0,08
  3. Das sind 8 %.
  1. Wirkungsgrad = Energie der oberen Stufe : Energie der unteren Stufe · 100 %
  2. 800 kJ : 10.000 kJ = 0,08
  3. Das sind 8 %.
Ergebnis:
8 %

AchtungStoffkreislauf und Energiefluss verwechselt

So nicht
Die Zersetzer geben die Energie an die Pflanzen zurück.
So richtig
Die Zersetzer geben Mineralstoffe und Kohlenstoffdioxid zurück. Die Energie geht als Wärme verloren.

Stoffe kreisen, Energie nicht. Pflanzen bekommen ihre Energie immer neu aus dem Licht.

ÜbenJetzt du

  1. ○19
    Die Produzenten eines Buchenwalds 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
    In einem Buchenwald enthalten die Produzenten 10.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Die Pflanzenfresser bauen davon 1200 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. 1200 kJ : 10.000 kJ = 0,12
    3. Das sind 12 %.
    Ergebnis:
    12 %
  3. ★21
    Wohin geht der größte Teil der Energie, die eine Trophiestufe aufnimmt?
    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.

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

EntdeckenFrage

Warum setzt man in Brandenburg trockengelegte Moore wieder unter Wasser?

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

Auflösung

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

MerkenMensch und Ökosystem

Zusätzliche Treibhausgase verstärken den natürlichen Treibhauseffekt.

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

BeispielMensch, Klima und Ökosystemmanagement

Was bedeutet Nachhaltigkeit in der Forstwirtschaft? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Der Begriff stammt aus der Forstwirtschaft des 18. Jahrhunderts.
  2. Nachhaltig ist eine Nutzung, die den Bestand dauerhaft erhält.
  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.

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. ○22
    Welche Aussage ist eine Sachaussage? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Eine Sachaussage lässt sich mit Daten prüfen.
    Lösung zeigen
    1. Eine Sachaussage lässt sich mit Daten prüfen.
    2. Werturteile sagen, was sein soll oder was gut ist.
    Ergebnis:
    Seit dem Jahr 2000 ist die Zahl der Wolfsrudel in Brandenburg gestiegen.
  2. ●23
    Welche Folge der Erwärmung lässt sich an Pflanzen in Mitteleuropa beobachten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Blühzeit vieler Pflanzen hängt von der Temperatur ab.
    2. Wärmere Frühjahre lassen sie früher blühen.
    Ergebnis:
    Viele Arten blühen früher im Jahr als vor 50 Jahren.
  3. ★24
    Die Kohlenstoffdioxidkonzentration stieg von etwa 280 Millionstel vor der Industrialisierung auf etwa 420 Millionstel. Welche Aussage ist eine richtige Sachaussage? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Anstieg: 420 − 280 = 140.
    2. Bezogen auf den Ausgangswert: 140 : 280 = 0,5.
    3. Das sind 50 %. Ob das zu viel ist, ist ein Werturteil.
    Ergebnis:
    Der Anstieg beträgt rund 50 Prozent.

Vermischte Übungen

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

Üben

  1. ●25
    Bei 18 °C wächst eine Wasserlinse am schnellsten. Wie heißt dieser Wert auf der Toleranzkurve? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Wert mit der größten Vitalität ist das Optimum.
    2. Die Potenz ist der ganze Bereich, das Pessimum sein Rand.
    Ergebnis:
    Optimum
  2. ●26
    Eine Pflanze baut aus Kohlenstoffdioxid und Wasser mit Lichtenergie Glucose auf. Wie heißt diese Ernährungsweise? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Pflanze baut organische Stoffe aus anorganischen auf.
    2. Wer sich so selbst ernährt, ist autotroph.
    Ergebnis:
    autotroph
  3. ●27
    Bei 12 °C atmet ein Grasfrosch 48-mal je Minute. Der Temperaturkoeffizient beträgt 3. Welcher Wert ist bei 22 °C zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 3.
    2. 48 · 3 = 144
    3. Bei 22 °C sind etwa 144 Atemzüge je Minute zu erwarten.
    Ergebnis:
    144 Atemzüge je Minute
  4. ●28
    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.
  5. ●29
    Was spricht dafür, dass Chloroplasten von Cyanobakterien abstammen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Chloroplasten haben eine Doppelmembran.
    2. Chloroplasten besitzen ringförmige DNA und kleine Ribosomen wie Bakterien.
    3. Das stützt die Endosymbiontentheorie.
    Ergebnis:
    eigene ringförmige DNA und eigene Ribosomen
  6. ●30
    Wie verändert sich die Fotosyntheserate bei starkem Licht mit steigender Temperatur? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Bei starkem Licht begrenzen die Enzyme des Calvin-Zyklus.
    2. Enzyme arbeiten nach der RGT-Regel schneller, bis sie denaturieren.
    3. Die Kurve hat ein Optimum.
    Ergebnis:
    Die Rate steigt bis zu einem Optimum und fällt dann ab.

Auf einen Blick

MerkenDas Wichtigste

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

AchtungPhysiologisches und ökologisches Optimum gleichgesetzt

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

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

AchtungRGT-Regel ohne Grenze angewandt

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

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

AchtungWechselwarm heißt kalt

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

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

AchtungBauteil und Funktion falsch zugeordnet

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

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

AchtungSpektrum oder Chromatogramm falsch gelesen

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

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

AchtungSekundärreaktionen als lichtunabhängig und nächtlich gedacht

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

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

AchtungSauerstoff aus dem Kohlenstoffdioxid

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

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

AchtungPflanzen atmen nicht

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

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

AchtungMinimumfaktor übersehen

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

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

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.

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 verbraucht ein Regenwurm 36 Mikroliter Sauerstoff je Stunde. Der Temperaturkoeffizient beträgt 3. Welcher Wert ist bei 20 °C zu erwarten?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    108 Mikroliter je Stunde

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

    33
    Warum wird die Startlinie bei der Chromatografie mit Bleistift und nicht mit Filzstift gezogen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Graphit löst sich nicht im Laufmittel und verfälscht nichts.

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

    34
    Warum heißen die Sekundärreaktionen auch lichtunabhängige Reaktionen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Die Enzyme brauchen kein Licht, wohl aber ATP und NADPH aus dem Licht.

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

    35
    Mykorrhizapilze versorgen Bäume mit Wasser und Mineralstoffen und erhalten Kohlenhydrate. Welche Beziehung liegt vor? 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
    Ein Insektizid tötet Blattläuse und Marienkäfer im gleichen Anteil. Was ist kurz danach zu erwarten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Die Blattläuse nehmen schneller wieder zu als die Marienkäfer.

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

    37
    In einem Buchenwald enthalten die Produzenten 40.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Die Pflanzenfresser bauen davon 3200 kJ in ihre Körpermasse ein. Wie groß ist der ökologische Wirkungsgrad?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    8 %

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

    38
    Was ist eine Renaturierung? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    ein Ökosystem in einen naturnäheren Zustand zurückführen

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

Die Frage vom Anfang

EntdeckenRückschau

Warum leben Bachforellen nicht in einem warmen Dorfteich?

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

Auflösung

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

Wörter

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

Lösungen

  1. eine Optimumkurve mit einem Gipfel
  2. den Bereich, in dem die Art leben und sich fortpflanzen kann
  3. Konkurrenzstärkere Arten verdrängen sie von den mittleren Böden.
  4. 180 Mikroliter je Stunde
  5. 126 Milligramm je Stunde
  6. Säugetiere halten die Körpertemperatur mit Stoffwechselwärme konstant.
  7. Blau und Rot
  8. von Löslichkeit im Laufmittel und Haftung am Trägermaterial
  9. bei rotem Licht, weil Chlorophyll es stark absorbiert
  10. für Zellatmung, Baustoffe wie Cellulose und Stärke als Speicher
  11. NADP⁺ zu NADPH
  12. Die Menge sinkt, weil für die Regeneration ATP fehlt.
  13. Symbiose
  14. Räuber-Beute-Beziehung
  15. Stirbt der Wirt, verliert der Parasit seine Nahrungsquelle.
  16. Der Räuber hängt nur von einer Beute ab und umgekehrt.
  17. als Räuber-Beute-Zyklus, die Luchse folgen den Hasen
  18. Er bleibt bei etwa 100.
  19. etwa 5000 kJ
  20. 12 %
  21. Die Energie wird bei der Zellatmung als Wärme abgegeben.
  22. Seit dem Jahr 2000 ist die Zahl der Wolfsrudel in Brandenburg gestiegen.
  23. Viele Arten blühen früher im Jahr als vor 50 Jahren.
  24. Der Anstieg beträgt rund 50 Prozent.
  25. Optimum
  26. autotroph
  27. 144 Atemzüge je Minute
  28. Die Chromatografie trennt das Farbstoffgemisch auf.
  29. eigene ringförmige DNA und eigene Ribosomen
  30. Die Rate steigt bis zu einem Optimum und fällt dann ab.
  31. Art A, weil sie stenök ist
  32. 108 Mikroliter je Stunde
  33. Graphit löst sich nicht im Laufmittel und verfälscht nichts.
  34. Die Enzyme brauchen kein Licht, wohl aber ATP und NADPH aus dem Licht.
  35. Symbiose
  36. Die Blattläuse nehmen schneller wieder zu als die Marienkäfer.
  37. 8 %
  38. ein Ökosystem in einen naturnäheren Zustand zurückführen