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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

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

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 Toleranzkurve reicht von 0 °C bis 40 °C. Was gilt außerhalb dieses Bereichs? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Grenzen der Kurve sind die Grenzen des Überlebens.
    2. Außerhalb davon stirbt die Art auf Dauer.
    Ergebnis:
    Die Art kann dort auf Dauer nicht überleben.
  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 5 °C atmet ein Grasfrosch 18-mal je Minute. Der Temperaturkoeffizient beträgt 3. Welcher Wert ist bei 15 °C zu erwarten?
Schritt für Schritt
  1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 3.
  2. 18 · 3 = 54
  3. Bei 15 °C sind etwa 54 Atemzüge je Minute zu erwarten.
  1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 3.
  2. 18 · 3 = 54
  3. Bei 15 °C sind etwa 54 Atemzüge je Minute zu erwarten.
Ergebnis:
54 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
    Warum gilt die RGT-Regel nur in einem begrenzten Temperaturbereich?
    So fängst du an:
    Enzyme sind Proteine.
    Lösung zeigen
    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.
  2. ●5
    Bei 10 °C frisst eine Raupe 42 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. 42 · 3 = 126
    3. Bei 20 °C sind etwa 126 Milligramm je Stunde zu erwarten.
    Ergebnis:
    126 Milligramm je Stunde
  3. ★6
    Bei 20 °C atmet ein Grasfrosch 12-mal je Minute. Der Temperaturkoeffizient beträgt 2. Welcher Wert ist bei 10 °C zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. Bei 10 °C weniger sinkt die Geschwindigkeit auf die Hälfte.
    2. 12 : 2 = 6
    3. Bei 10 °C sind etwa 6 Atemzüge je Minute zu erwarten.
    Ergebnis:
    6 Atemzüge je Minute

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

EntdeckenFrage

Warum werden Blätter im Herbst gelb?

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

Auflösung

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

MerkenBlatt und Chloroplast

Chlorophyll absorbiert vor allem blaues und rotes Licht.

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

BeispielAbsorptionsspektrum, Wirkungsspektrum, Chromatografie

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

AchtungGrünes Licht als bestes Licht für die Fotosynthese

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○7
    Was zeigt das Absorptionsspektrum eines Blattfarbstoffs? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Auf der x-Achse steht die Wellenlänge.
    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
  2. ●8
    Ein Blattfarbstoff-Extrakt wird mit weißem Licht durchstrahlt, danach zerlegt ein Prisma das Licht. Welche Bereiche erscheinen dunkel? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Dunkel erscheinen die Farben, die absorbiert wurden.
    2. Chlorophyll absorbiert Blau und Rot.
    Ergebnis:
    Blau und Rot
  3. ★9
    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

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 nimmt im Calvin-Zyklus das Kohlenstoffdioxid auf? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Der Akzeptor hat fünf Kohlenstoffatome.
  2. Es ist Ribulose-1,5-bisphosphat.
  1. Der Akzeptor hat fünf Kohlenstoffatome.
  2. Es ist Ribulose-1,5-bisphosphat.
Ergebnis:
Ribulose-1,5-bisphosphat

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
    Warum heißen die Sekundärreaktionen auch lichtunabhängige Reaktionen? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Die Enzyme des Calvin-Zyklus absorbieren kein Licht.
    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.
  2. ●11
    Welche Produkte der Primärreaktionen werden im Calvin-Zyklus gebraucht? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Primärreaktionen liefern ATP und NADPH.
    2. Der Calvin-Zyklus braucht beide für Reduktion und Regeneration.
    Ergebnis:
    ATP und NADPH
  3. ★12
    Wie hängen Fotosynthese und Zellatmung in einer Pflanzenzelle zusammen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Fotosynthese bildet Glucose und Sauerstoff.
    2. Die Zellatmung in den Mitochondrien nutzt beide.
    3. Die Zellatmung gibt Kohlenstoffdioxid und Wasser zurück.
    Ergebnis:
    Produkte der einen sind Ausgangsstoffe der anderen.

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

Mykorrhizapilze versorgen Bäume mit Wasser und Mineralstoffen und erhalten Kohlenhydrate. Welche Beziehung liegt vor? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Der Baum erhält Wasser und Mineralstoffe.
  2. Der Pilz erhält Kohlenhydrate.
  3. Beide haben einen Vorteil: Symbiose.
  1. Der Baum erhält Wasser und Mineralstoffe.
  2. Der Pilz erhält Kohlenhydrate.
  3. Beide haben einen Vorteil: 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
    Ein Wolf in Brandenburg jagt und frisst ein Reh. Welche Beziehung liegt vor? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Wolf tötet das Reh und frisst es.
    Lösung zeigen
    1. Der Wolf tötet das Reh und frisst es.
    2. Das ist eine Räuber-Beute-Beziehung.
    Ergebnis:
    Räuber-Beute-Beziehung
  2. ●14
    Rehe und Rinder fressen auf derselben Weide Gras. Was gilt für ihre Beziehung? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Zwei Arten nutzen dieselbe Nahrung.
    2. Ist das Gras knapp, schaden sie sich gegenseitig.
    Ergebnis:
    interspezifische Konkurrenz um Nahrung
  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

Was besagt die zweite Lotka-Volterra-Regel? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Trotz Schwankungen bleiben die Mittelwerte gleich.
  2. Die Beute ist im Mittel zahlreicher als die Räuber.
  1. Trotz Schwankungen bleiben die Mittelwerte gleich.
  2. Die Beute ist im Mittel zahlreicher als die Räuber.
Ergebnis:
Die Mittelwerte beider Populationen bleiben langfristig konstant.

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

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 einer Berliner Brachfläche 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
    Die Produzenten eines Buchenwalds enthalten 15.000 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. 15.000 kJ · 0,1 = 1500 kJ
    3. Der Rest wird vor allem als Wärme abgegeben.
    Ergebnis:
    etwa 1500 kJ
  3. ★21
    Ein Wolfsrudel in Brandenburg nimmt im Jahr etwa 1500 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 1500 MJ · 10 = 15.000 MJ.
    3. Die Pflanzen brauchen etwa 15.000 MJ · 10 = 150.000 MJ.
    Ergebnis:
    etwa 150.000 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

Welche Folge der Erwärmung lässt sich an Pflanzen in Mitteleuropa beobachten? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Die Blühzeit vieler Pflanzen hängt von der Temperatur ab.
  2. Wärmere Frühjahre lassen sie früher blühen.
  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.

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
    Welches Gas trägt neben Kohlenstoffdioxid stark zum anthropogenen Treibhauseffekt bei, zum Beispiel aus der Rinderhaltung? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Rinder bilden bei der Verdauung Methan.
    Lösung zeigen
    1. Rinder bilden bei der Verdauung Methan.
    2. Methan ist ein starkes Treibhausgas.
    Ergebnis:
    Methan
  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
    Wie heißen Tiere, deren Körpertemperatur weitgehend der Umgebungstemperatur folgt? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Poikilos heißt wechselnd.
    2. Die Körpertemperatur wechselt mit der Umgebung, die Tiere sind poikilotherm.
    Ergebnis:
    poikilotherm
  2. ●26
    Bei 12 °C atmet ein Grasfrosch 24-mal je Minute. Der Temperaturkoeffizient beträgt 2. Welcher Wert ist bei 22 °C zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 2.
    2. 24 · 2 = 48
    3. Bei 22 °C sind etwa 48 Atemzüge je Minute zu erwarten.
    Ergebnis:
    48 Atemzüge je Minute
  3. ●27
    Welche Aufgabe hat die obere Epidermis eines Laubblatts? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die obere Epidermis ist meist eine Schicht farbloser Zellen.
    2. Die Epidermis schützt und lässt Licht zum Palisadengewebe durch.
    Ergebnis:
    Die Epidermis schließt das Blatt ab und lässt Licht durch.
  4. ●28
    Was geschieht in der Reduktionsphase des Calvin-Zyklus? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Aus der Fixierung stammt 3-Phosphoglycerat.
    2. Mit ATP und NADPH wird es zu Glycerinaldehyd-3-phosphat reduziert.
    Ergebnis:
    Phosphoglycerat wird mit ATP und NADPH zu Glycerinaldehydphosphat.
  5. ●29
    Bei sehr schwachem Licht gibt ein Blatt Kohlenstoffdioxid ab. Wie lässt sich das erklären? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Zellatmung läuft immer.
    2. Unter dem Kompensationspunkt bindet die Fotosynthese weniger, als die Atmung freisetzt.
    Ergebnis:
    Die Zellatmung ist stärker als die Fotosynthese.
  6. ●30
    Ein Kuckuck legt sein Ei in das Nest eines Teichrohrsängers, der das Küken aufzieht. Welche Beziehung ist das? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Kuckuck spart die Brutpflege.
    2. Der Teichrohrsänger verliert seine eigene Brut.
    3. Das ist Brutparasitismus.
    Ergebnis:
    Brutparasitismus

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
    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
    Was besagt die RGT-Regel?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Bei 10 °C mehr steigt die Reaktionsgeschwindigkeit auf das Zwei- bis Dreifache.

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

    33
    Was zeigt das Absorptionsspektrum eines Blattfarbstoffs? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    wie stark der Farbstoff Licht jeder Wellenlänge aufnimmt

  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
    Rehe und Rinder fressen auf derselben Weide Gras. Was gilt für ihre Beziehung? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    interspezifische Konkurrenz um Nahrung

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

    36
    In einem Jahr gibt es sehr viele Schneehasen. Was ist nach Lotka-Volterra für die folgenden Jahre zu erwarten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Die Zahl der Luchse steigt, danach sinkt die der Hasen.

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

    37
    Auf einer Wiese enthalten die Produzenten 20.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Die Pflanzenfresser bauen davon 3000 kJ in ihre Körpermasse ein. Wie groß ist der ökologische Wirkungsgrad?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    15 %

  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. Die Art kann dort auf Dauer nicht überleben.
  3. Konkurrenz verschiebt die ökologischen Optima auseinander.
  4. Oberhalb des Optimums werden Enzyme denaturiert.
  5. 126 Milligramm je Stunde
  6. 6 Atemzüge je Minute
  7. wie stark der Farbstoff Licht jeder Wellenlänge aufnimmt
  8. Blau und Rot
  9. von Löslichkeit im Laufmittel und Haftung am Trägermaterial
  10. Die Enzyme brauchen kein Licht, wohl aber ATP und NADPH aus dem Licht.
  11. ATP und NADPH
  12. Produkte der einen sind Ausgangsstoffe der anderen.
  13. Räuber-Beute-Beziehung
  14. interspezifische Konkurrenz um Nahrung
  15. Stirbt der Wirt, verliert der Parasit seine Nahrungsquelle.
  16. als Räuber-Beute-Zyklus, die Luchse folgen den Hasen
  17. Die Beute wird mit der Zeit weniger.
  18. Er bleibt bei etwa 100.
  19. etwa 5000 kJ
  20. etwa 1500 kJ
  21. etwa 150.000 MJ
  22. Methan
  23. Warmes Wasser enthält weniger Sauerstoff, ihr Toleranzbereich ist eng.
  24. Die Folgen beider Seiten prüfen und dann die Werte offen abwägen.
  25. poikilotherm
  26. 48 Atemzüge je Minute
  27. Die Epidermis schließt das Blatt ab und lässt Licht durch.
  28. Phosphoglycerat wird mit ATP und NADPH zu Glycerinaldehydphosphat.
  29. Die Zellatmung ist stärker als die Fotosynthese.
  30. Brutparasitismus
  31. Art A, weil sie stenök ist
  32. Bei 10 °C mehr steigt die Reaktionsgeschwindigkeit auf das Zwei- bis Dreifache.
  33. wie stark der Farbstoff Licht jeder Wellenlänge aufnimmt
  34. ATP und NADPH
  35. interspezifische Konkurrenz um Nahrung
  36. Die Zahl der Luchse steigt, danach sinkt die der Hasen.
  37. 15 %
  38. Die Gase absorbieren Wärmestrahlung der Erde und strahlen einen Teil zurück.