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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

Eine Art kommt in einem Gebiet nur dort vor, wo die Temperatur zwischen 10 °C und 14 °C liegt. Welcher Schluss ist zulässig? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Der Bereich ist eng.
  2. Die Art ist wahrscheinlich stenök.
  3. Wo genau ihr Optimum ohne Konkurrenz liegt, zeigt erst ein Laborversuch.
  1. Der Bereich ist eng.
  2. Die Art ist wahrscheinlich stenök.
  3. Wo genau ihr Optimum ohne Konkurrenz liegt, zeigt erst ein Laborversuch.
Ergebnis:
Die Art ist für die Temperatur wahrscheinlich stenök.

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
    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.
    So fängst du an:
    Die Tiere wählen den Bereich selbst aus.
    Lösung zeigen
    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)
  2. ●2
    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
    1. Eine Zeigerart grenzt die Bedingungen eng ein.
    2. Art A erträgt nur einen engen Bereich.
    3. Das Vorkommen von Art A verrät den pH-Wert genauer.
    Ergebnis:
    Art A, weil sie stenök ist
  3. ★3
    Steinfliegenlarven leben nur bei mehr als etwa 8 Milligramm Sauerstoff je Liter, rote Zuckmückenlarven auch bei unter 2 Milligramm. Ein Bach enthält nach einer Abwassereinleitung nur noch 4 Milligramm je Liter. Was ist zu erwarten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. 4 Milligramm liegen unter der Grenze der Steinfliegenlarven.
    2. Steinfliegenlarven sind für Sauerstoff stenök und fehlen.
    3. Zuckmückenlarven ertragen wenig Sauerstoff und bleiben.
    Ergebnis:
    Steinfliegenlarven fehlen, Zuckmückenlarven bleiben.

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

Was gilt für ein homoiothermes Tier, wenn die Außentemperatur sinkt?
Schritt für Schritt
  1. Das Tier hält seine Körpertemperatur konstant.
  2. Bei Kälte verliert es mehr Wärme.
  3. Es muss mehr Stoffwechselwärme erzeugen.
  1. Das Tier hält seine Körpertemperatur konstant.
  2. Bei Kälte verliert es mehr Wärme.
  3. Es muss mehr Stoffwechselwärme erzeugen.
Ergebnis:
Es muss mehr Energie zum Heizen aufwenden.

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 10 °C verbraucht ein Regenwurm 30 Mikroliter Sauerstoff je Stunde. Der Temperaturkoeffizient beträgt 2. Welcher Wert ist bei 20 °C zu erwarten?
    So fängst du an:
    Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 2.
    Lösung zeigen
    1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 2.
    2. 30 · 2 = 60
    3. Bei 20 °C sind etwa 60 Mikroliter je Stunde zu erwarten.
    Ergebnis:
    60 Mikroliter je Stunde
  2. ●5
    Bei 15 °C atmet ein Grasfrosch 36-mal 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 Atemzüge je Minute zu erwarten.
    Ergebnis:
    108 Atemzüge je Minute
  3. ★6
    Bei 5 °C läuft eine Ameise 42 Zentimeter je Minute. Der Temperaturkoeffizient beträgt 3. Welcher Wert ist bei 25 °C zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. 5 °C auf 15 °C: 42 · 3 = 126
    2. 15 °C auf 25 °C: 126 · 3 = 378
    3. Bei 25 °C etwa 378 Zentimeter je Minute, solange das Optimum nicht erreicht ist.
    Ergebnis:
    378 Zentimeter 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

Bei der Chromatografie von Blattfarbstoffen wandern die Farbstoffe verschieden weit. Wovon hängt das ab? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Das Laufmittel nimmt die Farbstoffe mit.
  2. Gut lösliche Farbstoffe, die wenig haften, wandern weit.
  3. Stark haftende bleiben zurück.
  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

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. ○7
    Welche Farbe hat Chlorophyll b im Chromatogramm im Vergleich zu Chlorophyll a? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Chlorophyll a erscheint blaugrün.
    Lösung zeigen
    1. Chlorophyll a erscheint blaugrün.
    2. Chlorophyll b erscheint gelbgrün.
    Ergebnis:
    gelbgrün, Chlorophyll a ist blaugrün
  2. ●8
    Welche Aufgabe haben Carotinoide in den Thylakoiden? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Carotinoide absorbieren zwischen 400 und 500 Nanometern.
    2. Carotinoide geben Energie an Chlorophyll weiter.
    3. Außerdem schützen sie vor Schäden durch zu viel Licht.
    Ergebnis:
    Carotinoide absorbieren zusätzlich blaugrünes Licht und schützen.
  3. ★9
    Bei etwa 480 bis 500 Nanometern ist das Wirkungsspektrum höher, als die Absorption von Chlorophyll a erwarten lässt. Wie lässt sich das erklären? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Nur absorbiertes Licht kann wirken.
    2. Carotinoide und Chlorophyll b absorbieren in diesem Bereich.
    3. Beide leiten die Energie an Chlorophyll a weiter.
    Ergebnis:
    Carotinoide und Chlorophyll b absorbieren dort und geben Energie weiter.

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

EntdeckenFrage

Woher stammt der Sauerstoff, den wir einatmen?

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

Auflösung

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

MerkenFotosynthese

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

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

BeispielPrimärreaktionen und Calvin-Zyklus

Welches Enzym bindet im Calvin-Zyklus Kohlenstoffdioxid? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Rubisco ist die Ribulose-1,5-bisphosphat-Carboxylase.
  2. Rubisco bindet Kohlenstoffdioxid an Ribulose-1,5-bisphosphat.
  1. Rubisco ist die Ribulose-1,5-bisphosphat-Carboxylase.
  2. Rubisco bindet Kohlenstoffdioxid an Ribulose-1,5-bisphosphat.
Ergebnis:
Rubisco

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
    Wie heißt der Schritt des Calvin-Zyklus, in dem Kohlenstoffdioxid an Ribulose-1,5-bisphosphat gebunden wird? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Kohlenstoffdioxid wird an einen Akzeptor gebunden.
    Lösung zeigen
    1. Kohlenstoffdioxid wird an einen Akzeptor gebunden.
    2. Das ist die Fixierung.
    Ergebnis:
    Fixierung
  2. ●11
    Was liefern die Primärreaktionen insgesamt? Begründe die Wahl.
    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
  3. ★12
    Algen wurden kurz mit radioaktiv markiertem Kohlenstoffdioxid begast. Nach wenigen Sekunden steckte der markierte Kohlenstoff vor allem in einem Molekül mit drei Kohlenstoffatomen. Welches war es? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Bei der Fixierung ergeben Kohlenstoffdioxid und der Akzeptor 3-Phosphoglycerat.
    2. Es ist das erste stabile Produkt.
    3. Glucose entsteht erst später.
    Ergebnis:
    3-Phosphoglycerat

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

Rehe und Rinder fressen auf derselben Weide Gras. Was gilt für ihre Beziehung? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Zwei Arten nutzen dieselbe Nahrung.
  2. Ist das Gras knapp, schaden sie sich gegenseitig.
  1. Zwei Arten nutzen dieselbe Nahrung.
  2. Ist das Gras knapp, schaden sie sich gegenseitig.
Ergebnis:
interspezifische Konkurrenz um Nahrung

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
    Knöllchenbakterien an Lupinenwurzeln binden Luftstickstoff und erhalten von der Pflanze Kohlenhydrate. Welche Beziehung ist das? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Die Pflanze erhält Stickstoffverbindungen.
    Lösung zeigen
    1. Die Pflanze erhält Stickstoffverbindungen.
    2. Die Bakterien erhalten Kohlenhydrate.
    3. Beide profitieren.
    Ergebnis:
    Symbiose
  2. ●14
    Fuchs und Mäusebussard jagen beide Feldmäuse. Welche Beziehung besteht zwischen Fuchs und Bussard? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Zwei verschiedene Arten nutzen dieselbe Nahrung.
    2. Das ist interspezifische Konkurrenz.
    Ergebnis:
    interspezifische Konkurrenz
  3. ★15
    Wolf und Fuchs jagen dieselben Mäuse, und Wölfe töten manchmal auch Füchse. Welche Beziehungen bestehen gleichzeitig? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Um die Mäuse konkurrieren beide.
    2. Tötet der Wolf den Fuchs, ist das eine Räuber-Beute-Beziehung.
    3. Zwei Arten können mehrere Beziehungen zugleich haben.
    Ergebnis:
    Konkurrenz und Räuber-Beute-Beziehung

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

Welche Beziehung beschreiben die Lotka-Volterra-Regeln? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Die Regeln beschreiben, wie Räuber und Beute ihre Zahlen gegenseitig beeinflussen.
  2. Konkurrenz und Symbiose kommen im Modell nicht vor.
  1. Die Regeln beschreiben, wie Räuber und Beute ihre Zahlen gegenseitig beeinflussen.
  2. Konkurrenz und Symbiose kommen im Modell nicht vor.
Ergebnis:
die Räuber-Beute-Beziehung

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
    Was besagt die dritte Lotka-Volterra-Regel? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Nach einer Dezimierung findet die Beute weniger Räuber vor.
    Lösung zeigen
    1. Nach einer Dezimierung findet die Beute weniger Räuber vor.
    2. Die Räuber finden weniger Beute.
    3. Die Beute nimmt schneller wieder zu.
    Ergebnis:
    Werden beide gleich stark dezimiert, erholt sich die Beute schneller.
  2. ●17
    Warum liegt das Maximum der Räuber zeitlich hinter dem Maximum der Beute? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    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.
  3. ★18
    In einem Wald ohne Wölfe werden Rehe zahlreicher, bis die Nahrung knapp wird. Warum beschreibt das Lotka-Volterra-Modell diesen Fall nicht? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Modell braucht ein Räuber-Beute-Paar.
    2. Hier fehlt der Räuber.
    3. Die Rehe werden durch Nahrungsmangel begrenzt.
    Ergebnis:
    Die Beute wird hier durch Nahrung begrenzt, nicht durch Räuber.

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

Die Produzenten einer Berliner Brachfläche enthalten 15.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Etwa 10 % gelangen zur nächsten Trophiestufe. Wie viel Energie erreicht die Konsumenten erster Ordnung?
Schritt für Schritt
  1. Etwa 10 % gelangen zur nächsten Stufe.
  2. 15.000 kJ · 0,1 = 1500 kJ
  3. Der Rest wird vor allem als Wärme abgegeben.
  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

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 24.000 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. 24.000 kJ · 0,1 = 2400 kJ
    3. Der Rest wird vor allem als Wärme abgegeben.
    Ergebnis:
    etwa 2400 kJ
  2. ●20
    In einem Buchenwald enthalten die Produzenten 25.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Die Pflanzenfresser bauen davon 5000 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. 5000 kJ : 25.000 kJ = 0,2
    3. Das sind 20 %.
    Ergebnis:
    20 %
  3. ★21
    Die Produzenten eines Buchenwalds enthalten 12.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Je Trophiestufe gelangen etwa 10 % weiter. Wie viel Energie erreicht die Konsumenten zweiter Ordnung?
    Lösung zeigen
    1. Konsumenten erster Ordnung: 12.000 kJ · 0,1 = 1200 kJ
    2. Konsumenten zweiter Ordnung: 1200 kJ · 0,1 = 120 kJ
    3. Insgesamt kommt etwa 1 % an.
    Ergebnis:
    etwa 120 kJ

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

EntdeckenFrage

Warum setzt man in Brandenburg trockengelegte Moore wieder unter Wasser?

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

Auflösung

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

MerkenMensch und Ökosystem

Zusätzliche Treibhausgase verstärken den natürlichen Treibhauseffekt.

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

BeispielMensch, Klima und Ökosystemmanagement

Ohne natürlichen Treibhauseffekt läge die mittlere Temperatur der Erde bei etwa −18 °C statt bei etwa 15 °C. Was folgt daraus? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Der natürliche Treibhauseffekt hält die Erde etwa 33 °C wärmer.
  2. Problematisch ist die zusätzliche Verstärkung durch den Menschen.
  1. Der natürliche Treibhauseffekt hält die Erde etwa 33 °C wärmer.
  2. Problematisch ist die zusätzliche Verstärkung durch den Menschen.
Ergebnis:
Der natürliche Treibhauseffekt ist für das Leben nötig.

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
    Warum ist die Erwärmung von Gewässern für stenotherme Kaltwasserfische besonders gefährlich? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Stenotherm heißt: enger Temperaturbereich.
    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.
  2. ●23
    Was versteht man unter Biodiversität? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Biodiversität hat drei Ebenen.
    2. Genetische Vielfalt, Artenvielfalt und Vielfalt der Ökosysteme.
    Ergebnis:
    die Vielfalt der Gene, der Arten und der Ökosysteme
  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
    Eine Art hat für die Temperatur einen weiten, für den Salzgehalt einen engen Toleranzbereich. Wie ist sie einzuordnen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Potenz gilt immer für einen bestimmten Faktor.
    2. Für die Temperatur ist sie weit, für den Salzgehalt eng.
    Ergebnis:
    eurytherm, aber stenohalin
  2. ●26
    Ein Biologiekurs zählt auf einer Berliner Brachfläche alle Zauneidechsen. Was wird erfasst? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Gezählt wird nur eine Art.
    2. Die Individuen einer Art in einem Gebiet bilden eine Population.
    Ergebnis:
    die Größe einer Population
  3. ●27
    Eine Eidechse ist morgens bei 12 °C träge, mittags bei 30 °C flink. Wie lässt sich das erklären?
    Lösung zeigen
    1. Eidechsen sind poikilotherm.
    2. Mit der Körpertemperatur steigt die Geschwindigkeit der Stoffwechselreaktionen.
    3. Mittags ist sie deshalb schneller.
    Ergebnis:
    Die Körpertemperatur der Eidechse folgt der Umgebung, ihre Enzyme arbeiten bei Wärme schneller.
  4. ●28
    Warum erscheinen Laubblätter grün? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Wir sehen das Licht, das ein Gegenstand zurückwirft.
    2. Chlorophyll absorbiert Blau und Rot.
    3. Grün bleibt übrig und gelangt ins Auge.
    Ergebnis:
    Grünes Licht wird kaum absorbiert und zurückgeworfen.
  5. ●29
    Was transportiert das Phloem im Leitbündel des Blatts? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Im Phloem fließen die Produkte der Fotosynthese.
    2. Assimilate gehen vor allem als Saccharose zu Wurzeln, Früchten und Knospen.
    Ergebnis:
    gelöste Assimilate wie Saccharose
  6. ●30
    Wo wird bei den Primärreaktionen Wasser gespalten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Fotolyse des Wassers gehört zu den Lichtreaktionen.
    2. Die Fotolyse findet am Fotosystem II statt.
    Ergebnis:
    am Fotosystem II an der Thylakoidmembran

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.

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.

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
    Wie heißt der Bereich einer Toleranzkurve, in dem eine Art gerade noch überlebt, aber kaum wächst und sich nicht fortpflanzt? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Pessimum

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

    32
    Bei 15 °C läuft eine Ameise 36 Zentimeter je Minute. Der Temperaturkoeffizient beträgt 3. Welcher Wert ist bei 25 °C zu erwarten?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    108 Zentimeter je Minute

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

    33
    In welchem Bereich liegt das sichtbare Licht, das Pflanzen für die Fotosynthese nutzen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    etwa zwischen 400 und 700 Nanometern

  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 Enzym bindet im Calvin-Zyklus Kohlenstoffdioxid? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Rubisco

  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
    Was geschieht nach Lotka-Volterra, wenn die Beute selten wird? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Die Räuber werden mit Verzögerung ebenfalls seltener.

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

    37
    In einem See enthalten die Produzenten 25.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Die Pflanzenfresser bauen davon 3750 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
    Was verstärkt den anthropogenen Treibhauseffekt? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    zusätzliche Treibhausgase wie Kohlenstoffdioxid und Methan

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. Präferendum (Vorzugsbereich)
  2. Art A, weil sie stenök ist
  3. Steinfliegenlarven fehlen, Zuckmückenlarven bleiben.
  4. 60 Mikroliter je Stunde
  5. 108 Atemzüge je Minute
  6. 378 Zentimeter je Minute
  7. gelbgrün, Chlorophyll a ist blaugrün
  8. Carotinoide absorbieren zusätzlich blaugrünes Licht und schützen.
  9. Carotinoide und Chlorophyll b absorbieren dort und geben Energie weiter.
  10. Fixierung
  11. ATP, NADPH und Sauerstoff
  12. 3-Phosphoglycerat
  13. Symbiose
  14. interspezifische Konkurrenz
  15. Konkurrenz und Räuber-Beute-Beziehung
  16. Werden beide gleich stark dezimiert, erholt sich die Beute schneller.
  17. Die Räuber vermehren sich erst, wenn viel Beute da ist.
  18. Die Beute wird hier durch Nahrung begrenzt, nicht durch Räuber.
  19. etwa 2400 kJ
  20. 20 %
  21. etwa 120 kJ
  22. Warmes Wasser enthält weniger Sauerstoff, ihr Toleranzbereich ist eng.
  23. die Vielfalt der Gene, der Arten und der Ökosysteme
  24. Der Anstieg beträgt rund 50 Prozent.
  25. eurytherm, aber stenohalin
  26. die Größe einer Population
  27. Die Körpertemperatur der Eidechse folgt der Umgebung, ihre Enzyme arbeiten bei Wärme schneller.
  28. Grünes Licht wird kaum absorbiert und zurückgeworfen.
  29. gelöste Assimilate wie Saccharose
  30. am Fotosystem II an der Thylakoidmembran
  31. Pessimum
  32. 108 Zentimeter je Minute
  33. etwa zwischen 400 und 700 Nanometern
  34. Rubisco
  35. interspezifische Konkurrenz um Nahrung
  36. Die Räuber werden mit Verzögerung ebenfalls seltener.
  37. 15 %
  38. zusätzliche Treibhausgase wie Kohlenstoffdioxid und Methan