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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
    Warum ist eine stenöke Art ein besserer Bioindikator als eine euryöke? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Eine stenöke Art lebt nur in einem engen Bereich.
    2. Findet man sie, liegt der Faktor in diesem Bereich.
    Ergebnis:
    Das Vorkommen der stenöken Art grenzt die Bedingungen eng ein.

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 15 °C frisst eine Raupe 30 Milligramm Blatt je Stunde. Der Temperaturkoeffizient beträgt 3. Welcher Wert ist bei 25 °C zu erwarten?
Schritt für Schritt
  1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 3.
  2. 30 · 3 = 90
  3. Bei 25 °C sind etwa 90 Milligramm je Stunde zu erwarten.
  1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 3.
  2. 30 · 3 = 90
  3. Bei 25 °C sind etwa 90 Milligramm je Stunde zu erwarten.
Ergebnis:
90 Milligramm je Stunde

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
    Was besagt die RGT-Regel?
    Lösung zeigen
    1. RGT steht für Reaktionsgeschwindigkeit und Temperatur.
    2. Je 10 °C wird die Geschwindigkeit mit 2 bis 3 multipliziert.
    3. Das gilt nur bis zum Optimum.
    Ergebnis:
    Bei 10 °C mehr steigt die Reaktionsgeschwindigkeit auf das Zwei- bis Dreifache.
  3. ★6
    Eine Eidechse hat in der Sonne 38 °C Körpertemperatur. Ist sie damit homoiotherm?
    Lösung zeigen
    1. Homoiotherm heißt: Wärme aus dem eigenen Stoffwechsel hält die Temperatur konstant.
    2. Die Eidechse wärmt sich in der Sonne auf.
    3. Die Eidechse regelt über Verhalten und bleibt poikilotherm.
    Ergebnis:
    Nein, sie regelt ihre Temperatur nur über ihr Verhalten.

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

EntdeckenFrage

Warum werden Blätter im Herbst gelb?

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

Auflösung

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

MerkenBlatt und Chloroplast

Chlorophyll absorbiert vor allem blaues und rotes Licht.

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

BeispielAbsorptionsspektrum, Wirkungsspektrum, Chromatografie

Welche Farbe hat Chlorophyll b im Chromatogramm im Vergleich zu Chlorophyll a? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Chlorophyll a erscheint blaugrün.
  2. Chlorophyll b erscheint gelbgrün.
  1. Chlorophyll a erscheint blaugrün.
  2. Chlorophyll b erscheint gelbgrün.
Ergebnis:
gelbgrün, Chlorophyll a ist blaugrün

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
    Warum wird die Startlinie bei der Chromatografie mit Bleistift und nicht mit Filzstift gezogen? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Filzstiftfarbe ist selbst ein Farbstoffgemisch.
    Lösung zeigen
    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.
  2. ●8
    Herbstlaub wird gelb und orange. Was passiert dabei mit den Blattfarbstoffen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Baum baut das Chlorophyll ab und holt Stickstoff zurück.
    2. Die gelben Carotinoide waren schon vorher da.
    3. Ohne Grün werden sie sichtbar.
    Ergebnis:
    Chlorophyll wird abgebaut, Carotinoide werden sichtbar.
  3. ★9
    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.

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

Wo wird bei den Primärreaktionen Wasser gespalten? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Die Fotolyse des Wassers gehört zu den Lichtreaktionen.
  2. Die Fotolyse findet am Fotosystem II statt.
  1. Die Fotolyse des Wassers gehört zu den Lichtreaktionen.
  2. Die Fotolyse findet am Fotosystem II statt.
Ergebnis:
am Fotosystem II an der Thylakoidmembran

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
    Welche Produkte der Primärreaktionen werden im Calvin-Zyklus gebraucht? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Die Primärreaktionen liefern ATP und NADPH.
    Lösung zeigen
    1. Die Primärreaktionen liefern ATP und NADPH.
    2. Der Calvin-Zyklus braucht beide für Reduktion und Regeneration.
    Ergebnis:
    ATP und NADPH
  2. ●11
    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.
  3. ★12
    Nach dem Abschalten des Lichts steigt die Menge an 3-Phosphoglycerat kurz an. Wie lässt sich das erklären? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Rubisco braucht kein ATP und fixiert weiter.
    2. Die Reduktion braucht ATP und NADPH, die nun fehlen.
    3. Phosphoglycerat staut sich.
    Ergebnis:
    Die Fixierung läuft weiter, die Reduktion stoppt ohne ATP und NADPH.

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
    Der Wolf in Brandenburg frisst vor allem Rehe, Rothirsche und Wildschweine. Welche Rolle hat er in dieser Beziehung? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Wolf tötet seine Beutetiere und frisst sie.
    Lösung zeigen
    1. Der Wolf tötet seine Beutetiere und frisst sie.
    2. Er ist der Räuber, die Huftiere sind die Beute.
    Ergebnis:
    Räuber in einer Räuber-Beute-Beziehung
  2. ●14
    Wie unterscheiden sich Parasit und Räuber? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Beide haben einen Vorteil auf Kosten des anderen.
    2. Der Räuber tötet, der Parasit lebt meist länger vom lebenden Wirt.
    Ergebnis:
    Der Parasit tötet seinen Wirt meist nicht, der Räuber tötet die Beute.
  3. ★15
    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

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

Wie heißt die Zeitspanne, um die die Räuberkurve der Beutekurve folgt? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Die Gipfel der Räuber kommen später als die der Beute.
  2. Diese Verschiebung heißt Phasenverschiebung.
  1. Die Gipfel der Räuber kommen später als die der Beute.
  2. Diese Verschiebung heißt Phasenverschiebung.
Ergebnis:
Phasenverschiebung

AchtungRäuber und Beute ohne Verzögerung gedacht

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○16
    Ein Insektizid tötet Blattläuse und Marienkäfer im gleichen Anteil. Was ist kurz danach zu erwarten? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Beide werden gleich stark dezimiert.
    Lösung zeigen
    1. Beide werden gleich stark dezimiert.
    2. Nach der dritten Regel erholt sich die Beute schneller.
    3. Die Blattläuse nehmen zu.
    Ergebnis:
    Die Blattläuse nehmen schneller wieder zu als die Marienkäfer.
  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
    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

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
    In einem Buchenwald enthalten die Produzenten 20.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Die Pflanzenfresser bauen davon 1600 kJ in ihre Körpermasse ein. Wie groß ist der ökologische Wirkungsgrad?
    So fängst du an:
    Wirkungsgrad = Energie der oberen Stufe : Energie der unteren Stufe · 100 %
    Lösung zeigen
    1. Wirkungsgrad = Energie der oberen Stufe : Energie der unteren Stufe · 100 %
    2. 1600 kJ : 20.000 kJ = 0,08
    3. Das sind 8 %.
    Ergebnis:
    8 %
  2. ●20
    Warum kann dieselbe Ackerfläche mehr Menschen ernähren, wenn sie Getreide statt Tierfutter liefert?
    Lösung zeigen
    1. Isst der Mensch Getreide, ist er Konsument erster Ordnung.
    2. Über das Tier geht eine Stufe mit etwa 90 % Verlust dazwischen.
    Ergebnis:
    Eine Trophiestufe weniger bedeutet viel weniger Energieverlust.
  3. ★21
    Ein Wolfsrudel in Brandenburg nimmt im Jahr etwa 1200 MJ mit seiner Beute auf. Wie viel Energie müssen die Pflanzen, von denen die Beute lebt, ungefähr enthalten, wenn je Stufe etwa 10 % weitergegeben werden?
    Lösung zeigen
    1. Pflanzen, Pflanzenfresser, Wolf: Der Wolf ist Konsument zweiter Ordnung.
    2. Die Beutetiere brauchen etwa 1200 MJ · 10 = 12.000 MJ.
    3. Die Pflanzen brauchen etwa 12.000 MJ · 10 = 120.000 MJ.
    Ergebnis:
    etwa 120.000 MJ

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

EntdeckenFrage

Warum setzt man in Brandenburg trockengelegte Moore wieder unter Wasser?

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

Auflösung

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

MerkenMensch und Ökosystem

Zusätzliche Treibhausgase verstärken den natürlichen Treibhauseffekt.

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

BeispielMensch, Klima und Ökosystemmanagement

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.

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.

ÜbenJetzt du

  1. ○22
    Was verstärkt den anthropogenen Treibhauseffekt? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Mensch setzt zusätzliche Treibhausgase frei.
    Lösung zeigen
    1. Der Mensch setzt zusätzliche Treibhausgase frei.
    2. Diese Gase halten mehr Wärmestrahlung in der Atmosphäre zurück.
    Ergebnis:
    zusätzliche Treibhausgase wie Kohlenstoffdioxid und Methan
  2. ●23
    Warum werden trockengelegte Moore in Brandenburg wiedervernässt? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Im nassen Moor wird Torf kaum abgebaut.
    2. Im trockenen Moor zersetzen Mikroorganismen den Torf.
    3. Dabei wird Kohlenstoffdioxid frei.
    Ergebnis:
    Nasse Moore speichern Kohlenstoff, trockene setzen ihn frei.
  3. ★24
    Welches Gas trägt neben Kohlenstoffdioxid stark zum anthropogenen Treibhauseffekt bei, zum Beispiel aus der Rinderhaltung? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Rinder bilden bei der Verdauung Methan.
    2. Methan ist ein starkes Treibhausgas.
    Ergebnis:
    Methan

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
    Wie heißt eine Beziehung zwischen Lebewesen verschiedener Arten, zum Beispiel zwischen Wolf und Reh? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Inter heißt zwischen.
    2. Wolf und Reh sind verschiedene Arten, die Beziehung ist interspezifisch.
    Ergebnis:
    interspezifische Beziehung
  3. ●27
    Bei 10 °C frisst eine Raupe 60 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. 60 · 3 = 180
    3. Bei 20 °C sind etwa 180 Milligramm je Stunde zu erwarten.
    Ergebnis:
    180 Milligramm je Stunde
  4. ●28
    Welche Aufgabe hat die Kutikula auf der oberen Epidermis? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Kutikula ist eine wachsartige Schicht.
    2. Diese Schicht lässt kaum Wasser durch und schützt so vor Austrocknung.
    Ergebnis:
    Die Kutikula verringert die Verdunstung von Wasser.
  5. ●29
    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.
  6. ★30
    Eine Grasart lebt im Freiland nur auf trockenen Böden, im Gewächshaus ohne Konkurrenten wächst sie auf feuchtem Boden besser. Welche Aussage passt? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Ohne Konkurrenz zeigt sie ihr physiologisches Optimum: feucht.
    2. Im Freiland wird sie auf trockene Böden gedrängt.
    3. Dort liegt ihr ökologisches Optimum.
    Ergebnis:
    Das ökologische Optimum weicht vom physiologischen 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.

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?

AchtungSachaussage und Werturteil vermischt

So nicht
Wölfe gehören nicht in die Kulturlandschaft. Das ist eine Tatsache.
So richtig
Das ist ein Werturteil. Eine Sachaussage wäre: In Brandenburg leben heute mehr Wolfsrudel als im Jahr 2000.

Eine Sachaussage lässt sich prüfen. Ein Werturteil sagt, was sein soll. Ein gutes Urteil nennt beides getrennt.

Kannst du das?

Je Ziel eine Aufgabe. Rechne sie ins Heft, dann kreuz ehrlich an. Keine Punkte, keine Note – der Test ist für dich.

ÜbenSelbsttest

  1. Ich kann Ökosystem, Biotop und Biozönose gliedern und Toleranzkurven mit ökologischer Potenz auswerten.

    31
    In einer Temperaturorgel sammeln sich Asseln bei etwa 18 °C, überleben aber von 2 °C bis 30 °C. Wie heißt der Bereich um 18 °C? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Präferendum (Vorzugsbereich)

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

    32
    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
    In welchen Bereichen des sichtbaren Lichts absorbiert Chlorophyll a am stärksten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    im blauvioletten und im roten Bereich

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

    34
    Wie heißt der Schritt des Calvin-Zyklus, in dem Kohlenstoffdioxid an Ribulose-1,5-bisphosphat gebunden wird? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Fixierung

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

    35
    Fuchs und Mäusebussard jagen beide Feldmäuse. Welche Beziehung besteht zwischen Fuchs und Bussard? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    interspezifische Konkurrenz

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

    36
    Was besagt die erste Lotka-Volterra-Regel? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Räuber- und Beutezahl schwanken periodisch, die Räuber phasenverschoben.

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

    37
    Die Produzenten eines Buchenwalds enthalten 12.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Etwa 10 % gelangen zur nächsten Trophiestufe. Wie viel Energie erreicht die Konsumenten erster Ordnung?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    etwa 1200 kJ

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

    38
    Was bedeutet Nachhaltigkeit in der Forstwirtschaft? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Es wird nicht mehr Holz geschlagen, als nachwächst.

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. Das Vorkommen der stenöken Art grenzt die Bedingungen eng ein.
  4. Oberhalb des Optimums werden Enzyme denaturiert.
  5. Bei 10 °C mehr steigt die Reaktionsgeschwindigkeit auf das Zwei- bis Dreifache.
  6. Nein, sie regelt ihre Temperatur nur über ihr Verhalten.
  7. Graphit löst sich nicht im Laufmittel und verfälscht nichts.
  8. Chlorophyll wird abgebaut, Carotinoide werden sichtbar.
  9. Die Chromatografie trennt das Farbstoffgemisch auf.
  10. ATP und NADPH
  11. Phosphoglycerat wird mit ATP und NADPH zu Glycerinaldehydphosphat.
  12. Die Fixierung läuft weiter, die Reduktion stoppt ohne ATP und NADPH.
  13. Räuber in einer Räuber-Beute-Beziehung
  14. Der Parasit tötet seinen Wirt meist nicht, der Räuber tötet die Beute.
  15. Brutparasitismus
  16. Die Blattläuse nehmen schneller wieder zu als die Marienkäfer.
  17. Die Beute wird mit der Zeit weniger.
  18. als Räuber-Beute-Zyklus, die Luchse folgen den Hasen
  19. 8 %
  20. Eine Trophiestufe weniger bedeutet viel weniger Energieverlust.
  21. etwa 120.000 MJ
  22. zusätzliche Treibhausgase wie Kohlenstoffdioxid und Methan
  23. Nasse Moore speichern Kohlenstoff, trockene setzen ihn frei.
  24. Methan
  25. Optimum
  26. interspezifische Beziehung
  27. 180 Milligramm je Stunde
  28. Die Kutikula verringert die Verdunstung von Wasser.
  29. Die Rate steigt bis zu einem Optimum und fällt dann ab.
  30. Das ökologische Optimum weicht vom physiologischen ab.
  31. Präferendum (Vorzugsbereich)
  32. Bei 10 °C mehr steigt die Reaktionsgeschwindigkeit auf das Zwei- bis Dreifache.
  33. im blauvioletten und im roten Bereich
  34. Fixierung
  35. interspezifische Konkurrenz
  36. Räuber- und Beutezahl schwanken periodisch, die Räuber phasenverschoben.
  37. etwa 1200 kJ
  38. Es wird nicht mehr Holz geschlagen, als nachwächst.