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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
    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.
    So fängst du an:
    Eine Zeigerart grenzt die Bedingungen eng ein.
    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
  2. ●2
    Ein Diagramm zeigt die Aktivität einer Art gegen die Temperatur. Welche Kurvenform ist zu erwarten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Bei Kälte und bei Hitze ist die Aktivität gering.
    2. Dazwischen liegt ein Gipfel, das Optimum.
    Ergebnis:
    eine Optimumkurve mit einem Gipfel
  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

Warum gilt die RGT-Regel nur in einem begrenzten Temperaturbereich?
Schritt für Schritt
  1. Enzyme sind Proteine.
  2. Bei zu hoher Temperatur verlieren sie ihre Raumstruktur.
  3. Die Reaktion wird dann langsamer statt schneller.
  1. Enzyme sind Proteine.
  2. Bei zu hoher Temperatur verlieren sie ihre Raumstruktur.
  3. Die Reaktion wird dann langsamer statt schneller.
Ergebnis:
Oberhalb des Optimums werden Enzyme denaturiert.

AchtungRGT-Faktor addiert statt multipliziert

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○4
    Was gilt für ein poikilothermes Tier, wenn die Außentemperatur sinkt?
    So fängst du an:
    Die Körpertemperatur folgt der Umgebung.
    Lösung zeigen
    1. Die Körpertemperatur folgt der Umgebung.
    2. Nach der RGT-Regel wird der Stoffwechsel langsamer.
    Ergebnis:
    Körpertemperatur und Stoffwechsel sinken mit.
  2. ●5
    Bei 5 °C atmet ein Grasfrosch 36-mal je Minute. Der Temperaturkoeffizient beträgt 2. Welcher Wert ist bei 15 °C zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 2.
    2. 36 · 2 = 72
    3. Bei 15 °C sind etwa 72 Atemzüge je Minute zu erwarten.
    Ergebnis:
    72 Atemzüge je Minute
  3. ★6
    Bei 22 °C verbraucht ein Regenwurm 60 Mikroliter Sauerstoff je Stunde. Der Temperaturkoeffizient beträgt 2. Welcher Wert ist bei 12 °C zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. Bei 10 °C weniger sinkt die Geschwindigkeit auf die Hälfte.
    2. 60 : 2 = 30
    3. Bei 12 °C sind etwa 30 Mikroliter je Stunde zu erwarten.
    Ergebnis:
    30 Mikroliter je Stunde

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

EntdeckenFrage

Warum werden Blätter im Herbst gelb?

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

Auflösung

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

MerkenBlatt und Chloroplast

Chlorophyll absorbiert vor allem blaues und rotes Licht.

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

BeispielAbsorptionsspektrum, Wirkungsspektrum, Chromatografie

Herbstlaub wird gelb und orange. Was passiert dabei mit den Blattfarbstoffen? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  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.
  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.

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
    In welchem Bereich liegt das sichtbare Licht, das Pflanzen für die Fotosynthese nutzen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das sichtbare Licht reicht etwa von 400 bis 700 Nanometern.
    2. Dieser Bereich heißt auch fotosynthetisch aktive Strahlung.
    Ergebnis:
    etwa zwischen 400 und 700 Nanometern
  3. ★9
    In einem Chromatogramm hat ein Farbstoff einen Rf-Wert von 0,9, ein anderer von 0,3. Was lässt sich daraus schließen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Rf-Wert ist die Laufstrecke des Farbstoffs geteilt durch die des Laufmittels.
    2. Ein hoher Wert heißt: Der Farbstoff wandert weit.
    3. Er ist gut löslich und haftet wenig.
    Ergebnis:
    Der erste löst sich besser im Laufmittel und haftet weniger.

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

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
    Wie lautet die Gesamtgleichung der Fotosynthese in Worten? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Ausgangsstoffe sind Kohlenstoffdioxid und Wasser.
    Lösung zeigen
    1. Ausgangsstoffe sind Kohlenstoffdioxid und Wasser.
    2. Der Sauerstoff stammt aus dem Wasser, deshalb stehen links 12 Wasser.
    3. Die umgekehrte Gleichung beschreibt die Zellatmung.
    Ergebnis:
    6 Kohlenstoffdioxid + 12 Wasser → Glucose + 6 Sauerstoff + 6 Wasser
  2. ●11
    Welches Molekül wird bei den Primärreaktionen mit Elektronen aus dem Wasser reduziert? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Licht treibt Elektronen vom Wasser über die Fotosysteme.
    2. Am Ende nimmt NADP⁺ die Elektronen auf und wird zu NADPH.
    Ergebnis:
    NADP⁺ zu NADPH
  3. ★12
    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

Ein Wolf in Brandenburg jagt und frisst ein Reh. Welche Beziehung liegt vor? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Der Wolf tötet das Reh und frisst es.
  2. Das ist eine Räuber-Beute-Beziehung.
  1. Der Wolf tötet das Reh und frisst es.
  2. Das ist eine Räuber-Beute-Beziehung.
Ergebnis:
Räuber-Beute-Beziehung

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 Kuckuck legt sein Ei in das Nest eines Teichrohrsängers, der das Küken aufzieht. Welche Beziehung ist das? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Kuckuck spart die Brutpflege.
    Lösung zeigen
    1. Der Kuckuck spart die Brutpflege.
    2. Der Teichrohrsänger verliert seine eigene Brut.
    3. Das ist Brutparasitismus.
    Ergebnis:
    Brutparasitismus
  2. ●14
    Ein Bandwurm lebt im Darm eines Menschen und nimmt Nährstoffe auf. Welche Beziehung liegt vor? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Bandwurm hat einen Vorteil, der Mensch einen Nachteil.
    2. Der Wirt wird nicht getötet.
    3. Das ist Parasitismus.
    Ergebnis:
    Parasitismus
  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

Was besagt die dritte Lotka-Volterra-Regel? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Nach einer Dezimierung findet die Beute weniger Räuber vor.
  2. Die Räuber finden weniger Beute.
  3. Die Beute nimmt schneller wieder zu.
  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.

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
    Nach Lotka-Volterra steigt die Zahl der Räuber. Was folgt daraus für die Beute? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Mehr Räuber fressen mehr Beute.
    Lösung zeigen
    1. Mehr Räuber fressen mehr Beute.
    2. Die Zahl der Beutetiere sinkt.
    Ergebnis:
    Die Beute wird mit der Zeit weniger.
  2. ●17
    Was geschieht nach Lotka-Volterra, wenn die Beute selten wird? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Wenig Beute heißt wenig Nahrung.
    2. Mit Verzögerung sinkt die Zahl der Räuber.
    Ergebnis:
    Die Räuber werden mit Verzögerung ebenfalls seltener.
  3. ★18
    Freilandversuche zeigen, dass der Zyklus der Schneehasen auch vom Futter abhängt. Was bedeutet das für das Lotka-Volterra-Modell? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Modell lässt andere Faktoren weg.
    2. In der Natur wirken Räuber und Futter zusammen.
    3. Das Modell erklärt einen Teil, nicht alles.
    Ergebnis:
    Es vereinfacht stark, weil es nur Räuber und Beute betrachtet.

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

Wohin geht der größte Teil der Energie, die eine Trophiestufe aufnimmt?
Schritt für Schritt
  1. Lebewesen bauen Nahrung in der Zellatmung ab.
  2. Ein großer Teil der Energie wird dabei als Wärme frei.
  3. Nur etwa 10 % stecken danach in neuer Körpermasse.
  1. Lebewesen bauen Nahrung in der Zellatmung ab.
  2. Ein großer Teil der Energie wird dabei als Wärme frei.
  3. Nur etwa 10 % stecken danach in neuer Körpermasse.
Ergebnis:
Die Energie wird bei der Zellatmung als Wärme abgegeben.

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 15.000 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. 15.000 kJ · 0,1 = 1500 kJ
    3. Der Rest wird vor allem als Wärme abgegeben.
    Ergebnis:
    etwa 1500 kJ
  2. ●20
    Warum haben Nahrungsketten selten mehr als vier oder fünf Trophiestufen?
    Lösung zeigen
    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.
  3. ★21
    Ein Wolfsrudel in Brandenburg nimmt im Jahr etwa 400 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 400 MJ · 10 = 4000 MJ.
    3. Die Pflanzen brauchen etwa 4000 MJ · 10 = 40.000 MJ.
    Ergebnis:
    etwa 40.000 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

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
    Welche Maßnahme fördert die Biodiversität in einer Stadt wie Berlin? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Vielfältige Lebensräume bieten vielen Arten Nahrung und Unterschlupf.
    Lösung zeigen
    1. Vielfältige Lebensräume bieten vielen Arten Nahrung und Unterschlupf.
    2. Vernetzte Flächen erlauben Austausch zwischen Populationen.
    Ergebnis:
    Blühflächen und vernetzte Grünflächen anlegen
  2. ●23
    Warum ist ein Biotopverbund für Arten wie Wildkatze und Wolf wichtig? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Straßen und Felder zerschneiden Lebensräume.
    2. Grünbrücken und Korridore verbinden sie.
    3. So bleibt die genetische Vielfalt erhalten.
    Ergebnis:
    Getrennte Populationen können sich austauschen.
  3. ★24
    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.

Vermischte Übungen

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

Üben

  1. ●25
    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
  2. ●26
    Bei 12 °C verbraucht ein Regenwurm 60 Mikroliter Sauerstoff je Stunde. 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. 60 · 2 = 120
    3. Bei 22 °C sind etwa 120 Mikroliter je Stunde zu erwarten.
    Ergebnis:
    120 Mikroliter je Stunde
  3. ●27
    In welchen Bereichen des sichtbaren Lichts absorbiert Chlorophyll a am stärksten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Absorptionsspektrum von Chlorophyll a hat zwei Gipfel.
    2. Die Gipfel liegen bei etwa 430 und 660 Nanometern.
    3. Dazwischen liegt die Grünlücke.
    Ergebnis:
    im blauvioletten und im roten Bereich
  4. ●28
    Was spricht dafür, dass Chloroplasten von Cyanobakterien abstammen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Chloroplasten haben eine Doppelmembran.
    2. Chloroplasten besitzen ringförmige DNA und kleine Ribosomen wie Bakterien.
    3. Das stützt die Endosymbiontentheorie.
    Ergebnis:
    eigene ringförmige DNA und eigene Ribosomen
  5. ●29
    Was gibt ein Blatt am Lichtkompensationspunkt nach außen ab? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Fotosynthese und Zellatmung sind gleich groß.
    2. Was die eine bindet, setzt die andere frei, die Bilanz ist ausgeglichen.
    Ergebnis:
    netto weder Kohlenstoffdioxid noch Sauerstoff
  6. ●30
    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.

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
    Bei 15 °C verbraucht ein Regenwurm 12 Mikroliter Sauerstoff je Stunde. Der Temperaturkoeffizient beträgt 2. Welcher Wert ist bei 25 °C zu erwarten?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    24 Mikroliter je Stunde

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

    33
    Warum erscheinen Laubblätter grün? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Grünes Licht wird kaum absorbiert und zurückgeworfen.

  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
    Was liefern die Primärreaktionen insgesamt? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    ATP, NADPH und Sauerstoff

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

    35
    Ameisen schützen Blattläuse vor Fressfeinden und nehmen deren Honigtau auf. Welche Beziehung liegt vor? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Symbiose

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

    36
    Welche Beziehung beschreiben die Lotka-Volterra-Regeln? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    die Räuber-Beute-Beziehung

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

    37
    Warum haben Nahrungsketten selten mehr als vier oder fünf Trophiestufen?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Oben kommt zu wenig Energie an, um weitere Stufen zu ernähren.

  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. Art A, weil sie stenök ist
  2. eine Optimumkurve mit einem Gipfel
  3. Das Vorkommen der stenöken Art grenzt die Bedingungen eng ein.
  4. Körpertemperatur und Stoffwechsel sinken mit.
  5. 72 Atemzüge je Minute
  6. 30 Mikroliter je Stunde
  7. wie stark der Farbstoff Licht jeder Wellenlänge aufnimmt
  8. etwa zwischen 400 und 700 Nanometern
  9. Der erste löst sich besser im Laufmittel und haftet weniger.
  10. 6 Kohlenstoffdioxid + 12 Wasser → Glucose + 6 Sauerstoff + 6 Wasser
  11. NADP⁺ zu NADPH
  12. Die Fixierung läuft weiter, die Reduktion stoppt ohne ATP und NADPH.
  13. Brutparasitismus
  14. Parasitismus
  15. Konkurrenz und Räuber-Beute-Beziehung
  16. Die Beute wird mit der Zeit weniger.
  17. Die Räuber werden mit Verzögerung ebenfalls seltener.
  18. Es vereinfacht stark, weil es nur Räuber und Beute betrachtet.
  19. etwa 1500 kJ
  20. Oben kommt zu wenig Energie an, um weitere Stufen zu ernähren.
  21. etwa 40.000 MJ
  22. Blühflächen und vernetzte Grünflächen anlegen
  23. Getrennte Populationen können sich austauschen.
  24. Warmes Wasser enthält weniger Sauerstoff, ihr Toleranzbereich ist eng.
  25. die Größe einer Population
  26. 120 Mikroliter je Stunde
  27. im blauvioletten und im roten Bereich
  28. eigene ringförmige DNA und eigene Ribosomen
  29. netto weder Kohlenstoffdioxid noch Sauerstoff
  30. Der Parasit tötet seinen Wirt meist nicht, der Räuber tötet die Beute.
  31. Art A, weil sie stenök ist
  32. 24 Mikroliter je Stunde
  33. Grünes Licht wird kaum absorbiert und zurückgeworfen.
  34. ATP, NADPH und Sauerstoff
  35. Symbiose
  36. die Räuber-Beute-Beziehung
  37. Oben kommt zu wenig Energie an, um weitere Stufen zu ernähren.
  38. zusätzliche Treibhausgase wie Kohlenstoffdioxid und Methan