Biologie · Klasse 12 · Kapitel
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
Schritt für Schritt
- Das Optimum ist der Gipfel der Kurve.
- Der ganze Bereich ist die Potenz, die Grenzen sind die Toleranzgrenzen.
- Das Optimum ist der Gipfel der Kurve.
- Der ganze Bereich ist die Potenz, die Grenzen sind die Toleranzgrenzen.
AchtungBegriffe der Toleranzkurve verwechselt
Die ökologische Potenz ist der Wert, bei dem die Art am besten wächst.
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
- ○1Art 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
- Eine Zeigerart grenzt die Bedingungen eng ein.
- Art A erträgt nur einen engen Bereich.
- Das Vorkommen von Art A verrät den pH-Wert genauer.
Ergebnis:Art A, weil sie stenök ist - ●2Was gibt die ökologische Potenz einer Art für einen Umweltfaktor an? Begründe die Wahl.
Lösung zeigen
- Die Potenz ist ein Bereich auf der Achse des Umweltfaktors.
- Der Wert mit der größten Vitalität ist das Optimum.
Ergebnis:den Bereich, in dem die Art leben und sich fortpflanzen kann - ★3Im Labor wächst die Waldkiefer auf mittelfeuchten Böden am besten. Im Freiland findet man sie vor allem auf trockenem Sand und im Moor. Wie lässt sich das erklären? Begründe die Wahl.
Lösung zeigen
- Ohne Konkurrenz wächst die Kiefer auf mittleren Böden am besten: physiologisches Optimum.
- Im Freiland sind dort Buchen und andere Arten überlegen.
- Das ökologische Optimum der Kiefer liegt deshalb auf Sand und im Moor.
Ergebnis:Konkurrenzstärkere Arten verdrängen sie von den mittleren Böden.
2Ich kann den Einfluss von Temperatur und Licht auf Organismen erklären (RGT-Regel, homoiotherm, poikilotherm).
EntdeckenFrage
Wie viel weniger Nahrung braucht eine Eidechse als eine gleich schwere Maus?
Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.
Auflösung
Nur einen kleinen Bruchteil, oft weniger als ein Zehntel. Die Maus heizt ihren Körper ständig mit Stoffwechselwärme. Die Eidechse wärmt sich in der Sonne und spart diese Energie.
MerkenTemperatur und Licht
Je 10 °C mehr laufen Stoffwechselreaktionen etwa zwei- bis dreimal so schnell.
Das gilt nur im Toleranzbereich. Poikilotherme Tiere folgen der Umgebungstemperatur.
BeispielTemperatur und RGT-Regel
Schritt für Schritt
- RGT steht für Reaktionsgeschwindigkeit und Temperatur.
- Je 10 °C wird die Geschwindigkeit mit 2 bis 3 multipliziert.
- Das gilt nur bis zum Optimum.
- RGT steht für Reaktionsgeschwindigkeit und Temperatur.
- Je 10 °C wird die Geschwindigkeit mit 2 bis 3 multipliziert.
- Das gilt nur bis zum Optimum.
AchtungRGT-Faktor addiert statt multipliziert
12 Einheiten bei 10 °C, Faktor 2: bei 20 °C sind es 14.
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
- ○4Bei 10 °C atmet ein Grasfrosch 36-mal je Minute. Der Temperaturkoeffizient beträgt 3. Welcher Wert ist bei 20 °C zu erwarten?So fängst du an:Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 3.
Lösung zeigen
- Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 3.
- 36 · 3 = 108
- Bei 20 °C sind etwa 108 Atemzüge je Minute zu erwarten.
Ergebnis:108 Atemzüge je Minute - ●5Bei 15 °C verbraucht ein Regenwurm 36 Mikroliter Sauerstoff je Stunde. Der Temperaturkoeffizient beträgt 3. Welcher Wert ist bei 25 °C zu erwarten?
Lösung zeigen
- Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 3.
- 36 · 3 = 108
- Bei 25 °C sind etwa 108 Mikroliter je Stunde zu erwarten.
Ergebnis:108 Mikroliter je Stunde - ★6Bei 18 °C atmet ein Grasfrosch 42-mal je Minute. Der Temperaturkoeffizient beträgt 2. Welcher Wert ist bei 8 °C zu erwarten?
Lösung zeigen
- Bei 10 °C weniger sinkt die Geschwindigkeit auf die Hälfte.
- 42 : 2 = 21
- Bei 8 °C sind etwa 21 Atemzüge je Minute zu erwarten.
Ergebnis:21 Atemzüge je Minute
3Ich kann Blattaufbau und Feinbau des Chloroplasten als Angepasstheit erläutern und Absorptions- und Wirkungsspektrum deuten (Chromatografie).
EntdeckenFrage
Warum werden Blätter im Herbst gelb?
Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.
Auflösung
Der Baum baut das grüne Chlorophyll ab und holt wertvolle Stoffe zurück. Die gelben und orangen Carotinoide waren schon den ganzen Sommer im Blatt. Ohne das Grün werden sie sichtbar.
MerkenBlatt und Chloroplast
Chlorophyll absorbiert vor allem blaues und rotes Licht.
Das Wirkungsspektrum folgt weitgehend dem Absorptionsspektrum. Die Lichtreaktionen laufen an den Thylakoiden.
BeispielAbsorptionsspektrum, Wirkungsspektrum, Chromatografie
Schritt für Schritt
- Wir sehen das Licht, das ein Gegenstand zurückwirft.
- Chlorophyll absorbiert Blau und Rot.
- Grün bleibt übrig und gelangt ins Auge.
- Wir sehen das Licht, das ein Gegenstand zurückwirft.
- Chlorophyll absorbiert Blau und Rot.
- Grün bleibt übrig und gelangt ins Auge.
AchtungGrünes Licht als bestes Licht für die Fotosynthese
Das Blatt ist grün, weil es grünes Licht aufnimmt.
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
- ○7Was zeigt das Wirkungsspektrum der Fotosynthese? Begründe die Wahl.So fängst du an:Gemessen wird die Wirkung des Lichts, zum Beispiel die Sauerstoffbildung.
Lösung zeigen
- Gemessen wird die Wirkung des Lichts, zum Beispiel die Sauerstoffbildung.
- Auf der y-Achse steht die Fotosyntheserate.
Ergebnis:die Fotosyntheserate bei Licht verschiedener Wellenlängen - ●8Bei der Chromatografie von Blattfarbstoffen wandern die Farbstoffe verschieden weit. Wovon hängt das ab? Begründe die Wahl.
Lösung zeigen
- Das Laufmittel nimmt die Farbstoffe mit.
- Gut lösliche Farbstoffe, die wenig haften, wandern weit.
- Stark haftende bleiben zurück.
Ergebnis:von Löslichkeit im Laufmittel und Haftung am Trägermaterial - ★9In 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
- Der Rf-Wert ist die Laufstrecke des Farbstoffs geteilt durch die des Laufmittels.
- Ein hoher Wert heißt: Der Farbstoff wandert weit.
- 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
Schritt für Schritt
- Ohne Akzeptor könnte kein weiteres Kohlenstoffdioxid gebunden werden.
- Aus Glycerinaldehydphosphat wird mit ATP Ribulose-1,5-bisphosphat zurückgebildet.
- Ohne Akzeptor könnte kein weiteres Kohlenstoffdioxid gebunden werden.
- Aus Glycerinaldehydphosphat wird mit ATP Ribulose-1,5-bisphosphat zurückgebildet.
AchtungÖkologische Gegenbegriffe vertauscht
Die Biozönose ist der See mit Wasser, Licht und Temperatur.
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
- ○10Wie 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
- Kohlenstoffdioxid wird an einen Akzeptor gebunden.
- Das ist die Fixierung.
Ergebnis:Fixierung - ●11Was liefern die Primärreaktionen insgesamt? Begründe die Wahl.
Lösung zeigen
- Licht treibt Elektronen vom Wasser zum NADP⁺.
- Dabei entstehen NADPH, ATP und als Nebenprodukt Sauerstoff.
- Glucose entsteht erst im Calvin-Zyklus.
Ergebnis:ATP, NADPH und Sauerstoff - ★12Welches Molekül wird bei den Primärreaktionen mit Elektronen aus dem Wasser reduziert? Begründe die Wahl.
Lösung zeigen
- Licht treibt Elektronen vom Wasser über die Fotosysteme.
- Am Ende nimmt NADP⁺ die Elektronen auf und wird zu NADPH.
Ergebnis:NADP⁺ zu 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
Schritt für Schritt
- Die Ameisen erhalten Nahrung.
- Die Blattläuse werden geschützt.
- Beide profitieren.
- Die Ameisen erhalten Nahrung.
- Die Blattläuse werden geschützt.
- Beide profitieren.
AchtungNutzen und Schaden der Partner falsch eingeordnet
Die Mistel betreibt Fotosynthese, also ist sie ein Symbiont.
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
- ○13Flechten bestehen aus einem Pilz und einer Alge. Die Alge liefert Zucker, der Pilz Wasser und Halt. Welche Beziehung ist das? Begründe die Wahl.So fängst du an:Beide Partner haben einen Vorteil.
Lösung zeigen
- Beide Partner haben einen Vorteil.
- Das ist eine Symbiose.
Ergebnis:Symbiose - ●14Wie unterscheiden sich Parasit und Räuber? Begründe die Wahl.
Lösung zeigen
- Beide haben einen Vorteil auf Kosten des anderen.
- Der Räuber tötet, der Parasit lebt meist länger vom lebenden Wirt.
Ergebnis:Der Parasit tötet seinen Wirt meist nicht, der Räuber tötet die Beute. - ★15Nach der Rückkehr der Wölfe meiden Hirsche offene Flächen an Flüssen. Welche Folge ist möglich? Begründe die Wahl.
Lösung zeigen
- Die Wölfe ändern das Verhalten der Hirsche.
- An den Ufern wird weniger gefressen.
- Junge Bäume und Sträucher wachsen nach.
Ergebnis:Ufergehölze wachsen nach, weil weniger verbissen wird.
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
Schritt für Schritt
- Viele Hasen bieten viel Nahrung.
- Die Luchse vermehren sich.
- Mehr Luchse fressen mehr Hasen, die Hasen werden weniger.
- Viele Hasen bieten viel Nahrung.
- Die Luchse vermehren sich.
- Mehr Luchse fressen mehr Hasen, die Hasen werden weniger.
AchtungRäuber und Beute ohne Verzögerung gedacht
Räuber und Beute werden immer gleichzeitig mehr und weniger.
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
- ○16Ein 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
- Beide werden gleich stark dezimiert.
- Nach der dritten Regel erholt sich die Beute schneller.
- Die Blattläuse nehmen zu.
Ergebnis:Die Blattläuse nehmen schneller wieder zu als die Marienkäfer. - ●17Die 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
- Die Gipfel der Luchse liegen hinter denen der Hasen.
- Das passt zur ersten Lotka-Volterra-Regel.
Ergebnis:als Räuber-Beute-Zyklus, die Luchse folgen den Hasen - ★18In einem Modell leben im Mittel 100 Beutetiere und 10 Räuber. Ein gutes Jahr bringt 160 Beutetiere. Was gilt langfristig für den Mittelwert der Beute? Begründe die Wahl.
Lösung zeigen
- Nach der zweiten Regel bleiben die Mittelwerte konstant.
- Ein gutes Jahr ist eine Schwankung um den Mittelwert.
Ergebnis:Er bleibt bei etwa 100.
7Ich kann Kohlenstoffkreislauf und Energiefluss im Nahrungsnetz erklären und Energieflüsse berechnen.
EntdeckenFrage
Wohin geht das Kohlenstoffdioxid, das die Menschheit ausstößt?
Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.
Auflösung
Etwa die Hälfte bleibt in der Luft. Ungefähr ein Viertel nehmen die Ozeane auf, knapp ein Drittel Pflanzen und Böden an Land. Der Rest der Rechnung ist noch unsicher.
MerkenKohlenstoff und Energie
Kohlenstoff kreist, Energie fließt nur in eine Richtung und geht als Wärme verloren.
Von Trophiestufe zu Trophiestufe gelangen nur etwa 10 Prozent weiter.
BeispielEnergiefluss berechnen
Schritt für Schritt
- Lebewesen bauen Nahrung in der Zellatmung ab.
- Ein großer Teil der Energie wird dabei als Wärme frei.
- Nur etwa 10 % stecken danach in neuer Körpermasse.
- Lebewesen bauen Nahrung in der Zellatmung ab.
- Ein großer Teil der Energie wird dabei als Wärme frei.
- Nur etwa 10 % stecken danach in neuer Körpermasse.
AchtungStoffkreislauf und Energiefluss verwechselt
Die Zersetzer geben die Energie an die Pflanzen zurück.
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
- ○19Die Produzenten eines Sees 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
- Etwa 10 % gelangen zur nächsten Stufe.
- 15.000 kJ · 0,1 = 1500 kJ
- Der Rest wird vor allem als Wärme abgegeben.
Ergebnis:etwa 1500 kJ - ●20Die Produzenten eines Buchenwalds enthalten 50.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Etwa 10 % gelangen zur nächsten Trophiestufe. Wie viel Energie erreicht die Konsumenten erster Ordnung?
Lösung zeigen
- Etwa 10 % gelangen zur nächsten Stufe.
- 50.000 kJ · 0,1 = 5000 kJ
- Der Rest wird vor allem als Wärme abgegeben.
Ergebnis:etwa 5000 kJ - ★21Eine Raupe frisst Blätter mit 100 kJ. 50 kJ scheidet sie mit dem Kot aus, 35 kJ setzt sie bei der Zellatmung frei. Wie viel Energie wird in Körpermasse eingebaut?
Lösung zeigen
- Aufgenommen: 100 kJ.
- Abzüglich Kot: 100 kJ − 50 kJ = 50 kJ.
- Abzüglich Zellatmung: 50 kJ − 35 kJ = 15 kJ.
Ergebnis:15 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
Schritt für Schritt
- Rinder bilden bei der Verdauung Methan.
- Methan ist ein starkes Treibhausgas.
- Rinder bilden bei der Verdauung Methan.
- Methan ist ein starkes Treibhausgas.
AchtungTreibhauseffekt und Ozonloch vermischt
Durch das Ozonloch kommt mehr Wärme auf die Erde.
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
- ○22Welche 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
- Vielfältige Lebensräume bieten vielen Arten Nahrung und Unterschlupf.
- Vernetzte Flächen erlauben Austausch zwischen Populationen.
Ergebnis:Blühflächen und vernetzte Grünflächen anlegen - ●23Warum werden trockengelegte Moore in Brandenburg wiedervernässt? Begründe die Wahl.
Lösung zeigen
- Im nassen Moor wird Torf kaum abgebaut.
- Im trockenen Moor zersetzen Mikroorganismen den Torf.
- Dabei wird Kohlenstoffdioxid frei.
Ergebnis:Nasse Moore speichern Kohlenstoff, trockene setzen ihn frei. - ★24Steigende Wassertemperaturen lassen Korallenriffe ausbleichen. Wie hängt das mit der Ökologie der Korallen zusammen? Begründe die Wahl.
Lösung zeigen
- Korallen leben in Symbiose mit Algen, die ihnen Zucker liefern.
- Bei zu hoher Temperatur stoßen sie die Algen ab.
- Ohne Algen verhungern sie auf Dauer.
Ergebnis:Die Symbiose mit Algen bricht unter Hitzestress zusammen.
Vermischte Übungen
Alles durcheinander – wie in der Arbeit. Überleg bei jeder Aufgabe zuerst: Welches Ziel ist das?
Üben
- ●25Ein Diagramm zeigt die Aktivität einer Art gegen die Temperatur. Welche Kurvenform ist zu erwarten? Begründe die Wahl.
Lösung zeigen
- Bei Kälte und bei Hitze ist die Aktivität gering.
- Dazwischen liegt ein Gipfel, das Optimum.
Ergebnis:eine Optimumkurve mit einem Gipfel - ●26Wie heißt der Lebensraum mit seinen abiotischen Faktoren, zum Beispiel ein See mit Wasser, Licht und Temperatur? Begründe die Wahl.
Lösung zeigen
- Abiotische Faktoren gehören zum Biotop.
- Die Lebewesen darin bilden die Biozönose.
Ergebnis:Biotop - ●27Bei 10 °C frisst eine Raupe 42 Milligramm Blatt je Stunde. Der Temperaturkoeffizient beträgt 3. Welcher Wert ist bei 20 °C zu erwarten?
Lösung zeigen
- Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 3.
- 42 · 3 = 126
- Bei 20 °C sind etwa 126 Milligramm je Stunde zu erwarten.
Ergebnis:126 Milligramm je Stunde - ●28Herbstlaub wird gelb und orange. Was passiert dabei mit den Blattfarbstoffen? Begründe die Wahl.
Lösung zeigen
- Der Baum baut das Chlorophyll ab und holt Stickstoff zurück.
- Die gelben Carotinoide waren schon vorher da.
- Ohne Grün werden sie sichtbar.
Ergebnis:Chlorophyll wird abgebaut, Carotinoide werden sichtbar. - ●29Wie heißen die Stapel aus Thylakoiden im Chloroplasten? Begründe die Wahl.
Lösung zeigen
- Thylakoide liegen wie Münzen gestapelt.
- Ein solcher Stapel heißt Granum, mehrere heißen Grana.
- Cristae sind die Falten der Mitochondrien.
Ergebnis:Grana - ●30Wie verläuft die Fotosyntheserate, wenn bei sonst gleichen Bedingungen nur das Licht stärker wird? Begründe die Wahl.
Lösung zeigen
- Bei wenig Licht begrenzt das Licht.
- Ab der Lichtsättigung begrenzt ein anderer Faktor, die Kurve wird flach.
Ergebnis:Die Rate steigt erst und erreicht dann ein Plateau.
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.
AchtungCO₂ verschwindet bei Verbrennung oder Atmung
Das Kohlenstoffdioxid aus der Kerze verschwindet im Glas.
Das Kohlenstoffdioxid aus der Kerze und aus der Atmung gelangt in die Luft. Pflanzen binden es bei der Fotosynthese wieder.
Kohlenstoff verschwindet nicht. Er wechselt seine Form: Aus Kohlenstoffdioxid wird Zucker, und bei Verbrennung oder Atmung wird er wieder zu Kohlenstoffdioxid.
AchtungPhysiologisches und ökologisches Optimum gleichgesetzt
Die Kiefer wächst im Moor, also liegt dort ihr Optimum.
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
Bei 60 °C ist die Reaktion 32-mal so schnell wie bei 10 °C.
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
Eidechsen sind wechselwarm, also immer kalt.
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
Im Stroma laufen die Lichtreaktionen.
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
Das Absorptionsspektrum zeigt, wie stark die Fotosynthese ist.
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
Die Dunkelreaktion läuft in der Nacht.
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
Die Pflanze spaltet Kohlenstoffdioxid und gibt den Sauerstoff ab.
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
Pflanzen machen Fotosynthese statt Zellatmung.
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
Mehr Licht steigert die Fotosynthese immer.
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
Die Nische des Waldkauzes ist das Astloch.
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
Von 20.000 kJ kommen 90 % an, also 18.000 kJ.
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
Wölfe gehören nicht in die Kulturlandschaft. Das ist eine Tatsache.
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
Ich kann Ökosystem, Biotop und Biozönose gliedern und Toleranzkurven mit ökologischer Potenz auswerten.
31Bei Art A reicht die Toleranzkurve für die Temperatur von 5 °C bis 30 °C, bei Art B von 12 °C bis 16 °C. Welche Art ist stenotherm? Begründe die Wahl.Lösung zeigen
Ergebnis:Art BIch kann den Einfluss von Temperatur und Licht auf Organismen erklären (RGT-Regel, homoiotherm, poikilotherm).
32Bei 15 °C atmet ein Grasfrosch 36-mal je Minute. Der Temperaturkoeffizient beträgt 3. Welcher Wert ist bei 25 °C zu erwarten?Lösung zeigen
Ergebnis:108 Atemzüge je MinuteIch kann Blattaufbau und Feinbau des Chloroplasten als Angepasstheit erläutern und Absorptions- und Wirkungsspektrum deuten (Chromatografie).
33Bei der Chromatografie von Blattfarbstoffen wandern die Farbstoffe verschieden weit. Wovon hängt das ab? Begründe die Wahl.Lösung zeigen
Ergebnis:von Löslichkeit im Laufmittel und Haftung am TrägermaterialIch kann Primär- und Sekundärreaktionen der Fotosynthese mit dem Calvin-Zyklus (Fixierung, Reduktion, Regeneration) erläutern und die Abhängigkeit der Fotosyntheserate von abiotischen Faktoren ableiten.
34Wo wird bei den Primärreaktionen Wasser gespalten? Begründe die Wahl.Lösung zeigen
Ergebnis:am Fotosystem II an der ThylakoidmembranIch kann intra- und interspezifische Beziehungen vergleichen: Konkurrenz, Parasitismus, Symbiose, Räuber-Beute.
35Welche Wirkung hat Konkurrenz auf beide beteiligten Arten? Begründe die Wahl.Lösung zeigen
Ergebnis:Beide haben einen Nachteil, weil die Ressource knapp ist.Ich kann ökologische Nische, Konkurrenzvermeidung und Konkurrenzausschluss erläutern und Räuber-Beute-Daten mit den Lotka-Volterra-Regeln deuten.
36Welche Population ist nach Lotka-Volterra im Mittel meist größer? Begründe die Wahl.Lösung zeigen
Ergebnis:die der BeuteIch kann Kohlenstoffkreislauf und Energiefluss im Nahrungsnetz erklären und Energieflüsse berechnen.
37Die Produzenten einer Berliner Brachfläche enthalten 24.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Etwa 10 % gelangen zur nächsten Trophiestufe. Wie viel Energie erreicht die Konsumenten erster Ordnung?Lösung zeigen
Ergebnis:etwa 2400 kJIch kann Folgen des anthropogenen Treibhauseffekts und Maßnahmen des Ökosystemmanagements beurteilen (Nachhaltigkeit, Biodiversität).
38Was 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
- Art A, weil sie stenök ist
- den Bereich, in dem die Art leben und sich fortpflanzen kann
- Konkurrenzstärkere Arten verdrängen sie von den mittleren Böden.
- 108 Atemzüge je Minute
- 108 Mikroliter je Stunde
- 21 Atemzüge je Minute
- die Fotosyntheserate bei Licht verschiedener Wellenlängen
- von Löslichkeit im Laufmittel und Haftung am Trägermaterial
- Der erste löst sich besser im Laufmittel und haftet weniger.
- Fixierung
- ATP, NADPH und Sauerstoff
- NADP⁺ zu NADPH
- Symbiose
- Der Parasit tötet seinen Wirt meist nicht, der Räuber tötet die Beute.
- Ufergehölze wachsen nach, weil weniger verbissen wird.
- Die Blattläuse nehmen schneller wieder zu als die Marienkäfer.
- als Räuber-Beute-Zyklus, die Luchse folgen den Hasen
- Er bleibt bei etwa 100.
- etwa 1500 kJ
- etwa 5000 kJ
- 15 kJ
- Blühflächen und vernetzte Grünflächen anlegen
- Nasse Moore speichern Kohlenstoff, trockene setzen ihn frei.
- Die Symbiose mit Algen bricht unter Hitzestress zusammen.
- eine Optimumkurve mit einem Gipfel
- Biotop
- 126 Milligramm je Stunde
- Chlorophyll wird abgebaut, Carotinoide werden sichtbar.
- Grana
- Die Rate steigt erst und erreicht dann ein Plateau.
- Art B
- 108 Atemzüge je Minute
- von Löslichkeit im Laufmittel und Haftung am Trägermaterial
- am Fotosystem II an der Thylakoidmembran
- Beide haben einen Nachteil, weil die Ressource knapp ist.
- die der Beute
- etwa 2400 kJ
- zusätzliche Treibhausgase wie Kohlenstoffdioxid und Methan