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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

Was gibt das Optimum einer Toleranzkurve an? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Das Optimum ist der Gipfel der Kurve.
  2. Der ganze Bereich ist die Potenz, die Grenzen sind die Toleranzgrenzen.
  1. Das Optimum ist der Gipfel der Kurve.
  2. Der ganze Bereich ist die Potenz, die Grenzen sind die Toleranzgrenzen.
Ergebnis:
den Wert des Faktors mit der größten Vitalität

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
    Wie heißt der Bereich einer Toleranzkurve, in dem eine Art gerade noch überlebt, aber kaum wächst und sich nicht fortpflanzt? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Am Rand der Kurve ist die Vitalität gering.
    Lösung zeigen
    1. Am Rand der Kurve ist die Vitalität gering.
    2. Dieser Bereich heißt Pessimum.
    Ergebnis:
    Pessimum
  2. ●2
    Eine Art hat für die Temperatur einen weiten, für den Salzgehalt einen engen Toleranzbereich. Wie ist sie einzuordnen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Potenz gilt immer für einen bestimmten Faktor.
    2. Für die Temperatur ist sie weit, für den Salzgehalt eng.
    Ergebnis:
    eurytherm, aber stenohalin
  3. ★3
    Steinfliegenlarven leben nur bei mehr als etwa 8 Milligramm Sauerstoff je Liter, rote Zuckmückenlarven auch bei unter 2 Milligramm. Ein Bach enthält nach einer Abwassereinleitung nur noch 4 Milligramm je Liter. Was ist zu erwarten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. 4 Milligramm liegen unter der Grenze der Steinfliegenlarven.
    2. Steinfliegenlarven sind für Sauerstoff stenök und fehlen.
    3. Zuckmückenlarven ertragen wenig Sauerstoff und bleiben.
    Ergebnis:
    Steinfliegenlarven fehlen, Zuckmückenlarven bleiben.

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

EntdeckenFrage

Wie viel weniger Nahrung braucht eine Eidechse als eine gleich schwere Maus?

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

Auflösung

Nur einen kleinen Bruchteil, oft weniger als ein Zehntel. Die Maus heizt ihren Körper ständig mit Stoffwechselwärme. Die Eidechse wärmt sich in der Sonne und spart diese Energie.

MerkenTemperatur und Licht

Je 10 °C mehr laufen Stoffwechselreaktionen etwa zwei- bis dreimal so schnell.

Das gilt nur im Toleranzbereich. Poikilotherme Tiere folgen der Umgebungstemperatur.

BeispielTemperatur und RGT-Regel

Bei 8 °C atmet ein Grasfrosch 30-mal je Minute. Der Temperaturkoeffizient beträgt 2. Welcher Wert ist bei 18 °C zu erwarten?
Schritt für Schritt
  1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 2.
  2. 30 · 2 = 60
  3. Bei 18 °C sind etwa 60 Atemzüge je Minute zu erwarten.
  1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 2.
  2. 30 · 2 = 60
  3. Bei 18 °C sind etwa 60 Atemzüge je Minute zu erwarten.
Ergebnis:
60 Atemzüge je Minute

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. ○4
    Welche Tiergruppen sind homoiotherm?
    So fängst du an:
    Nur Vögel und Säugetiere halten ihre Körpertemperatur mit Stoffwechselwärme konstant.
    Lösung zeigen
    1. Nur Vögel und Säugetiere halten ihre Körpertemperatur mit Stoffwechselwärme konstant.
    2. Fische, Amphibien und Reptilien sind poikilotherm.
    Ergebnis:
    Vögel und Säugetiere
  2. ●5
    Wie heißen Tiere, die ihre Körpertemperatur unabhängig von der Umgebung weitgehend konstant halten?
    Lösung zeigen
    1. Homoios heißt gleich.
    2. Die Körpertemperatur bleibt gleich: homoiotherm.
    Ergebnis:
    homoiotherm
  3. ★6
    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.

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

EntdeckenFrage

Warum werden Blätter im Herbst gelb?

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

Auflösung

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

MerkenBlatt und Chloroplast

Chlorophyll absorbiert vor allem blaues und rotes Licht.

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

BeispielAbsorptionsspektrum, Wirkungsspektrum, Chromatografie

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

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
    In welchen Bereichen des sichtbaren Lichts absorbiert Chlorophyll a am stärksten? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Das Absorptionsspektrum von Chlorophyll a hat zwei Gipfel.
    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
  2. ●8
    Welche Farbstoffe wandern bei der Chromatografie der Blattfarbstoffe meist am weitesten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Carotine lösen sich sehr gut im unpolaren Laufmittel.
    2. Carotine haften kaum am Trägermaterial.
    3. Carotine laufen fast mit der Laufmittelfront.
    Ergebnis:
    die orangegelben Carotine
  3. ★9
    Bei etwa 480 bis 500 Nanometern ist das Wirkungsspektrum höher, als die Absorption von Chlorophyll a erwarten lässt. Wie lässt sich das erklären? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Nur absorbiertes Licht kann wirken.
    2. Carotinoide und Chlorophyll b absorbieren in diesem Bereich.
    3. Beide leiten die Energie an Chlorophyll a weiter.
    Ergebnis:
    Carotinoide und Chlorophyll b absorbieren dort und geben Energie weiter.

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

EntdeckenFrage

Woher stammt der Sauerstoff, den wir einatmen?

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

Auflösung

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

MerkenFotosynthese

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

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

BeispielPrimärreaktionen und Calvin-Zyklus

Welches Molekül wird bei den Primärreaktionen mit Elektronen aus dem Wasser reduziert? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Licht treibt Elektronen vom Wasser über die Fotosysteme.
  2. Am Ende nimmt NADP⁺ die Elektronen auf und wird zu NADPH.
  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

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.

ÜbenJetzt du

  1. ○10
    Welche Aussage über Pflanzen trifft zu? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Pflanzenzellen haben Mitochondrien.
    Lösung zeigen
    1. Pflanzenzellen haben Mitochondrien.
    2. Die Zellatmung läuft immer.
    3. Im Licht kommt die Fotosynthese hinzu.
    Ergebnis:
    Pflanzen betreiben Tag und Nacht Zellatmung.
  2. ●11
    Wie heißt der Schritt des Calvin-Zyklus, in dem Kohlenstoffdioxid an Ribulose-1,5-bisphosphat gebunden wird? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Kohlenstoffdioxid wird an einen Akzeptor gebunden.
    2. Das ist die Fixierung.
    Ergebnis:
    Fixierung
  3. ★12
    Was liefern die Primärreaktionen insgesamt? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Licht treibt Elektronen vom Wasser zum NADP⁺.
    2. Dabei entstehen NADPH, ATP und als Nebenprodukt Sauerstoff.
    3. Glucose entsteht erst im Calvin-Zyklus.
    Ergebnis:
    ATP, NADPH und Sauerstoff

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

Knöllchenbakterien an Lupinenwurzeln binden Luftstickstoff und erhalten von der Pflanze Kohlenhydrate. Welche Beziehung ist das? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Die Pflanze erhält Stickstoffverbindungen.
  2. Die Bakterien erhalten Kohlenhydrate.
  3. Beide profitieren.
  1. Die Pflanze erhält Stickstoffverbindungen.
  2. Die Bakterien erhalten Kohlenhydrate.
  3. Beide profitieren.
Ergebnis:
Symbiose

AchtungNutzen und Schaden der Partner falsch eingeordnet

So nicht
Die Mistel betreibt Fotosynthese, also ist sie ein Symbiont.
So richtig
Die Mistel entzieht dem Baum Wasser und Mineralstoffe, ohne ihm zu nützen. Sie ist ein Halbparasit.

Schreib für beide Partner Plus oder Minus auf. Plus und Plus ist Symbiose, Minus und Minus Konkurrenz, Plus und Minus Parasitismus oder Räuber-Beute.

ÜbenJetzt du

  1. ○13
    Wie unterscheiden sich Parasit und Räuber? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Beide haben einen Vorteil auf Kosten des anderen.
    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.
  2. ●14
    Mykorrhizapilze versorgen Bäume mit Wasser und Mineralstoffen und erhalten Kohlenhydrate. Welche Beziehung liegt vor? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Baum erhält Wasser und Mineralstoffe.
    2. Der Pilz erhält Kohlenhydrate.
    3. Beide haben einen Vorteil: Symbiose.
    Ergebnis:
    Symbiose
  3. ★15
    Nach der Rückkehr der Wölfe meiden Hirsche offene Flächen an Flüssen. Welche Folge ist möglich? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Wölfe ändern das Verhalten der Hirsche.
    2. An den Ufern wird weniger gefressen.
    3. 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

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

AchtungRäuber und Beute ohne Verzögerung gedacht

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○16
    Welche Annahme liegt dem Lotka-Volterra-Modell zugrunde? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Das Modell betrachtet nur ein Räuber-Beute-Paar.
    Lösung zeigen
    1. Das Modell betrachtet nur ein Räuber-Beute-Paar.
    2. Andere Faktoren werden weggelassen.
    Ergebnis:
    Der Räuber hängt nur von einer Beute ab und umgekehrt.
  2. ●17
    Wie heißt die Zeitspanne, um die die Räuberkurve der Beutekurve folgt? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Gipfel der Räuber kommen später als die der Beute.
    2. Diese Verschiebung heißt Phasenverschiebung.
    Ergebnis:
    Phasenverschiebung
  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

In einem See enthalten die Produzenten 10.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Die Pflanzenfresser bauen davon 1000 kJ in ihre Körpermasse ein. Wie groß ist der ökologische Wirkungsgrad?
Schritt für Schritt
  1. Wirkungsgrad = Energie der oberen Stufe : Energie der unteren Stufe · 100 %
  2. 1000 kJ : 10.000 kJ = 0,1
  3. Das sind 10 %.
  1. Wirkungsgrad = Energie der oberen Stufe : Energie der unteren Stufe · 100 %
  2. 1000 kJ : 10.000 kJ = 0,1
  3. Das sind 10 %.
Ergebnis:
10 %

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
    Auf einer Berliner Brachfläche enthalten die Produzenten 50.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Die Pflanzenfresser bauen davon 2500 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. 2500 kJ : 50.000 kJ = 0,05
    3. Das sind 5 %.
    Ergebnis:
    5 %
  2. ●20
    Die Produzenten eines Sees enthalten 30.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Etwa 10 % gelangen zur nächsten Trophiestufe. Wie viel Energie erreicht die Konsumenten erster Ordnung?
    Lösung zeigen
    1. Etwa 10 % gelangen zur nächsten Stufe.
    2. 30.000 kJ · 0,1 = 3000 kJ
    3. Der Rest wird vor allem als Wärme abgegeben.
    Ergebnis:
    etwa 3000 kJ
  3. ★21
    Was ist die Nettoprimärproduktion?
    Lösung zeigen
    1. Die Produzenten binden Energie in der Fotosynthese: Bruttoprimärproduktion.
    2. Einen Teil veratmen sie selbst.
    3. Der Rest steht den Konsumenten zur Verfügung.
    Ergebnis:
    die Bruttoprimärproduktion abzüglich der Zellatmung der Produzenten

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.

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?

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
    Wie wirken Treibhausgase in der Atmosphäre? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Erde strahlt Wärme ab.
    2. Treibhausgase absorbieren diese Strahlung.
    3. Einen Teil geben sie zur Erde zurück.
    Ergebnis:
    Die Gase absorbieren Wärmestrahlung der Erde und strahlen einen Teil zurück.
  3. ★24
    Die Kohlenstoffdioxidkonzentration stieg von etwa 280 Millionstel vor der Industrialisierung auf etwa 420 Millionstel. Welche Aussage ist eine richtige Sachaussage? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Anstieg: 420 − 280 = 140.
    2. Bezogen auf den Ausgangswert: 140 : 280 = 0,5.
    3. Das sind 50 %. Ob das zu viel ist, ist ein Werturteil.
    Ergebnis:
    Der Anstieg beträgt rund 50 Prozent.

Vermischte Übungen

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

Üben

  1. ●25
    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
    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. ●26
    Eine Art erträgt nur geringe Schwankungen eines Umweltfaktors. Wie wird sie bezeichnet? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Steno heißt eng.
    2. Eine Art mit engem Toleranzbereich ist stenök.
    Ergebnis:
    stenök
  3. ●27
    Bei 15 °C verbraucht ein Regenwurm 60 Mikroliter Sauerstoff je Stunde. Der Temperaturkoeffizient beträgt 2. Welcher Wert ist bei 25 °C zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 2.
    2. 60 · 2 = 120
    3. Bei 25 °C sind etwa 120 Mikroliter je Stunde zu erwarten.
    Ergebnis:
    120 Mikroliter je Stunde
  4. ●28
    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.
  5. ●29
    Was transportiert das Xylem im Leitbündel des Blatts? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Xylem leitet von der Wurzel nach oben.
    2. Es transportiert Wasser und darin gelöste Mineralstoffe.
    Ergebnis:
    Wasser und Mineralstoffe
  6. ●30
    Wozu dient die Regenerationsphase des Calvin-Zyklus? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Ohne Akzeptor könnte kein weiteres Kohlenstoffdioxid gebunden werden.
    2. Aus Glycerinaldehydphosphat wird mit ATP Ribulose-1,5-bisphosphat zurückgebildet.
    Ergebnis:
    Der Akzeptor Ribulose-1,5-bisphosphat wird neu gebildet.

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-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.

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.

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.

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.

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
    Ein Diagramm zeigt die Aktivität einer Art gegen die Temperatur. Welche Kurvenform ist zu erwarten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    eine Optimumkurve mit einem Gipfel

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

    32
    Wie heißen Tiere, die ihre Körpertemperatur unabhängig von der Umgebung weitgehend konstant halten?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    homoiotherm

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

    33
    Was zeigt das Wirkungsspektrum der Fotosynthese? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    die Fotosyntheserate bei Licht verschiedener Wellenlängen

  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 lautet die Gesamtgleichung der Fotosynthese in Worten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    6 Kohlenstoffdioxid + 12 Wasser → Glucose + 6 Sauerstoff + 6 Wasser

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

    35
    Rehe und Rinder fressen auf derselben Weide Gras. Was gilt für ihre Beziehung? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    interspezifische Konkurrenz um Nahrung

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

    36
    Wie heißt die Zeitspanne, um die die Räuberkurve der Beutekurve folgt? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Phasenverschiebung

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

    37
    Die 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 kJ

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

    38
    Warum ist die Erwärmung von Gewässern für stenotherme Kaltwasserfische besonders gefährlich? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Warmes Wasser enthält weniger Sauerstoff, ihr Toleranzbereich ist eng.

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. Pessimum
  2. eurytherm, aber stenohalin
  3. Steinfliegenlarven fehlen, Zuckmückenlarven bleiben.
  4. Vögel und Säugetiere
  5. homoiotherm
  6. Bei 10 °C mehr steigt die Reaktionsgeschwindigkeit auf das Zwei- bis Dreifache.
  7. im blauvioletten und im roten Bereich
  8. die orangegelben Carotine
  9. Carotinoide und Chlorophyll b absorbieren dort und geben Energie weiter.
  10. Pflanzen betreiben Tag und Nacht Zellatmung.
  11. Fixierung
  12. ATP, NADPH und Sauerstoff
  13. Der Parasit tötet seinen Wirt meist nicht, der Räuber tötet die Beute.
  14. Symbiose
  15. Ufergehölze wachsen nach, weil weniger verbissen wird.
  16. Der Räuber hängt nur von einer Beute ab und umgekehrt.
  17. Phasenverschiebung
  18. Es vereinfacht stark, weil es nur Räuber und Beute betrachtet.
  19. 5 %
  20. etwa 3000 kJ
  21. die Bruttoprimärproduktion abzüglich der Zellatmung der Produzenten
  22. zusätzliche Treibhausgase wie Kohlenstoffdioxid und Methan
  23. Die Gase absorbieren Wärmestrahlung der Erde und strahlen einen Teil zurück.
  24. Der Anstieg beträgt rund 50 Prozent.
  25. Präferendum (Vorzugsbereich)
  26. stenök
  27. 120 Mikroliter je Stunde
  28. Die Chromatografie trennt das Farbstoffgemisch auf.
  29. Wasser und Mineralstoffe
  30. Der Akzeptor Ribulose-1,5-bisphosphat wird neu gebildet.
  31. eine Optimumkurve mit einem Gipfel
  32. homoiotherm
  33. die Fotosyntheserate bei Licht verschiedener Wellenlängen
  34. 6 Kohlenstoffdioxid + 12 Wasser → Glucose + 6 Sauerstoff + 6 Wasser
  35. interspezifische Konkurrenz um Nahrung
  36. Phasenverschiebung
  37. etwa 2400 kJ
  38. Warmes Wasser enthält weniger Sauerstoff, ihr Toleranzbereich ist eng.