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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

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  • Beispiel vorgerechnet, Schritt für Schritt
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○ 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
    Bei 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.
    So fängst du an:
    Art A erträgt 25 °C Spanne, Art B nur 4 °C.
    Lösung zeigen
    1. Art A erträgt 25 °C Spanne, Art B nur 4 °C.
    2. Der enge Bereich gehört zu Art B.
    3. Art B ist stenotherm.
    Ergebnis:
    Art B
  2. ●2
    Bei 18 °C wächst eine Wasserlinse am schnellsten. Wie heißt dieser Wert auf der Toleranzkurve? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Wert mit der größten Vitalität ist das Optimum.
    2. Die Potenz ist der ganze Bereich, das Pessimum sein Rand.
    Ergebnis:
    Optimum
  3. ★3
    Im 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
    1. Ohne Konkurrenz wächst die Kiefer auf mittleren Böden am besten: physiologisches Optimum.
    2. Im Freiland sind dort Buchen und andere Arten überlegen.
    3. 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

Bei 10 °C atmet ein Grasfrosch 48-mal je Minute. Der Temperaturkoeffizient beträgt 2. Welcher Wert ist bei 20 °C zu erwarten?
Schritt für Schritt
  1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 2.
  2. 48 · 2 = 96
  3. Bei 20 °C sind etwa 96 Atemzüge je Minute zu erwarten.
  1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 2.
  2. 48 · 2 = 96
  3. Bei 20 °C sind etwa 96 Atemzüge je Minute zu erwarten.
Ergebnis:
96 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
    Wie heißen Tiere, die ihre Körpertemperatur unabhängig von der Umgebung weitgehend konstant halten?
    So fängst du an:
    Homoios heißt gleich.
    Lösung zeigen
    1. Homoios heißt gleich.
    2. Die Körpertemperatur bleibt gleich: homoiotherm.
    Ergebnis:
    homoiotherm
  2. ●5
    Bei 15 °C frisst eine Raupe 36 Milligramm Blatt 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. 36 · 2 = 72
    3. Bei 25 °C sind etwa 72 Milligramm je Stunde zu erwarten.
    Ergebnis:
    72 Milligramm je Stunde
  3. ★6
    Warum brauchen Säugetiere viel mehr Nahrung als gleich schwere Reptilien?
    Lösung zeigen
    1. Homoiotherme erzeugen ständig Wärme.
    2. Dafür bauen sie viel Nahrung in der Zellatmung ab.
    3. Poikilotherme sparen diese Energie.
    Ergebnis:
    Säugetiere halten die Körpertemperatur mit Stoffwechselwärme konstant.

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

Wozu dient die Chromatografie der Blattfarbstoffe? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Der grüne Extrakt ist ein Gemisch.
  2. Die Chromatografie trennt ihn in einzelne Banden.
  1. Der grüne Extrakt ist ein Gemisch.
  2. Die Chromatografie trennt ihn in einzelne Banden.
Ergebnis:
Die Chromatografie trennt das Farbstoffgemisch auf.

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 welchem Bereich liegt das sichtbare Licht, das Pflanzen für die Fotosynthese nutzen? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Das sichtbare Licht reicht etwa von 400 bis 700 Nanometern.
    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
  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 nimmt im Calvin-Zyklus das Kohlenstoffdioxid auf? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Der Akzeptor hat fünf Kohlenstoffatome.
  2. Es ist Ribulose-1,5-bisphosphat.
  1. Der Akzeptor hat fünf Kohlenstoffatome.
  2. Es ist Ribulose-1,5-bisphosphat.
Ergebnis:
Ribulose-1,5-bisphosphat

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 Produkte der Primärreaktionen werden im Calvin-Zyklus gebraucht? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Die Primärreaktionen liefern ATP und NADPH.
    Lösung zeigen
    1. Die Primärreaktionen liefern ATP und NADPH.
    2. Der Calvin-Zyklus braucht beide für Reduktion und Regeneration.
    Ergebnis:
    ATP und NADPH
  2. ●11
    Woher stammt der Sauerstoff, den Pflanzen bei der Fotosynthese abgeben? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Am Fotosystem II wird Wasser gespalten.
    2. Dabei entstehen Elektronen, Protonen und Sauerstoff.
    Ergebnis:
    aus der Spaltung von Wasser
  3. ★12
    Ruben und Kamen gaben Algen Wasser mit schwerem Sauerstoff. Wo fand sich der markierte Sauerstoff wieder? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Markiert war nur der Sauerstoff im Wasser.
    2. Er tauchte im abgegebenen Sauerstoffgas auf.
    3. Der Sauerstoff der Fotosynthese stammt aus dem Wasser.
    Ergebnis:
    im abgegebenen 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

Ameisen schützen Blattläuse vor Fressfeinden und nehmen deren Honigtau auf. Welche Beziehung liegt vor? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Die Ameisen erhalten Nahrung.
  2. Die Blattläuse werden geschützt.
  3. Beide profitieren.
  1. Die Ameisen erhalten Nahrung.
  2. Die Blattläuse werden geschützt.
  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
    Fuchs und Mäusebussard jagen beide Feldmäuse. Welche Beziehung besteht zwischen Fuchs und Bussard? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Zwei verschiedene Arten nutzen dieselbe Nahrung.
    Lösung zeigen
    1. Zwei verschiedene Arten nutzen dieselbe Nahrung.
    2. Das ist interspezifische Konkurrenz.
    Ergebnis:
    interspezifische Konkurrenz
  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
    Junge Kiefern stehen dicht, und viele sterben ab. Welche Beziehung wirkt hier, und welche Folge hat sie? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Alle Bäume gehören zur selben Art.
    2. Die Kiefern konkurrieren um Licht, Wasser und Mineralstoffe.
    3. Die schwächeren sterben, die Dichte sinkt.
    Ergebnis:
    intraspezifische Konkurrenz, sie verringert die Dichte

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

Die Fellzahlen von Luchs und Schneehase in Kanada schwanken in einem Takt von etwa zehn Jahren. Wie wird das häufig gedeutet? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Die Gipfel der Luchse liegen hinter denen der Hasen.
  2. Das passt zur ersten Lotka-Volterra-Regel.
  1. Die Gipfel der Luchse liegen hinter denen der Hasen.
  2. Das passt zur ersten Lotka-Volterra-Regel.
Ergebnis:
als Räuber-Beute-Zyklus, die Luchse folgen den Hasen

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
    In einem Jahr gibt es sehr viele Schneehasen. Was ist nach Lotka-Volterra für die folgenden Jahre zu erwarten? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Viele Hasen bieten viel Nahrung.
    Lösung zeigen
    1. Viele Hasen bieten viel Nahrung.
    2. Die Luchse vermehren sich.
    3. Mehr Luchse fressen mehr Hasen, die Hasen werden weniger.
    Ergebnis:
    Die Zahl der Luchse steigt, danach sinkt die der Hasen.
  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
    In 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
    1. Nach der zweiten Regel bleiben die Mittelwerte konstant.
    2. 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

Die Produzenten einer Wiese enthalten 20.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Etwa 10 % gelangen zur nächsten Trophiestufe. Wie viel Energie erreicht die Konsumenten erster Ordnung?
Schritt für Schritt
  1. Etwa 10 % gelangen zur nächsten Stufe.
  2. 20.000 kJ · 0,1 = 2000 kJ
  3. Der Rest wird vor allem als Wärme abgegeben.
  1. Etwa 10 % gelangen zur nächsten Stufe.
  2. 20.000 kJ · 0,1 = 2000 kJ
  3. Der Rest wird vor allem als Wärme abgegeben.
Ergebnis:
etwa 2000 kJ

AchtungStoffkreislauf und Energiefluss verwechselt

So nicht
Die Zersetzer geben die Energie an die Pflanzen zurück.
So richtig
Die Zersetzer geben Mineralstoffe und Kohlenstoffdioxid zurück. Die Energie geht als Wärme verloren.

Stoffe kreisen, Energie nicht. Pflanzen bekommen ihre Energie immer neu aus dem Licht.

ÜbenJetzt du

  1. ○19
    Die Produzenten einer Berliner Brachfläche enthalten 12.000 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. 12.000 kJ · 0,1 = 1200 kJ
    3. Der Rest wird vor allem als Wärme abgegeben.
    Ergebnis:
    etwa 1200 kJ
  2. ●20
    Auf einer Wiese enthalten die Produzenten 20.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Die Pflanzenfresser bauen davon 1000 kJ in ihre Körpermasse ein. Wie groß ist der ökologische Wirkungsgrad?
    Lösung zeigen
    1. Wirkungsgrad = Energie der oberen Stufe : Energie der unteren Stufe · 100 %
    2. 1000 kJ : 20.000 kJ = 0,05
    3. Das sind 5 %.
    Ergebnis:
    5 %
  3. ★21
    Die Produzenten einer Berliner Brachfläche enthalten 36.000 kJ je Quadratmeter und Jahr. Je Trophiestufe gelangen etwa 10 % weiter. Wie viel Energie erreicht die Konsumenten zweiter Ordnung?
    Lösung zeigen
    1. Konsumenten erster Ordnung: 36.000 kJ · 0,1 = 3600 kJ
    2. Konsumenten zweiter Ordnung: 3600 kJ · 0,1 = 360 kJ
    3. Insgesamt kommt etwa 1 % an.
    Ergebnis:
    etwa 360 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

Was verstärkt den anthropogenen Treibhauseffekt? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Der Mensch setzt zusätzliche Treibhausgase frei.
  2. Diese Gase halten mehr Wärmestrahlung in der Atmosphäre zurück.
  1. Der Mensch setzt zusätzliche Treibhausgase frei.
  2. Diese Gase halten mehr Wärmestrahlung in der Atmosphäre zurück.
Ergebnis:
zusätzliche Treibhausgase wie Kohlenstoffdioxid und Methan

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.

ÜbenJetzt du

  1. ○22
    Welches Gas trägt neben Kohlenstoffdioxid stark zum anthropogenen Treibhauseffekt bei, zum Beispiel aus der Rinderhaltung? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Rinder bilden bei der Verdauung Methan.
    Lösung zeigen
    1. Rinder bilden bei der Verdauung Methan.
    2. Methan ist ein starkes Treibhausgas.
    Ergebnis:
    Methan
  2. ●23
    Was versteht man unter Biodiversität? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Biodiversität hat drei Ebenen.
    2. Genetische Vielfalt, Artenvielfalt und Vielfalt der Ökosysteme.
    Ergebnis:
    die Vielfalt der Gene, der Arten und der Ökosysteme
  3. ★24
    Auf einer Berliner Brachfläche leben geschützte Zauneidechsen. Dort sollen Wohnungen gebaut werden. Welche Lösung entspricht dem Prinzip der Nachhaltigkeit am ehesten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Nachhaltig heißt: Bedürfnisse heute erfüllen, ohne die Lebensgrundlagen zu zerstören.
    2. Ein Ersatzlebensraum muss vorher funktionieren.
    3. Ohne passenden Lebensraum überleben umgesetzte Eidechsen schlecht.
    Ergebnis:
    Vor dem Bau gleichwertigen, verbundenen Lebensraum schaffen

Vermischte Übungen

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

Üben

  1. ●25
    Eine Art hat für die Temperatur einen weiten, für den Salzgehalt einen engen Toleranzbereich. Wie ist sie einzuordnen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Potenz gilt immer für einen bestimmten Faktor.
    2. Für die Temperatur ist sie weit, für den Salzgehalt eng.
    Ergebnis:
    eurytherm, aber stenohalin
  2. ●26
    Eine Art erträgt große Schwankungen eines Umweltfaktors. Wie wird sie bezeichnet? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Eury heißt weit.
    2. Eine Art mit weitem Toleranzbereich ist euryök.
    Ergebnis:
    euryök
  3. ●27
    Bei 15 °C verbraucht ein Regenwurm 30 Mikroliter Sauerstoff je Stunde. Der Temperaturkoeffizient beträgt 3. Welcher Wert ist bei 25 °C zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. Die Temperatur steigt um 10 °C, also einmal mal 3.
    2. 30 · 3 = 90
    3. Bei 25 °C sind etwa 90 Mikroliter je Stunde zu erwarten.
    Ergebnis:
    90 Mikroliter je Stunde
  4. ●28
    Ein Blattfarbstoff-Extrakt wird mit weißem Licht durchstrahlt, danach zerlegt ein Prisma das Licht. Welche Bereiche erscheinen dunkel? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Dunkel erscheinen die Farben, die absorbiert wurden.
    2. Chlorophyll absorbiert Blau und Rot.
    Ergebnis:
    Blau und Rot
  5. ●29
    Wo liegen bei den meisten Laubblättern die meisten Spaltöffnungen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Unterseite ist schattiger und kühler.
    2. Dort verdunstet weniger Wasser durch die Spaltöffnungen.
    Ergebnis:
    in der unteren Epidermis
  6. ●30
    Welche Aussage über Pflanzen trifft zu? Begründe die Wahl.
    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.

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.

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
    Eine Toleranzkurve reicht von 0 °C bis 40 °C. Was gilt außerhalb dieses Bereichs? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Die Art kann dort auf Dauer nicht überleben.

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

    32
    Was besagt die RGT-Regel?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Bei 10 °C mehr steigt die Reaktionsgeschwindigkeit auf das Zwei- bis Dreifache.

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

    33
    Warum wird die Startlinie bei der Chromatografie mit Bleistift und nicht mit Filzstift gezogen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Graphit löst sich nicht im Laufmittel und verfälscht nichts.

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

    34
    Welches Enzym bindet im Calvin-Zyklus Kohlenstoffdioxid? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Rubisco

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

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

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

    36
    Was besagt die zweite Lotka-Volterra-Regel? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Die Mittelwerte beider Populationen bleiben langfristig konstant.

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

    37
    Wohin geht der größte Teil der Energie, die eine Trophiestufe aufnimmt?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Die Energie wird bei der Zellatmung als Wärme abgegeben.

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

    38
    Welche Folge der Erwärmung lässt sich an Pflanzen in Mitteleuropa beobachten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Viele Arten blühen früher im Jahr als vor 50 Jahren.

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 B
  2. Optimum
  3. Konkurrenzstärkere Arten verdrängen sie von den mittleren Böden.
  4. homoiotherm
  5. 72 Milligramm je Stunde
  6. Säugetiere halten die Körpertemperatur mit Stoffwechselwärme konstant.
  7. etwa zwischen 400 und 700 Nanometern
  8. die orangegelben Carotine
  9. Carotinoide und Chlorophyll b absorbieren dort und geben Energie weiter.
  10. ATP und NADPH
  11. aus der Spaltung von Wasser
  12. im abgegebenen Sauerstoff
  13. interspezifische Konkurrenz
  14. Parasitismus
  15. intraspezifische Konkurrenz, sie verringert die Dichte
  16. Die Zahl der Luchse steigt, danach sinkt die der Hasen.
  17. Die Räuber werden mit Verzögerung ebenfalls seltener.
  18. Er bleibt bei etwa 100.
  19. etwa 1200 kJ
  20. 5 %
  21. etwa 360 kJ
  22. Methan
  23. die Vielfalt der Gene, der Arten und der Ökosysteme
  24. Vor dem Bau gleichwertigen, verbundenen Lebensraum schaffen
  25. eurytherm, aber stenohalin
  26. euryök
  27. 90 Mikroliter je Stunde
  28. Blau und Rot
  29. in der unteren Epidermis
  30. Pflanzen betreiben Tag und Nacht Zellatmung.
  31. Die Art kann dort auf Dauer nicht überleben.
  32. Bei 10 °C mehr steigt die Reaktionsgeschwindigkeit auf das Zwei- bis Dreifache.
  33. Graphit löst sich nicht im Laufmittel und verfälscht nichts.
  34. Rubisco
  35. interspezifische Konkurrenz
  36. Die Mittelwerte beider Populationen bleiben langfristig konstant.
  37. Die Energie wird bei der Zellatmung als Wärme abgegeben.
  38. Viele Arten blühen früher im Jahr als vor 50 Jahren.