NATURA 7 10 - Lösungen - Biologie G9-Ausgabe Nordrhein-Westfalen - Ernst Klett Verlag
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NATURA 7 – 10
Biologie G9-Ausgabe
Nordrhein-Westfalen
Horst Bickel
Tim Lang
Ursula Riemer
Matthias Stiehm
Lösungen
Ernst Klett Verlag
Stuttgart Leipzig5 4 3 2 1 1. Auflage 1 | 25 24 23 22 21 20 Alle Drucke dieser Auflage sind unverändert und können im Unterricht nebeneinander verwendet werden. Die letzte Zahl bezeichnet das Jahr des Druckes. Das Werk und seine Teile sind urheberrechtlich geschützt. Jede Nutzung in anderen als den gesetzlich zugelassenen Fällen bedarf der vorherigen schriftlichen Einwilligung des Verlages. Hinweis § 60 a UrhG: Weder das Werk noch seine Teile dürfen ohne eine solche Einwilligung eingescannt und in ein Netzwerk eingestellt werden. Dies gilt auch für Intranets von Schulen und sonstigen Bildungseinrichtungen. Fotomechanische oder andere Wiedergabeverfahren nur mit Genehmigung des Verlages. © Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart 2020. Alle Rechte vorbehalten. www.klett.de Das vorliegende Material dient ausschließlich gemäß § 60b UrhG dem Einsatz im Unterricht an Schulen. Autorinnen und Autoren: Dr. Horst Bickel, Tim Lang, Ursula Riemer, Matthias Stiehm Entstanden in Zusammenarbeit mit dem Projektteam des Verlages. Illustrationen: Wolfgang Herzig, Essen; Steffen Jähde, Sundhagen; Jörg Mair, München; Otto Nehren, Achern; Bettina Reich, Zwenkau/Leipzig; Jürgen Wirth, Dreieich A15144-04954101
Methoden
Methode: Naturwissenschaftlich arbeiten (Seite 6/7)
1 Skizziere anhand des Textes die Vorgehensweise von Metschnikoff analog zu Abb. 2. Formuliere dabei die Beobachtung, wis-
senschaftliche Fragestellung un die Hypothese.
Beobachtung: Farbstoffpartikel werden von beweglichen Zellen aufgefressen → naturwissenschaftliche Fragestellung: Sind die
beweglichen Zellen für die Entfernung von Fremdkörpern aus dem Körper verantwortlich? → Hypothese: Die beweglichen Zellen
sind für die Entfernung von Fremdkörpern verantwortlich! → Planung und Durchführung eines Experiments: Rosenstacheln
werden in Seesterne gestochen und die Einstichstelle wird einen Tag später mit dem Mikroskop betrachtet → Daten, Bilder,
Messwerte: Es sind viele bewegliche Zellen um den Rosenstachel versammelt, die ihn teilweise auflösen → Daten bestätigen die
Vermutung → Aufstellen einer weiteren Hypothese: „Fresszellen“ gibt es auch in anderen Organismen → Planung und Durchfüh-
rung eines Experiments: Süßwasserkrebse werden mit Pilzsporen infiziert → Daten, Bilder, Messwerte: Pilzsporen werden durch
Fresszellen vollständig vernichtet → Bestätigung der Hypothese → Aufstellen einer Theorie: Fresszellen sind für die Abwehr von
Krankheitserregern verantwortlich.
2 Formuliere zu den Beobachtungen aus dem Alltag naturwissenschaftliche Fragestellungen und Hypothesen und plane ge
eignete Experimente um die Hypothesen zu überprüfen.
Individuelle Lösungen, je nach Fragestellung müssen die Hypothesen und Experimente konstruiert werden. Fragestellungen könn-
ten so aussehen:
Werden die Grashalme gelb, weil sie kein Wasser mehr bekommen? Werden die Grashalme gelb, weil kein Licht mehr zu ihnen
durchdringt? Werden Grashalme gelb, weil es unter dem Plastikteller zu warm wird?
Ist das Gemüse nach der Zubereitung in Bayern blau, weil dort anstatt des Essigs Natron verwendet wird?
Methode: Modelle nutzen und entwickeln (Seite 8/9)
1 Erläutere, ob Model-Models im biologischen Sinn als Modell verstanden werden können.
Mannequins repräsentieren einer Theorie von idealisierten Körpermaßen, damit ist ihre Eigenschaft als Mannequin also vom
Menschen konstruiert. Anders als biologische Modelle dienen sie aber nicht dem Verständnis eines biologischen Phänomens son-
dern der Präsentation von Garderobe. In ihrer Entstehung ähneln Mannequins also biologischen Modellen, in der Funktion jedoch
nicht.
2 Nenne Eigenschaften der Röhrenblüte, die das Modell (Abb. 2) von ihr nicht enthält.
Duft, konkrete Farbe, Materialbeschaffenheit, Konsistenz des Materials stellen Eigenschaften des Originals dar, die das Modell
nicht enthält.
3 Beschreibe und vergleiche das Diagramm aus dem Simulationsexperiment (Abb. 4) mit dem Diagramm aus dem realen Expe-
riment (Abb. 6).
zu Abb. 4: Die Populationsgrößen von Beute und Räuber schwanken mit der Zeit auf und ab mit regelmäßigen Abständen. Die
Räuberpopulation erreicht nicht den gleichen Maximalwert wie die Beutepopulation und folgt der Beutepopulation in ihren
Schwankungen zeitversetzt.
zu Abb. 5: Es sind auch hier Schwankungen der Räuber- und Beutepopulation zu erkennen. Allerdings sind die erreichten Maximal-
werte sehr unterschiedlich und die Räuberpopulation folgt der Beutepopulation in ihren Schwankungen nicht immer zeitversetzt.
4 Erläutere, welche Faktoren in dem Simulationsexperiment nicht berücksichtigt wurden, die jedoch in der freien Natur eine
Rolle spielen könnten.
Im Simulationsexperiment wurde z. B. nicht berücksichtigt, dass die Räuber auch noch andere Beutetiere als Nahrungsquelle
haben können. Außerdem wurden vermutlich andere Umwelteinflüsse, wie z. B. starke Hitze oder große Kälte, nicht berücksichtigt,
die zum Tod von Räuber oder Beute geführt haben könnten. Weiterhin könnten Krankheiten den Bestand von Räuber oder Beute
dezimieren.
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Nordrhein-Westfalen, LösungenMethode: Diagramme darstellen und auswerten (Seite 10/11)
1 Beschreibe das Säulendiagramm in Abb. 3 entsprechend der Anleitung auf dieser Seite.
Das Diagramm zeigt die Anzahl der in den Jahren 2008 bis 2012 in deutschen Zoos geborenen Elefanten. Dabei liegt die An-
zahl der Afrikanischen Elefanten zwischen null und drei Tieren, die der Asiatischen Elefanten zwischen zwei und sieben Tieren.
Insgesamt ist trotz Schwankungen zu erkennen, dass die Geburtenanzahl der Afrikanischen Elefanten ab- und die der Asiatischen
Elefanten zunimmt.
2 Erläutere, wie im Balkendiagramm (Abb. 4) rasch die Gesamtzahl aller Elefantengeburten in deutschen Zoos abgelesen wer-
den kann.
Die Balkenlänge (blauer und orangener Anteil zusammengenommen) ergibt die Anzahl aller Elefantengeburten in einem Jahr.
3 Recherchiere, was mit „Bevölkerungspyramide“ gemeint ist. Begründe, warum dieser Diagrammtyp für die Darstellung beson-
ders geeignet ist.
Dabei wird der Anteil der Menschen eines bestimmten Alters an der Gesamtbevölkerung (bzw. in anderer Darstellungsweise ihre
absolute Zahl) dargestellt. Durch die Darstellungsweise lassen sich die Daten für beide Geschlechter gesondert aufführen.
4 In einem Zoo sollen die Besucherzahlen am Pinguinbecken, am Eisbärgehege und bei den Bisons ermittelt und in einem
Diagramm dargestellt werden. Begründe die Auswahl des Diagrammtyps.
Da es für die jeweiligen Stationen keine Zwischenwerte gibt (etwa halb Pinguinbecken, halb Eisbärgehege) eignet sich für die
Datendarstellung das Säulendiagramm, das Liniendiagramm ist dagegen weniger geeignet.
Methode: Vorträge vorbereiten und halten (Seite 12/13)
1 Beschreibe und vergleiche die Wirkung der beiden Fotos in Abb. 4, wenn sie zu Beginn des Vortrags gezeigt werden.
Das linke Bild zeigt den Waschbären in einer natürlichen Umgebung und ist daher in seiner Wirkung eher neutral. Das rechte Bild
motiviert dagegen stärker, sich mit dem Thema Waschbären zu beschäftigen, da es das Tier in einer ungewohnten Umgebung
zeigt.
2 Erstelle eine mögliche Fragestellung und eine Gliederung zum Thema „Wildtiere in Deutschland”.
Mögliche Fragestellungen:
• Haben Wölfe, Luchse, Wisente und Bären eine Zukunft in Deutschland?
• Welche Lebensräume für Wildtiere finden sich in Deutschland?
• Wie kann man Konflikte mit Wildtieren in einem dicht besiedelten Land wie Deutschland lösen?
Mögliche Gliederung:
1. Einstieg: Wolf (oder anderes Wildtier) in Nähe einer Siedlung (Foto und Fragestellung)
2. Definition Wildtier
3. Übersicht über in Deutschland lebende Wildtiere und ihre ökologischen Ansprüche
4. Beispiele und Vertiefung (z. B. Wolf, Biber, Wisent)
5. Bezug zur Fragestellung und zusammenfassendes Fazit
3 Entwirf einen möglichen Vortragsanfang für das Thema „Wildtiere in Deutschland”.
individuelle Lösung
4 Erstelle anhand der Hinweise auf dieser Doppelseite eine übersichtliche Checkliste für einen gelungenen Vortrag und disku-
tiere sie mit deinen Mitschülerinnen und Mitschülern.
individuelle Lösung
Methode: Aufgaben bearbeiten (Seite 14/15)
1 Bearbeite die Aufgaben auf dieser Doppelseite. Achte dabei auf die Operatoren und beachte auch die anderen Tipps im Kas-
ten.
Nenne die Kennzeichen aller Lebewesen.
Fortpflanzung und Entwicklung, Wachstum, Reizbarkeit, Bewegung, Stoffwechsel, Aufbau aus Zellen
Beschrifte das Gebiss einer Katze.
Schneidezähne, Eckzähne, vordere Backenzähne, hintere Backenzähne
Beschreibe den Beutefang einer Katze.
Die Katze schleicht sich langsam, lautlos (mit eingezogenen Krallen) und tief geduckt an das Beutetier an. Blitzschnell drückt sich
die Katze mit den Hinterbeinen vom Boden ab und springt auf die Beute. Beim Sprung fährt sie die Krallen der Vorderpfoten aus
und ergreift damit die Beute.
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Nordrhein-Westfalen, LösungenVergleiche das Gebiss von Hund und Katze (Abb. 2).
Gemeinsamkeiten: Raubtiergebiss mit kleinen Schneidezähnen, spitzen Eckzähnen (Fangzähnen) und Reißzähnen
Unterschiede: Hund: 42 Zähne (oben: 3 Schneidezähne, 1 Eckzahn, 4 vordere, 2 hintere Backenzähne; unten: 3 Schneidezähne, 1
Eckzahn, 4 vordere, 3 hintere Backenzähne); Katze: 30 Zähne (oben: 3 Schneidezähne, 1 Eckzahn, 3 vordere, 1 hinterer Backen-
zahn; unten: 3 Schneidezähne, 1 Eckzahn, 2 vordere, 1 hinterer Backenzahn)
Definiere die Begriffe „Winterruhe“ und „Winterschlaf“.
„Winterruhe“: Zustand von Säugetieren, in dem sie in der kalten Jahreszeit wenig Energie verbrauchen. Die Winterruhe ist gekenn-
zeichnet durch geringe Aktivität, Verlangsamung von Herzschlag und Atmung sowie einer geringfügigen Absenkung der Körper-
temperatur. Die Tiere wachen jedoch mehrfach auf, um Nahrung zu sich zu nehmen.
„Winterschlaf“: Zustand von Säugetieren (und einer Vogelart), in dem sie nur sehr wenig Energie benötigen, um den nahrungsar-
men Winter zu überstehen. Die Körpertemperatur wird stark abgesenkt und bis zu einem gewissen Punkt an die Umgebungstem-
peratur angepasst. Herzschlag und Atmung sind stark verlangsamt. Manche Winterschläfer wachen zwischendurch auf, jedoch
ohne Nahrung aufzunehmen, sie zehren von ihren Fettreserven.
Erläutere die im Diagramm (Abb. 3) dargestellten Messwerte.
Das Diagramm zeigt die Umgebungstemperatur und die Körpertemperatur eines Feldhamsters in den Monaten November bis
April. Die Umgebungstemperatur liegt zwischen 8 °C und 2 °C. Während die Körpertemperatur des Feldhamsters davor und danach
bei etwa 37 °C liegt, schwankt sie ab Mitte November bis Anfang April periodisch zwischen etwa 37 °C und 10 °C bis 5 °C. Der
Feldhamster hält Winterschlaf und senkt Körpertemperatur und Stoffwechsel ab. Etwa fünfmal im Monat wacht er auf, in diesen
Phasen erhöht sich die Körpertemperatur auf 37 °C.
Erläutere, wie Eisbären an das Leben in der Arktis angepasst sind.
Der Eisbär hat einen dichten Pelz mit der darunter liegenden dicken Fettschicht. Dies hält ihn warm. Eisbären haben ein helles
Fell. Dadurch können sie einfallendes Sonnenlicht gut in Wärmeenergie umwandeln. Ihre hohlen, durchsichtigen Haare leiten die
Wärme auf eine tiefschwarze Haut, die die Wärme gut aufnimmt.
Bewerte die Haltung von Hennen in Legebatterien.
Pro: geringere Kosten pro Ei, geringerer Arbeitsaufwand, geringerer Platzbedarf pro Huhn
Contra: keine artgerechte Haltung
eigenes Urteil: individuelle Lösung
2 Formuliere zu einem Thema deiner Wahl drei Aufgaben mit unterschiedlichen Operatoren und schreibe dazu jeweils eine
Musterlösung.
individuelle Lösung
3 Tauscht die Aufgaben untereinander aus, bearbeitet die Aufgaben und vergleicht dann eure Lösung mit der Musterlösung.
Diskutiert Unterschiede.
individuelle Lösung
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Nordrhein-Westfalen, Lösungen1 Ökologie und Naturschutz
1. 1 Ökosysteme haben viel gemeinsam
Lebewesen und ihre Umwelt (Seite 20/21)
0 1 Recherchiere, wie Blässhühner aussehen und erstelle einen kurzen Steckbrief.
Lebensraum: Teiche, Seen mit Ufervegetation; Fortpflanzung: Paarungszeit März bis Juli, 4 bis 12 Eier, schwimmende Nester, Brut-
zeit ca. 23 Tage; Größe: 36 bis 45 cm; Gewicht: ca. 700 bis 880 g; Nahrung: kleine Fische, Muscheln, Insekten, Pflanzen; Aussehen:
schwarzes Gefieder, weiße Stirnplatte und weißer Schnabel, große Füße mit Schwimmlappen an den Zehen. Angepasst sind sie
durch die großen Füße und die Schwimmlappen. Diese ermöglichen ihnen eine gute Schwimmtechnik und das „Laufen auf dem
Wasser“, das meist zu Verteidigung des Geleges oder der Jungtiere genutzt wird.
$ 2 Fasse die abiotischen Umweltfaktoren von Mond und Erde in einer Tabelle zusammen. Erläutere daran die Bedeutung für die
Existenz von Lebewesen.
siehe Tabelle
Umwelt Mond Erde Bedeutung für Lebewesen
faktor
Wasser Wasser im Laufe eines Tages tiefgefro- 70 % der Erde mit Wasser bedeckt; der Lebewesen bestehen zu ca. 70 % aus
ren oder als Wasserdampf verdampft größte Teil ist flüssig Wasser; flüssiges Wasser wird von
ihnen aufgenommen
Atmosphäre keine Atmosphäre liegt als Gasschicht um die Erde; wichtig für die Atmung und als Schutz
besteht aus Stickstoff, Sauerstoff, Was- vor UV- und Röntgenstrahlung
serdampf und Kohlenstoffdioxid
Temperatur schwankt zwischen +130 °C am Tag und geringe Schwankungen im Tagesver- in den Zellen der Lebewesen würde das
−160 °C in der Nacht lauf Wasser gefrieren oder verdampfen
Sonnen- UV- und Röntgenstrahlung, sehr große Strahlung durch die Atmosphäre leben nur mit Schutzanzug oder in
einstrahlung Temperaturdifferenzen je nach direkter gemindert geschützten Räumen
Sonneneinstrahlung
. 3 Man findet Vögel und andere Tiere, die im Wald oder an Gewässern leben, häufig auch in der Stadt. Erläutere diese Beobach-
tung. Nutze hierzu auch Abb. 4.
Die Stadt bietet Vögeln und anderen Tieren eine Vielfalt von Lebensräumen an. Durch Park- und Gartenanlagen können viele Tiere
dort leben, die in Hecken, Feldern und im Wald vorkommen. Stadtparkteiche und kleine Seen in den Städten, z. B. in den Grünanla-
gen, ermöglichen Wasservögeln und anderen Tieren, die in naturnahen Teichen und Seen leben, einen angepassten Lebensraum.
Vielfalt der Ökosysteme (Seite 22/23)
0 1 Ordne die Begriffe Biotop und Biozönose begründet dem Ökosystem Wiese und dem Ökosystem Wattenmeer zu. Erstelle
hierzu auch schematische Skizzen wie in Abb. 2.
Ökosystem Wiese: Biotop ist der Boden und die klimatischen Bedingungen, wie Regen, Wind oder Sonneneinstrahlung. Biozönose
ist der belebte Raum, die Gräser, Wildkräuter, Wildblumen und die darin lebenden Tiere, wie Maulwürfe, Regenwürmer, Insekten,
Schnecken, Feldlerche, Wiesenpieper oder Feldmäuse.
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Nordrhein-Westfalen, Lösungen
Illustratorin: Bettina Reich, ZwenkauÖkosystem Wattenmeer: Biotop ist der Sandboden mit dem Wasser. Dieses ist einmal in großer Menge über dem Sandboden oder
nur in Form kleiner Wassertümpel (Ebbe und Flut). Auch Regen, Sonneneinstrahlung und Windverhältnisse zählen zum Biotop.
Biozönose ist der belebte Raum bei Ebbe und Flut. Kleine Algen liegen auf der Wattoberfläche oder schwimmen im Wasser.
Krebse, Muscheln, Schnecken und Wattwürmer leben im Wattboden oder Wasser. Vögel, wie der Austernfischer sind besonders bei
Ebbe im Wattenmeer.
Ökosysteme brauchen Energie — Fotosynthese (Seite 24/25)
0 1 Erstelle eine Tabelle mit den verschiedenen Bestandteilen des Blattes und ordne ihnen jeweils ihre Funktion zu.
siehe Tabelle
Bestandteile des Blattes Funktion
Kutikula dünne wachsartige Schicht, Schutz vor dem Austrocknen
obere Epidermis verdickte Außenwände, Abschluss des Blattes
Palisadengewebe viele Chloroplasten für die Fotosynthese
Schwammgewebe Durchlüftung des Blattes mit z. B. Kohlenstoffdioxid
untere Epidermis verdickte Außenwände, Abschluss des Blattes
Spaltöffnungen Verdunstung von Wasser für das Aufsaugen des Wassers aus den Wurzeln, Aufnahme von Kohlenstoffdioxid
Leitungsgewebe Transport des Wassers und der Mineralstoffe aus den Wurzeln, Zuckertransport von grünen Pflanzenteilen in
alle anderen Pflanzenteile
$ 2 Beschreibe anhand von Abb. 4 den Vorgang der Fotosynthese und die notwendigen Transportvorgänge in der Pflanze.
Bei dem Vorgang der Fotosynthese wird Traubenzucker (Glucose) und Sauerstoff gebildet. In den Chloroplasten entsteht der
energiereiche Traubenzucker aus Kohlenstoffdioxid und Wasser. Die hierzu notwendige Energie stammt aus dem Sonnenlicht. Das
Wasser wird über die Leitungsgewebe aus dem Boden über den Stamm und Äste in die Blätter transportiert, das Kohlenstoffdi-
oxid wird über die Spaltöffnungen in das Palisadengewebe aufgenommen. Der Sauerstoff wird ebenfalls über die Spaltöffnungen
abgegeben.
$ 3 Erkläre den Vorteil der Pflanzen, wenn die Spaltöffnungen in den Blättern sich sowohl schließen als auch öffnen können.
Die Pflanzen haben durch die Spaltöffnungen den Vorteil, dass sie bei Wassermangel im Boden oder bei sehr hoher Lufttempera-
tur geschlossen werden können. Dadurch verdunstet kaum noch Wasser über die Blätter. Die Pflanze vertrocknet nicht so schnell.
Bei genügenden Wasservorräten und geringen Lufttemperaturen öffnen sich die Spaltöffnungen und ermöglichen den Wasser-
transport aus den Wurzeln zu den Blättern. Auch die Mineralstoffe werden so transportiert.
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Nordrhein-Westfalen, Lösungen
Illustrator: Steffen Jähde, SundhagenMaterial: Blätter sind unterschiedlich (Seite 26/27)
0 1 Vergleiche die Lage und die Anzahl der Spaltöffnungen bei der Weißen Seerose und der Rotbuche. Erläutere, welche Bedeu-
tung die Unterschiede in Bezug auf den abiotischen Faktor Wasser haben können.
In der Grafik zur Verteilung der Spaltöffnungen sind die Werte für die Seerose und die Rotbuche dargestellt. Dargestellt ist die
Anzahl der Spaltöffnungen pro mm2 jeweils auf der Ober- Unterseite der Blätter. Bei den Seerosenblättern befinden sich auf
der Oberseite der Blätter ca. 450 Spaltöffnungen pro mm2, auf der Blattunterseite keine. Bei der Rotbuche findet man auf der
Blattunterseite ca. 130 Spaltöffnungen pro mm2 auf der Blattoberseite keine. Die Blätter der Seerosen liegen auf dem Wasser,
ein Gasaustausch findet hier nicht statt. Die hohe Anzahl der Spaltöffnungen ist vorteilhaft in feuchter Luft. Hierdurch wird mehr
Wasserdampf abgegeben. Bei der Rotbuche sind die Spaltöffnungen auf der Blattunterseite vor der Sonneneinstrahlung ge-
schützt.
0 2 Vergleiche die Kutikula der Kiefer (Abb. 6) und der Pflanze aus feuchter Umgebung (Abb. 7). Erkläre die Bedeutung der Unter-
schiede.
Die Kutikula der Kiefer in Abb. 5 und 6 ist sehr fest und relativ dick. Die Spaltöffnungen liegen tief im Blatt eingelagert. Dies hat
den Vorteil, dass wenig Wasser verdunstet wird und die Kiefer auch in trockenen Regionen, z. B. auf Sandböden leben kann. Die
Kutikula der Feuchtpflanze ist relativ dünn und die Spaltöffnungen liegen erhöht auf der Blattunterseite. Dies hat den Vorteil,
dass viel Wasser verdunsten kann und in Feuchtgebieten genügend Wasser mit Mineralstoffen über die Wurzeln aufgenommen
werden kann.
. 3 Die Besenheide und die Kiefer können erfolgreich aus sandigem Boden wachsen und mit wenig Wasser auskommen. Verglei-
che die beiden unterschiedlichen Lösungen beim Wassersparen.
Beide Pflanzen haben einen unterschiedlichen Blattaufbau. Die Besenheide verkleinert die Blattoberfläche durch das Einrollen
des Blattes. Gleichzeitig besitzt die Besenheide eine durchgehende Kutikula. Durch das Einrollen des Blattes entsteht auf der
Unterseite eine Höhle, in der die Spaltöffnungen liegen. Die Verdunstung wird durch kleine Härchen zusätzlich verringert. Das
Kiefernblatt ist durch eine dicke Kutikula und eine feste Epidermis geschützt. Auch hier ist das Blatt nicht dünn mit einer großen
Oberfläche, sondern dich mit einer geringen Oberfläche. Die Spaltöffnungen sind in diese eingesenkt. Beide verringern die Blatt
oberfläche, versenken die Spaltöffnungen und haben eine feste Kutikula.
Praktikum: Fotosynthese (Seite 28/29)
1 Die Fotosyntheseaktivität ist vom Licht abhängig. Erkläre dies mithilfe deiner Beobachtungen.
Die austretenden Sauerstoffbläschen sind ein Maß für die Fotosyntheseaktivität, da Sauerstoff ein Produkt der Fotosynthese ist.
Die Zahl der aufsteigenden Sauerstoffbläschen ist abhängig von der Lichtintensität. So steigen mehr Sauerstoffbläschen bei voller
Belichtung auf als bei Lichteinfall durch Transparentpapier.
2 Plane einen Versuch, mit dem der Einfluss der Temperatur auf die Fotosynthese nachgewiesen werden kann.
Der Versuchsaufbau entsprechend Abb. 1 wird variiert durch Verwendung: a) gekühlten Wassers, b) erwärmten Wassers.
3 Beschreibe das Versuchsergebnis und erkläre es.
Der innere Teil der Schablone, der dem Licht ausgesetzt war, färbt sich dunkel. Dort fand unter Lichteinwirkung Fotosynthese
statt, in deren Verlauf in den Chloroplasten Stärke gebildet wurde. Diese Stärke wird durch Iod-Kaliumiodid-Lösung nachgewiesen,
erkennbar an der dunklen Färbung.
4 Formuliere zu den beiden Hypothesen jeweils die Prognose der zu erwartenden Beobachtungen.
Zu 1: Es sind zwei unterschiedlich gefärbte Bereiche des Rundfilters erkennbar.
Zu 2: Es ist nur ein grüner Bereich erkennbar.
5 Vergleiche die Versuchsergebnisse, die mit Blättern verschiedener Pflanzen erzielt wurden.
Der Anteil der Farbstoffe in den Blättern kann je nach Pflanzenart und Jahreszeit schwanken. Es sind grüne und gelbe Bereiche
erkennbar.
6 Entscheide, ob Hypothese 1, 2 oder keine bestätigt werden kann. Begründe deine Entscheidung.
Hypothese 1 ist richtig, da sich im Verlauf des Versuchs eine Verteilung unterschiedlicher Farbstoffe auf dem Rundfilter ergibt.
Historische Experimente zur Fotosynthese (Seite 30/31)
0 1 Erkläre anhand der Versuchsergebnisse, wie Van Helmont zu seiner Versuchsdeutung kam.
Van Helmont hatte durch das kontinuierliche Gießen ständig Wasser zugeführt. Da die Erde vor und nach dem Versuch getrocknet
wurde konnte die Gewichtszunahme des Baumes nur durch das Wasser kommen, da sich das Gewicht der Erde kaum verändert
hatte.
$ 2 Erläutere mit deinen Kenntnissen zur Fotosynthese, warum seine Aussage nicht korrekt war.
Van Helmont wusste nicht, dass in der Luft Kohlenstoffdioxid vorhanden ist, der mit dem Wasser und mithilfe der Sonnenenergie
zur Glucosesynthese genutzt wird. Daher konnte er seine Versuchsergebnisse nur auf das Wasser beziehen.
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Nordrhein-Westfalen, Lösungen$ 3 Beschreibe die Durchführung der Experimente von Priestley anhand von Abb. 2. Er kannte weder Sauerstoff noch Kohlen-
stoffdioxid. Erkläre, wie man seine Versuchsergebnisse heute formulieren würde.
Priestley stellt eine Pflanze in einen luftdichten Glasbehälter, ein zweiter luftdichter Glasbehälter blieb leer. Nach zwei Wochen
überprüfte er die Luft in den beiden Behältern mit einer brennenden Kerze. In der Luft des Behälters mit der Pflanze erlischt die
Kerze nicht, in der Luft des leeren Behälters erlischt sie. Heute weiß man, dass Pflanzen bei der Fotosynthese Glucose und Sau-
erstoff bilden. Dies ermöglicht die Kerzenflamme. Der zweite Versuch ist erweitert, da neben der Pflanze auch eine Maus in das
luftdichte Gefäß gegeben wird. Ebenso in das leere luftdichte Gefäß. Die Maus überlebt aus heutiger Sicht in dem Gefäß mit der
Pflanze wegen des Sauerstoffs. Das Kohlenstoffdioxid, das die Maus abgibt, wird von der Pflanze zur Fotosynthese verwendet. Die
Maus im leeren Gefäß kann nicht überleben, da sie keinen Sauerstoff mehr zur Atmung hat.
0 4 Beschreibe die Ergebnisse der Versuche von Ingenhousz. Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid kannte auch er nicht.
Er führte drei Versuche durch. Dabei war die Fragestellung nach der Bedeutung des Sonnenlichts. Eine grüne Pflanze wurde
7 Tage in einem luftdichten Gefäß dem Sonnenlicht ausgesetzt. In einem zweiten Versuch wurde eine grüne Pflanze in einem
luftdichten Gefäß 7 Tage im Dunkeln gehalten. Bei der Pflanze im Sonnenlicht brannte nach 7 Tagen die Kerze, bei dem Versuch
im Dunkeln jedoch nicht. In einem dritten Versuch wurde ein nicht grüner Teil einer Pflanze, eine Kartoffel, 7 Tage dem Sonnenlicht
ausgesetzt. Hier brannte die Kerze ebenfalls nicht. Er konnte damit beweisen, dass bei Sonnenlicht und grünen Pflanzen ein Gas
gebildet wird, das die Verbrennung unterstützt.
$ 5 Erkläre, welche Erkenntnisse Ingenhousz gewinnen konnte, die Priestley noch nicht hatte.
Priestley konnte nachweisen, dass Pflanzen ein Gas bilden, das die Verbrennung unterstützt. Ingenhousz wies zusätzlich nach, dass
hierzu Sonnenlicht notwendig ist und nur grüne Pflanzenteile dazu in der Lage sind.
$ 6 Erkläre, um welches Gas es sich bei „air pur” handelt.
Air pur ist Sauerstoff, da es die Flamme der Kerze nicht löscht und die Kerze in dem Gas weiter brennt.
$ 7 Erläutere die Ergebnisse von Senebier mit dem heutigen Wissen zur Fotosynthese.
Senebier hatte im Gegensatz zu Priestley und Ingenhousz die Kohlensäure in der wissenschaftlichen Fragestellung berücksichtigt.
Heute wissen wir, dass Kohlenstoffdioxid zum Vorgang der Fotosynthese notwendig ist. Ohne Kohlenstoffdioxid läuft die Reaktion
nicht ab und daher bildet sich kein Sauerstoff.
Sonnenenergie in der Nahrung (Seite 32/33)
. 1 Nenne pflanzliche Gewebe, in denen nur Zellatmung abläuft, und Gewebe, in denen zusätzlich die Fotosynthese stattfindet.
Nur Zellatmung: alle chloroplastenfreien Gewebe, z. B. obere Epidermis, Wurzelgewebe
Fotosynthese und Zellatmung: alle grünen Gewebe mit chloroplastenhaltigen Zellen, z. B. Palisadengewebe, Schwammgewebe
$ 2 Zellen von Tieren und Pflanzen weisen Gemeinsamkeiten und Unterschiede auf. Stelle diese in Form einer Tabelle dar.
siehe Tabelle
Zellbestandteile Zellen von Tieren Zellen von Pflanzen
Zellkern + +
Zellplasma + +
Chloroplasten − +
Zellmembran + +
Zellwand − +
Vakuole − +
Mitochondrien − +
0 3 Erkläre anhand von Abb. 4, welcher Vorgang heterotroph und welcher autotroph ist.
Heterotrophe Lebewesen können ihre energiereiche Nahrung nicht allein aufbauen. In Abb. 4 ist dies der rechte Teil der Abbildung
mit den Mitochondrien. Autotrophe Lebewesen können ihre energiereiche Nahrung alleine aufbauen. Dies ist im linken Teil der
Abbildung am Chloroplasten dargestellt. Die Sonnenenergie wird zur Synthese der energiereichen Glucose genutzt.
$ 4 Auch reine Fleischfresser leben indirekt von Pflanzen. Erkläre diesen Zusammenhang.
Pflanzen bilden die Nahrungsgrundlage für pflanzenfressende Tiere. Pflanzenfressende Tiere bilden die Nahrung für fleischfres-
sende Tiere. Ohne Pflanzen könnten die Pflanzenfresser nicht überleben und somit hätten auch die Fleischfresser keine Nahrung.
Durch die Fotosynthese brauchen Pflanzen zur Ernährung keine anderen Lebewesen.
. 5 Im sehr schattigen, dunklen Unterholz eines Waldes können viele Pflanzen nicht überleben, weil sie „verhungern”. Erkläre, wie
es zu diesem Phänomen kommt.
Im schattigen, dunklen Unterholz gibt es wenig Sonnenlicht, somit kann nur wenig Fotosynthese stattfinden. Wenn die Pflanze
weniger Traubenzucker in der Fotosynthese herstellt als sie bei der Zellatmung verbraucht, dann verhungert sie.
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Nordrhein-Westfalen, LösungenNahrungsbeziehungen in einem Ökosystem (Seite 34)
0 1 Erkläre den Unterschied zwischen einem Nahrungsnetz und einer Nahrungskette.
Mithilfe von Nahrungsketten lassen sich einfache Nahrungsbeziehungen verständlich darstellen. In der Natur kommen solche ein-
fachen Nahrungsketten jedoch nicht vor. In einem Ökosystem gibt es unterschiedliche Tier- und Pflanzenarten und die Nahrungs-
beziehungen der Arten untereinander sind sehr komplex. So werden die Produzenten eines Ökosystems von mehreren Konsumen-
ten 1. Ordnung gefressen und auch ein Konsument 1. Ordnung hat in der Regel mehrere Fressfeinde. Anhand von Nahrungsnetzen
lassen sich diese komplexen Nahrungsbeziehungen besser darstellen.
Material: Nahrungsbeziehungen (Seite 35)
$ 1 Erstelle mithilfe eines Bestimmungsbuches Steckbriefe von Reh, Borkenkäfer, Grasfrosch und Kreuzotter.
Reh
Lebensraum: Waldlichtungen, Waldrandzonen, Agrarflächen
Nahrung: Pflanzen (bevorzugt hüfthohen Bewuchs)
Feinde: Fuchs, Wolf, Luchs
Borkenkäfer
Lebensraum: geschädigte Nadel- und Laubwälder
Nahrung: Saft der Baumrinde, Pflanzenmaterial
Feinde: kleine Vögel, Insekten
Grasfrosch
Lebensraum: lichte Wälder, Gewässer
Nahrung: Insekten
Feinde: Greifvögel, Ringelnatter, Fuchs
Kreuzotter
Lebensraum: Strauchschicht, Waldrand
Nahrung: Frösche, Kleinsäuger
Feinde: Greifvögel, Fuchs, Wildschwein
0 2 Erstelle einen Text zum Thema Nahrungsbeziehungen mit den Begriffen: Produzent, Konsument und Nahrungsnetz. Beginne
mit „Eine Fichte …”
Eine Fichte ist eine Pflanze , ein Produzent. Sie bildet aus Wasser und Kohlenstoffdioxid mithilfe des Sonnenlichts Glucose und
andere Nährstoffe. In den Samen der Fichtenzapfen sind Nährstoffe,die der Specht frisst. Er ist ein Konsument 1. Ordnung. Auch
der Borkenkäfer, der sich vom Holz der Ficht ernährt, ist ein Konsument 1. Ordnung. Der Specht kann vom Sperber gefressen
werde. Er ist ein Konsument 2. Ordnung. Der Borkenkäfer kann von Ameisen gefressen werden. Sie sind Konsumenten 2. Ordnung.
Die Beziehungen der verschiedenen Lebewesen beim Fressen und Gefressen werden in einem Ökosystem bezeichnet man als
Nahrungskette.
. 3 In einem Naturpark der USA verschwanden vor ca. 100 Jahren die letzten Wölfe. Daraufhin wuchsen in diesem Park weniger
Laub- und Nadelbäume. Erläutere diesen Zusammenhang.
Wölfe fressen u. a. Rehe. Diese wiederum ernähren sich von Pflanzenmaterial, sehr gerne auch von Knospen. Wenn der Konsument
Wolf fehlt, können sich die Rehe rasant vermehren. Dies hat zur Folge, dass der Bestand von Laub- und Nadelbäumen sinkt.
Kohlenstoffkreislauf (Seite 36/37)
0 1 Erkläre anhand von Abb. 3 und des Textes, welche Konsequenzen eine intensive weltweite Aufforstung auf den Kohlenstoffdi-
oxidgehalt der Atmosphäre haben könnte.
In Abb. 3 sind die Mengen an Kohlenstoffdioxid in Gigatonnen pro Jahr dargestellt. Die Menge in der Atmosphäre liegt bei 755
Gigatonnen. Über die Fotosynthese werden in den Pflanzen pro Jahr 110 Gigatonnen Kohlenstoffdioxid in Glucose umgewandelt.
Über die Atmung aller Lebewesen und über die Destruenten werden ca. 110 Gigatonnen wieder in die Atmosphäre abgeben.
Dieser Kreislauf ist ausgeglichen. Im Erdreich gespeichert befinden sich unverändert 1720 Gigatonnen. Im Meer werden durch
die Produzenten 93 Gigatonnen in Glucose umgewandelt sowie 87 Gigatonnen veratmet. 6 Gigatonnen werden im Meerwasser
pro Jahr gespeichert. Die gespeicherte Menge liegt bei 38500 Gigatonnen. Auch dieser Kreislauf ist ausgeglichen. Durch die
Entwaldung und Rodung von großen Waldgebieten (Regenwald) gelangen bis zu 4 Gigatonnen Kohlenstoffdioxid zusätzlich in
die Atmosphäre. Vor 300 Mio. Jahren im Karbonzeitalter wurde in den riesigen Wäldern sehr viel Kohlenstoffdioxid aufgenommen.
Diese wurden jedoch nicht durch Destruenten abgebaut sondern im Sumpfgelände und unter Sauerstoffabschluss als „fossile
Brennstoffe“ gelagert. Diese fossilen Brennstoffe werden für unseren Verbrauch abgebaut und verbrannt. Dies bedeutet, dass
das Kohlenstoffdioxid, das seit ca. 300 Mio. Jahren im Boden lag, wieder in die Atmosphäre zurück gelangt. Diese zusätzlichen
Mengen können über die vorhandenen Kreislaufsysteme nicht aus der Atmosphäre entfernt werden. Eine zusätzliche großflächige
Aufforstung könnte jedoch mithilfe der zusätzlichen Fotosynthese zu einer Verringerung des Zuwachses führen.
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Nordrhein-Westfalen, Lösungen$ 2 Erkläre mithilfe von Bausteinmodellen den biologischen Kohlenstoffkreislauf. Erstelle hierzu mit deinem Smartphone Fotos
von den Modellen und fasse die Abbildungen mit einem kurzen Text als Präsentation zusammen.
Man benötigt für die Darstellung des biologischen Kohlenstoffdioxidkreislaufs drei verschiedene Bausteinfarben: für den Sauer-
stoff, den Kohlenstoff und den Wasserstoff. Aus einem kleinsten Teilchen Glucose entstehen 6 Kohlenstoffdioxidteilchen. Es fehlen
6 Sauerstoffteilchen. Diese kommen aus der Luft und werden eingeatmet. Ob man molekulare Sauerstoffteilchen O2 oder atomare
O-Teilchen verwendet hängt vom bereits vorhandenen Wissen aus dem Chemieunterricht ab. Es können auch Kohlenstoffspeicher
(Stärke) in Form von Bausteinen angelegt werden. Man kann eine Pflanze und ein Tier auf Pappe skizzieren und dort die Baustei-
ne zuordnen.
Energieentwertung im Ökosystem (Seite 38/39)
0 1 Beschreibe die Vorgänge in Abb. 1 und erkläre anhand dieser, weshalb die Energie nicht im Ökosystem erhalten bleibt.
Die von der Sonne auf die Erdoberfläche gestrahlte Energie wird zu 76 % wieder in die Atmosphäre ungenutzt abgestrahlt. Die
restliche 24 % werden von Pflanzen (Produzenten) für die Synthese von Biomasse genutzt. Ca. 23 % von dieser Energie werden als
Wärme abgestrahlt. Auch bei der Umsetzung der Biomasse in Pflanzenfressern (Herbivoren) werden ca. 21 % als Wärme abge-
strahlt. Der Anteil der eigentlichen Sonnenenergie sinkt bei jedem Schritt in der Nahrungskette.
. 2 Erkläre unter dem Aspekt der Energieentwertung, warum man von der „Einbahnstraße der Energie” in einem Ökosystem
spricht.
Die als Wärme abgestrahlte Energie ist zwar als Energie vorhanden, jedoch ist sie für Lebewesen wertlos (daher Energieentwer-
tung). Diese als Wärme verlorene Energie können die Lebewesen in der Nahrungskette nicht mehr nutzen, es muss neue Energie
zugeführt werden (daher Einbahnstraße der Energie).
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Nordrhein-Westfalen, Lösungen1. 2 Ökosystem Wald
Die Stockwerke des Waldes (Seite 40/41)
0 1 Erstelle eine tabellarische Übersicht über die wichtigsten Eigenschaften der Stockwerke im Laubmischwald.
siehe Tabelle
Schicht Eigenschaften
Baumschicht viel Licht (79 % des Tageslichts), windig, geringe Luftfeuchtigkeit
Strauchschicht wenig Licht (7 %, wenig Wind, hohe Luftfeuchtigkeit
Krautschicht sehr wenig Licht (2 %, windstill, hohe Luftfeuchtigkeit)
Moosschicht sehr wenig Licht (2 %), windstill, hohe Luftfeuchtigkeit
$ 2 Erkläre, warum in einem alten Buchenwald mit dicht schließenden Baumkronen nur wenig Sträucher und Kräuter wachsen.
Je dichter die Baumkronen die Baumschicht schließen, desto weniger Licht gelangt in tiefere Schichten und desto weniger Pflan-
zen können dort wachsen. Man spricht auch von einem „Hallen-Buchenwald“, da solch ein Buchenwald fast nur aus säulenartigen
Stämmen und Baumkronen besteht.
$ 3 Erläutere, wie ein Baum in einem naturnahen Wald im Laufe seines Lebens mit zunehmender Lichtintensität zurechtkommen
muss.
Ein junger Baum in der Krautschicht und Strauchschicht muss mit wenig Licht auskommen. Je höher er ist, desto mehr Licht er-
reicht seine Blätter. Erst wenn seine Krone die Baumschicht erreicht, bekommen zumindest die oberen Blätter volles Tageslicht ab.
Laubbaum und Nadelbaum (Seite 42/43)
. 1 Im Winter kann die Rotbuche keine Fotosynthese betreiben und keine Nährstoffe produzieren. Erkläre, warum sie dennoch
nicht zugrunde geht.
Im Winter ernährt sich die Rotbuche von gespeicherten Nährstoffen (z. B. Stärke).
$ 2 Erkläre, warum die Waldkiefer im Winter überlebt, obwohl sie ihre Nadeln nicht abwirft.
Die Waldkiefer kann im Winter überdauern, da die Nadeln wenig Wasser abgeben und auch bei gefrorenem Boden nicht vertrock-
nen.
$ 3 Erkläre, warum Nadelwälder häufig im Gebirge vorkommen.
Im Gebirge herrscht das ganze Jahr über Wassermangel. Nadelbäume sind dann im Vorteil, da sie auch im Sommer wenig Wasser
verdunsten.
. 4 Neben Laub- und Nadelwäldern gib es auch den Mischwald. Informiere dich im Internet über den Mischwald und stelle ihn in
Form eines kurzen Textes den hier beschriebenen Wäldern gegenüber.
Ein Mischwald besteht aus Nadel- und Laubbäumen, z. B. Buche und Fichte. Man unterscheidet Laubmischwälder und Nadel-
mischwälder, je nachdem welche Baumart vorwiegend vorkommt. Mischwälder haben Vorteile, weil Schädlinge, wie Insekten oder
Pilze, sich auf den verschiedenen Bäumen nicht so schnell entwickeln wie auf Bäumen in Reinkultur.
Praktikum: Wir bestimmen Bäume (Seite 44/45)
1 Bestimme verschiedene Blätter mithilfe des Bestimmungsschlüssels. Erstelle Fotos mit charakteristischen Merkmalen der
Bäume und stelle diese in einem Präsentationsprogramm zusammen.
individuelle Lösung. Hierbei sollten die selbst erstellten Fotos möglichst gut sichtbar die charakteristischen Kennzeichen aufwei-
sen. Bei der Präsentation ist es sinnvoll, zuerst einen Bildüberblick zu geben und daraus die einzelnen genaueren Fotos
aufzurufen.
Frühblüher haben Nährstoffspeicher (Seite 46/47)
0 1 Erkläre, warum Buschwindröschen im Wald in hoher Dichte wachsen.
Die Erdsprosse bilden jedes Jahr neue Verzweigungen, an deren Enden im Frühjahr neue Pflanzen austreiben. Da die Erdsprosse
dicht ineinanderwachsen, entsteht so ein dichter Rasen von Buschwindröschen.
$ 2 Erläutere anhand von Abb. 3 die Angepasstheit von Frühblühern an die Lichtmenge im Buchenwald.
Im Buchenwald ist im Frühjahr am Boden viel Licht vorhanden. Diese Phase nutzen die Frühblüher aus, indem sie schnell wachsen
und blühen und dadurch viel Licht erhalten. Schon am Ende des Frühjahrs speichern sie die Nährstoffe für das schnelle Wachstum
im nächsten Jahr.
. 3 Stelle eine Vermutung an, warum viele Speicherorgane der Frühblüher Stoffe enthalten, die für Tiere giftig sind.
Da die Speicherorgane Stärke enthalten, stellen sie eine gute Nahrung für Mäuse oder andere Tiere dar. Gifteinlagerungen haben
zur Folge, dass Tiere die Speicherorgane meiden.
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Nordrhein-Westfalen, Lösungen. 4 Plane einen Versuch, mit dem du nachweisen kannst, ob die Speicherorgane Stärke enthalten. Erläutere deine Planung.
Die Speicherorgane oder Teile von ihnen müssen angeschnitten werden. Auf die offenen Flächen werden in einer Petrischale eini-
ge Tropfen Iod-Kaliumiodid-Lösung darüber geträufelt. Verfärbt sich die Lösung lila, ist Stärke vorhanden.
Der Waldboden — hier steckt Leben drin (Seite 48/49)
0 1 Beschreibe die Nahrungsbeziehungen im Bereich des Waldbodens.
Es gibt Insekten, die sich von Laubblättern ernähren, z. B. die Springschwänze oder einige Käferarten. Manche Tierarten fressen
Ausscheidungen anderer Tiere, auch dies findet man bei Springschwänzen. Schließlich gibt es räuberisch lebende Tiere, z. B. Spin-
nen oder Milben, aber auch einzelne Käferarten.
$ 2 Erläutere Möglichkeiten zum Schutz des Alpenbocks.
Totholz ist für den Alpenbock wichtig, da er seine Eier nur in Totholz von Buchen ablegt. Wenn Totholz rasch aus dem Wald
entfernt wird, kann die mehrjährige Entwicklung der Larven des Alpenbocks nicht stattfinden. Man muss also Totholz möglichst
lange im Wald liegen lassen, dann würde sich dies positiv auf die Anzahl der Alpenböcke auswirken.
$ 3 Beschreibe anhand von Abb. 5 die Vielfalt der Bewohner der Laubstreu.
Es gibt Tiere, die überwiegend an der Oberfläche des Waldbodens leben. Dazu gehören vor allem größere Käfer und Spinnen, Dop-
pelfüßer, Tausendfüßer und Asseln. Je tiefer man in die Streuschicht eindringt, desto kleiner werden die Tiere. Dies ist besonders
gut an den Springschwänzen und an einigen Milben erkennbar. Es gibt jedoch auch Tiere wie den Regenwurm, die sich durch die
einzelnen Schichten schieben oder auch Gänge graben.
$ 4 Sammle Blätter, die einen unterschiedlichen Zersetzungsgrad haben und beschreibe die jeweiligen Stadien der Zersetzung.
individuelle Lösung
Lebensweise und Bedeutung der Regenwürmer (Seite 50/51)
0 1 Beschreibe die Angepasstheiten des Regenwurms an ein Leben im Boden.
Die auffallendste Angepasstheit besteht in der Körperform. Wie viele andere Tiere, die im Boden leben, hat er eine längliche Form
mit rundlichem Querschnitt, die an eine Wurst erinnert. Solch eine Körperform hat Vorteile beim Bewegen durch Erdgänge. Die
Fortbewegung wird durch Borsten an der Unterseite unterstützt.
$ 2 Beschreibe anhand von Abb. 2 die Fortbewegung.
Zunächst verlängert der Regenwurm sein Vorderende, indem er es schmaler macht (durch die Kontraktion der Ringmuskulatur).
Nun verschmälert er die Mitte und das Hinterende, während er gleichzeitig das Vorderende verdickt. Das hat zur Folge, dass sich
das Hinterende nach vorn bewegt und der Regenwurm langsam vorwärtskommt.
$ 3 In einem Experiment wurde untersucht, welchen Einfluss Regenwürmer auf die Ernte haben. Beschreibe die Versuchsergeb-
nisse (Abb. 7) und erkläre die Unterschiede.
Die Ernte fällt mit Regenwürmern deutlich besser aus. Insbesondere die Ähren tragen beinahe doppelt so viele Körner. Dies erklärt
sich dadurch, dass die Regenwürmer durch ihre Tätigkeit im Boden diesen in vielfältiger Weise verbessern. Die Gänge sorgen
für bessere Durchlüftung und Bewässerung. Die Blätter, die sie in den Boden ziehen, verrotten und ergeben Mineralstoffe, die
Pflanzen zum Wachstum benötigen. Im Kot der Regenwürmer sind wertvolle Ton-Humus-Komplexe enthalten, die für das Pflanzen-
wachstum förderlich sind.
Gliederfüßer (Seite 52/53)
0 1 Erstelle eine Tabelle mit den charakteristischen Merkmalen der verschiedenen Tierklassen im Stamm der Gliedertiere. Ver-
wende hierzu auch die Insektendaten auf den Seiten 54/55.
siehe Tabelle
Tierklasse Merkmale
Krebse Kopf und erstes Brustsegment sind miteinander verschmolzen, Hinterleib ist gegliedert, an den Hinterleibssegmenten
Kiemen, zwei Paar Antennen, ein Paar Extremitäten pro Segment (kann geringer sein)
Spinnen acht gegliederte Beine, vier Beinpaare, typisches Mundwerkzeug: ein Paar Kieferklauen, Verdauungssäfte werden in Beute
gespritzt, Beintaster
Tausendfüßer langgestreckter Chitinkörper aus vielen Segmenten, ein Paar Antennen, pro Segment ein bis zwei Paar gegliederte Extre-
mitäten, Giftklaue, leben räuberisch
Insekten drei Körperabschnitte: Kopf, Brust, Hinterleib, drei Paar gegliederte Extremitäten im Brustbereich
Trilobiten erste Gliederfüßer, Außenskelett: Kopfschild, Brustteil (Thorax), Schwanzschild, gegliederte Extremitäten, Gliederantennen
$ 2 Ordne den Steckbrief (Abb. 1) einer Tierklasse der Gliederfüßer begründet zu.
vier Beinpaare, Giftbiss, Verdauungssäfte in die Beute: charakteristisch für Spinnen
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Nordrhein-Westfalen, LösungenVielfalt der Insekten (Seite 54/55)
0 1 Benenne in einer Tabelle die wichtigsten Merkmale der hier beschriebenen Insektenordnungen.
Silberfische: keine Flügel
Libellen: keine Puppe, vier lange häutige Flügel, direkte Flugmuskulatur, kauende Mundwerkzeuge
Heuschrecken: keine Puppe, Vorderflügel starr, Hinterflügel häutig, kauende Mundwerkzeuge
Wanzen: keine Puppe, Vorderflügel zur Hälfte häutig, Hinterflügel ganz häutig, stechende Mundwerkzeuge
Zweiflügler: Puppe, Hinterflügel zu kleinen Kolben umgewandelt, häutige Vorderflügel, indirekte Flugmuskulatur
Schmetterlinge: Puppe, vier große Flügel mit Schuppen besetzt, langer Saugrüssel
Hautflügler: Puppe, vier häutige Flügel, indirekte Flugmuskulatur
Käfer: Puppe, Vorderflügel hart, Hinterflügel häutig, indirekte Flugmuskulatur, kauende Mundwerkzeuge
$ 2 Ordne die in Abb. 1 dargestellten Tiere (A – D) begründet der richtigen Insektenordnung zu.
A: Käfer, B: Zweiflügler, C: Libelle, D: Wanze
. 3 Erkläre die Bezeichnung „Urinsekt“ für das Silberfischchen.
Das heutige Silberfischchen ist natürlich kein Urinsekt, allerdings ähneln heutige Silberfischchen verblüffend genau sehr alten
fossilen Insekten.
Die rote Waldameise schützt den Wald (Seite 56/57)
$ 1 Grünspechte ernähren sich zu ca. 50 % von Ameisen. Meistens fressen Grünspechte die Ameisen jedoch nicht im Nest, son-
dern auf den Ameisenstraßen. Erläutere mithilfe des Textes diese Beobachtung.
Bei Gefahr spritzen die Arbeiterinnen Ameisensäure aus ihren Hinterleibsdrüsen. Die Menge der abgegebenen Ameisensäure ist
auf den Straßen geringer, da nicht so viele Tiere gleichzeitig vorhanden sind.
$ 2 Beschreibe die Organisation des Ameisenstaates.
Die Königin ist ausschließlich für das Legen von Eiern verantwortlich. Sie sorgt für den Nachwuchs. Die Arbeiterinnen verrichten
unterschiedliche Aufgaben: Sie füttern die Königin, sie sorgen für die Brut, sie schaffen Nahrung heran, sie bewachen die Eingänge
zum Ameisenhügel, sie bauen den Ameisenhügel weiter auf.
. 3 Erläutere aus Sicht des Försters die Bedeutung der Waldameisen für den Wald.
Ein großes Ameisenvolk verzehrt an einem Tag bis zu 100 000 Insekten. Unter diesen sind auch viele Schadinsekten. Deshalb ist
aus der Sicht des Försters die Ameise ein nützliches Tier.
Extra: Kreuzspinne — Jäger mit Netz (Seite 57)
Ameisen und Kreuzspinnen sind Schädlingsbekämpfer im Wald. Vergleiche die unterschiedliche Bedeutung durch die Reich-
weite ihrer Aktivitäten.
Ameisen haben ein Jagdrevier, durch das sie sich frei bewegen und Beute suchen. Sie sind variabel im Lebensraum um das Amei-
sennest. Die Zahl der Beutetiere kann dadurch sehr groß werden. Bei den Kreuzspinnen fliegen die Beutetiere in das Spinnennetz.
Die Anzahl der erbeuteten Tiere ist jedoch abhängig von der Anzahl der Beutetiere. Je mehr Beutetiere vorhanden sind, desto
größer wird die Fangquote.
Praktikum: Bodenuntersuchung (Seite 58/59)
1 Führe die Experimente zur Wasserhaltefähigkeit mit den unterschiedlichen Proben durch und vergleiche die Ergebnisse.
individuelle Lösung
2 Recherchiere, welche Bestandteile ein guter Boden haben sollte. Nutze auch die Ergebnisse aus Aufgabe 1.
Ein guter, d. h. fruchtbarer Boden sollte viel Humus enthalten, der Wasser und Mineralstoffe bindet. Er sollte viel grobes Material
wie Sand und Kies enthalten, sodass eine gute Durchlüftung, Bewurzelung und Wasserführung gegeben ist. Aber auch feines
Material wie Ton sollte in kleineren Mengen vorhanden sein, das ebenfalls Wasser und Mineralstoffe bindet. Laub und anderes
loses Material schützen die Waldoberfläche und können von Destruenten abgebaut werden, wodurch Mineralstoffe in den Boden
gelangen.
3 Bestimme die gefundenen Tiere mithilfe des Bestimmungsschlüssels (Abb. 3).
individuelle Lösung
4 Nenne für Tiere, die du nicht im Bestimmungsschlüssel findest, typische Merkmale, z. B. Anzahl der Körperabschnitte, Anzahl
der Beine usw. Ordne sie einer Gruppe im Bestimmungsschlüssel zu.
individuelle Lösung
5 Suche dir ein Tier aus und beschreibe es deinem Sitznachbarn anhand geeigneter Kriterien so, dass er es erkennt. Tauscht
anschließend die Rollen.
individuelle Lösung
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Nordrhein-Westfalen, LösungenTotes Material wird zersetzt (Seite 60)
0 1 Erläutere die Funktion, die Destruenten im Ökosystem Wald haben.
Destruenten sorgen zum einen für den natürlichen Abbau von Laub und anderen toten Pflanzenresten sowie toten Tieren im Wald.
Zum anderen setzen sie darin gebundene Mineralstoffe wieder frei und düngen somit die Pflanzen des Waldes.
$ 2 Skizziere einen Mineralstoffkreislauf im Ökosystem Wald.
individuelle Lösung, z. B.:
pflanzliche Biomasse
Konsumenten Konsumenten
1. Ordnung tierische 2. Ordnung
pflanzliche Biomasse
Biomasse
tote Biomasse
Produzenten
tote Destruenten tote
Biomasse Biomasse
Urin
Boden
Mineralstoffe Mineralstoffe
$ 3 Bei der Holznutzung werden Bäume häufig vollständig mit der Rinde und Teilen der Wurzeln aus dem Wald entfernt. Erläutere
die langfristigen Konsequenzen.
Durch die vollständige Entfernung aller Bestandteile eines Baums aus dem Wald beim Fällen verliert der Boden langfristig
wichtige Mineralstoffe. Es verbleiben keine Reste, die durch Destruenten zersetzt und deren Mineralstoffe wieder in den Boden
freigesetzt werden können. Dadurch wird das Wachstum der Pflanzen gestört, wenn dies regelmäßig geschieht.
Pilze und ihre Bedeutung für den Wald (Seite 61)
0 1 Vergleiche die Ernährungsweise von Pflanzen, Tieren und Pilzen.
Pflanzen: bilden Nährstoffe selbst (autotroph).
Tiere: müssen Nährstoffe aufnehmen, d. h. sie sind von anderen Lebewesen abhängig (heterotroph).
Pilze: Auch sie sind von anderen Lebewesen abhängig, nehmen die gelösten Nährstoffe aber über ihre Hyphen auf.
$ 2 Erkläre, warum Pilze für Bäume nützlich sein können.
Symbiotisch lebende Bodenpilze wie der Fliegenpilz sind vorteilhaft für Bäume, da sie diese bei der Versorgung mit Wasser und
Mineralstoffen unterstützen.
. 3 Erläutere die Bedeutung von Pilzen für den Mineralstoffkreislauf im Wald.
Im Wald spielen Pilze als Zersetzer (Destruenten) eine wichtige Rolle, da sie totes Holz und Pflanzenstreu abbauen und die dabei
entstehenden Mineralstoffe sich selbst und anderen Pflanzen wieder zur Verfügung stellen.
Flechten — Symbiose (Seite 62)
0 1 Beschreibe die Symbiose von Pilz, Alge und Hefepilz. Verwende dazu das Schema in Abb. 2.
In Abb. 2 ist der Aufbau der Flechte dargestellt und die Symbiose zwischen Pilz, Alge und Hefepilz ist dargestellt. Die Alge nimmt
aus der Luft Kohlenstoffdioxid auf und baut mithilfe der Fotosynthese Glucose auf. Hierbei wird auch Sauerstoff gebildet. Einen
Teil der Glucose und den Sauerstoff gibt die Alge an den Pilz ab (Geben). Der Pilz nimmt diese Stoffe für seinen Stoffwechsel (Neh-
men). Der Pilz gibt einen Teil des Wassers, Mineralstoffe und zusätzliches Kohlenstoffdioxid an die Alge (Geben). Die Alge benötigt
das Wasser und die Mineralstoffe für den eigenen Stoffwechsel (Nehmen). Der Hefepilz schützt die Alge und den Pilz vor anderen
Mikroorganismen und verstärkt die Rindenschicht. Hierfür nutzt er die Nährstoffe und das Wasser.
$ 2 Recherchiere im Internet nach weiteren Symbiosen. Erkläre, welchen gegenseitigen Nutzen die beteiligten Arten haben.
Weitere Symbiosen: Ameisen und Blattläuse: Einige Ameisenarten verwerten diese Zuckerlösung von Blattläusen als Nahrung. Im
Gegenzug schützen die Ameisen die Blattläuse vor Fressfeinden.
Mykorrhiza: Symbiose zwischen Bäumen und spezifischen Pilzen. Diese befinden sich an den Wurzeln und verbessern die Nähr-
stoffaufnahme der Bäume aus dem Boden. Im Gegenzug stellt die Pflanze Glucose für die Pilze bereit.
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Nordrhein-Westfalen, Lösungen
Illustrator: Wolfgang Herzig, EssenMaterial: Pflanzen als Parasiten (Seite 63)
0 1 Erläutere, weshalb Rafflesia keine grünen Blätter benötigt, um durch die Fotosynthese Glucose zu bilden.
Rafflesia ist ein Parasit, sie nimmt die notwendigen Nährstoffe aus den Wurzeln der Wirtsbäume auf.
$ 2 Erläutere, anhand dieses Beispiels den Unterschied zwischen Symbiose und Parasitismus.
Bei der Symbiose findet ein Geben und Nehmen zwischen den Organismen statt, wie bei der Flechte. Hier geben beide Organis-
men benötigte Grundstoffe auch an den zweiten Organismus weiter. Beim Parasitismus gibt nur das Nehmen wie bei Rafflesia,
die die Nährstoffe aus der Wirtspflanze entnimmt.
$ 3 Misteln führen bei stark befallenen Bäumen zu einem geringeren Wachstum. Besonders Obstbaumbestände können stark
betroffen sein. Informiere dich im Internet über die Zunahme der Misteln und Möglichkeiten der Eindämmung.
Da Misteln Parasiten sind, führt die Zunahme von ihnen auf einzelnen Bäumen zu Wachstumsproblemen. Sie betreiben zwar
selbst Fotosynthese, nutzen jedoch das Wasser und Mineralstoffe des Baumes. Methoden zum Schutz der befallenen Bäume sind
das regelmäßige Entfernen der Misteln, jedoch nicht aller, sondern ein starkes Ausdünnen.
Praktikum: Walduntersuchungen (Seite 64)
1 Beschreibe die verschiedenen Schichten auf den Tapetenbahnen. Notiere auch besondere Beobachtungen, die du nicht direkt
erklären kannst.
individuelle Beobachtungen. Im Prinzip ist die obere Laubschicht nur gering zersetzt. Die folgenden Schichten zeigen die Zer-
setzung durch immer kleiner werdende Laubbestandteile bis zu einer Humusschicht. Darunter kann dann je nach Wald eine
Sandschicht folgen.
2 Mache mit deinem Smartphone Fotos von den verschiedenen Tapetenbahnen. Beschrifte die Fotos in einem Präsentations-
programm. Auf Seite 60 in diesem Buch findest du Informationen zur Zersetzung der Laubblätter. Erstelle mithilfe des Textes
und der Fotos ein Referat zum Thema: „Wo bleibt das Laub im Wald?”
Tipps für die Präsentation: Die Fotos der verschiedenen Schichten sollten im Präsentationsprogramm auf einer Seite zusammen
dargestellt werden. Durch Anklicken der Bilder werden diese vergrößert und ein erklärender Satz erscheint.
Hier sollten die Begriffe: Biomasse, Destruenten, Regenwurm, Springschwanz, Milbe, Amöbe und Humus verwendet werden.
3 Sammle passend zum Rindenabdruck die Laubblätter und Samen des jeweiligen Baumes. Beschrifte den Abdruck auf der
Rückseite mit dem Namen des Baumes und lege die gesammelten Blätter und Samen dazu. Dokumentiere diese Zusammen-
stellung mit deiner Smartphonekamera. Ihr könnt die verschiedenen Ergebnisse im Biologieraum ausstellen und ein Quiz
dazu entwickeln.
individuelle Lösung je nach Waldzusammensetzung. Man kann die Teile aufkleben oder in kleine Schachteln geben.
4 Erstelle mit den Messwerten ein Kurvendiagramm. Zeichne hierzu ein Koordinatensystem und beschrifte es. Begründe welche
Werte der x- und y-Achse zugeordnet werden. Nutze hierzu ein Tabellenkalkulationsprogramm.
Auf der x-Achse wird die Beobachtungszeit von 0 bis 6 min eingetragen. Die Zeit ist vorgegeben, die Verteilung der Asseln verän-
dert sich in diesem Zeitraum. Auf der y-Achse wird sowohl die Anzahl der Tiere im feuchten (rundes Symbol), als auch im trocke-
nen Teil (Rautensymbol) eingetragen. Die Achse wird beschriftet mit Anzahl der Kellerasseln von 1 bis 10.
5 Erstelle mithilfe eines Tabellenkalkulationsprogramms für den letzen gemessenen Wert nach 6 Minuten ein Kreisdiagramm.
mögliche Werte (s. Abbildung)
Verteilung der Kellerasseln Verteilung der Kellerasseln
Kellerasseln trocken
20 % 20 %
80 %
Kellerasseln feucht
80 %
Kellerasseln feucht Kellerasseln trocken
6 Erläutere, welche Aussagen mithilfe des Kurven- und des Kreisdiagramms gemacht werden können.
Das Kurvendiagram wird genutzt, wenn die einzelnen Daten miteinander in Beziehung stehen, wie hier die Verteilung der Asseln
kann der Zeit zugeordnet werden. Das Kreis- und das Ringdiagramm werden genutzt, wenn die Anteile an der Gesamtheit ange-
zeigt werden. Hier ist es der Anteil der Asseln im Feuchten gegenüber denen im Trockenen. Die Anteile sind in Prozent dargestellt.
7 Erläutere, ob man anhand der Messwerte die Fragestellung beantworten kann und welche Vermutung richtig ist.
(Je nach Messergebnis!) Wenn im Laufe des Zeitraumes sich eine Tendenz ergibt, die sich immer weiter ausschärft, wie hier der
Anteil der Tiere im feuchten Lebensraum, ist eine Antwort zu der Fragestellung möglich. Die Aussagekraft ist umso größer, je mehr
Kellerasseln untersucht werden.
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Illustrator: Klett-Archiv, StuttgartSie können auch lesen
