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Methoden
Methoden: Beobachten und Protokollieren (Seite 7)
Lege eine Sammlung mit verschiedenen Larvenhäuten an. Bestimme die gefundenen Arten mithilfe eines Bestimmungsbuches.
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Larvenhäute (Exuvien) findet man von Ende April bis Mitte September. Die meisten Exuvien sind fest an Pflanzenstängel gekrallt und befinden sich etwa einen halben Meter über der Gewässeroberfläche. In Bestimmungsbüchern findet man häufig
Hinweise zum Schlüpfort und zur Schlüpfperiode. Mit einer Lupe oder einem Binokular kann man meist die Gattung gut
bestimmen. Bestimmungsschlüssel finden sich in den meisten Bestimmungsbüchern. Exuvien lassen sich in durchsichtigen
Filmdosen gut aufbewahren, nachdem man die Funde 2 Tage lang bei geöffnetem Deckel getrocknet hat.
Führe ein Naturtagebuch zum Thema „Wasserinsekten“, in das du wöchentlich deine Beobachtungen einträgst. Falls kein Teich
–
in der Nähe ist, kannst du auch ein Naturtagebuch über eine Wiese oder einen Baum, z.B. die Rosskastanie, anlegen.
individuelle Lösung
Methoden: Experimentieren (Seite 9)
Welches Experiment könnte Aufschluss darüber geben, warum der Wasserläufer nicht untergeht?
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Eine Petrischale wird mit Wasser gefüllt. Man gibt auf die Wasseroberfläche ein Filterpapier, auf dieses legt man eine Büroklammer. Mit einer Pinzette drückt man das Filterpapier nach unten. Die Büroklammer schwimmt auf der Wasseroberfläche.
Gibt man einen Tropfen Spülmittel zu, so sinkt die Büroklammer nach unten. Die Oberflächenspannung kommt dadurch zustande, dass sich die zwischen den Wassermolekülen wirkenden Anziehungskräfte an der Grenzfläche nicht aufheben. Die resultierende Kraft ist senkrecht nach unten gerichtet. Da sich dort aber bereits Wassermoleküle befinden, erscheint die Wasseroberfläche wie eine gespannte elastische Haut.
Überlege, warum der Rückenschwimmer an die Wasseroberfläche kommt. Informiere dich über die Atmung von Insekten.
–
Da der Rückenschwimmer über Tracheen atmet, muss er einen Luftvorrat ins Wasser mitnehmen.
Plane einen weiteren Versuch, der eine Aussage darüber machen soll, welche Beutetiergröße die Libellenlarve bevorzugt.
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Die Attrappengröße wird von 2 mm bis etwa 20 mm variiert. Dazu eignet sich eine schwarze Attrappe. Die anderen Parameter
bleiben gleich. Man wiederholt jedes Experiment 10 mal und notiert die Zahl der Reaktionen.
Methoden: Arbeiten mit Modellen (Seite 10/11)
Suche in einem Insektenbuch oder im Internet nach verschiedenen Wasserinsekten und überlege, welche Details für den Bau
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von Modellen interessant wären.
individuelle Lösung
Baue ein Modell für den Flugapparat der Libellen. Verwende z.B. Karton für das Chitinskelett und Flügel, sowie Gummiringe für
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die Muskulatur.
individuelle Lösung
Ordne die abgebildeten Modelle den verschiedenen Modellkategorien (s. Seite 10) zu.
–
siehe Tabelle
Modell
Kategorie
Strömungsverhältnisse
Funktionsmodell, Strukturmodell
Flugmuskulatur
Funktionsmodell, Forschungsmodell
Auftrieb
Funktionsmodell, Forschungsmodell
Vogelflug
Funktionsmodell, Strukturmodell
Oberflächenvergrößerung
Lernmodell
Nahrungskette
Funktionsmodell, Konstruktmodell
Beantworte mit einem Partner die Fragen zur Modellkritik für die abgebildeten Modelle.
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Strömungsverhältnisse: Das Modell zeigt als Anschauungsmodell den Zusammenhang zwischen Verhalten und Strömungsgeschwindigkeit. Seine Grenzen liegen darin, dass der Bachgrund niemals eine unstrukturierte glatt Fläche ist (Ausnahme Felsen)
und es auch Mikroströmungen, Wirbel etc. gibt. Diese genauen Verhältnisse sollen hier aber nicht gezeigt werden, sondern nur
die Verringerung der Widerstandsfläche.
Flugmuskulatur. Die Aufhängung der Flügel wird im Zusammenhang mit der Muskelbewegung gezeigt. Es fehlen Inervierung
und das Gegenspielerprinzip der Muskeln.
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Auftrieb: stark reduziertes, aber wirksames Modell: Nur die Form des Flügels wird angedeutet, das Verhalten bei Wind verdeutlicht. Es fehlen: Gewicht, Vogelkörper, Windverhältnisse, Steuerung. Aber diese genauen Zusammenhänge sind nicht beabsichtigt, nur ein physikalisches Detail soll veranschaulicht werden.
Vogelflug: Dieses Modell zeigt schon mehr Faktoren als das Buch-Blatt-Modell: Gewicht, Vogelkörper. Doch sind auch hier viele
Faktoren stark reduziert: keine Steuerung, keine Federn, einfache Windverhältnisse
Oberflächenvergrößerung: Mit diesem Modell kann die größere Oberfläche nachgewiesen werden, die beim Zerkleinern der
Nahrung entsteht, sodass die Verdauungsenzyme mehr Angriffsfläche haben. Es dient der Anschauung sowie mathematischen
Überprüfung und hat nicht das Ziel, die Verhältnisse zu zeigen.
Nahrungskette: Die Glieder einer möglichen Nahrungskette werden gezeigt und durch Kettenringe verdeutlicht. Diese gibt es so
in der Natur nicht. Außerdem sieht jede konkrete Nahrungskette anders aus: Es gibt verschiedene Nahrung und verschiedene
Verbraucher; diese konkrete Organismenfolge wird es selbstverständlich durch Zufall auch geben.
Entwickle ein Modell zu einem Organ des Menschen (z.B. zum Dünndarm). Überlege, mit welchen Materialien du das Organ am
–
besten modellieren kannst. Beschaffe dir diese Materialien und baue dein Modell.
Die Lösung bleibt der Fantasie der Schüler überlassen. Dünndarm: z.B. Papprollen von Toilettenpapier oder Küchenpapier;
Waschmaschinenschlauch; Peristaltik kann durch einen Seidenstrumpf mit einem kleinen Ball verdeutlicht werden, etc.
Methoden: Informationen beschaffen – recherchieren (Seite 12)
Untersuche die Organisation einer Bücherei. Welche Sachgruppen gibt es? Wie sind sie untergliedert? Welche Signatur tragen
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die Regale, welche die darin befindlichen Bücher?
Viele öffentliche Bibliotheken sind gleich organisiert. Die Allgemeine Systematik ist in Sachgruppen gegliedert, die mit Großbuchstaben von A bis Z gekennzeichnet sind; nicht verwendet sind die Buchstaben I und J. Die Sachgruppe A ist Allgemeines.
Hier sind die Nachschlagewerke zu finden. Weitere, für biologische Recherchen wichtige Sachgruppen sind U (Naturwissenschaften), V (Medizin) und W (Technik). Die Kennbuchstaben sind an den Regalen an auffälliger Stelle gut sichtbar und groß
angeschrieben.
Innerhalb einer Sachgruppe gibt es eine mehrstufige Untergliederung, die mit Kleinbuchstaben beginnt und schließlich Ziffern
erhält. Diese Untergliederungen stehen an den einzelnen Regalbrettern. Es bedeutet in den Naturwissenschaften Ua Allgemeines, Ub Astronomie, Uc Physik, Ud Chemie, Ue Geowissenschaften und Uf Biologie, Ug Botanik, Uh Zoologie und Uk Humanbiologie. Insekten sind beispielsweise unter Uhn 11, Säugetiere unter Uhn 24 zu finden.
Die Bücher tragen als Signatur die Kategorie, unter der sie eingruppiert sind, ergänzt um eine Abkürzung des Autors oder der
Buchreihe. Für Natura findet man „Nat“.
Kläre durch Recherchieren:
a) Welche der abgebildeten Tiere leben als Larve im Wasser und als erwachsenes Insekt außerhalb des Wassers?
– Die Larven der Mosaikjungfer leben in kleineren, stehenden Gewässern, aber auch in größeren Baggerseen. Die Larve benötigt zur Entwicklung im Allgemeinen zwei Jahre. Rückenschwimmer überwintern als Vollinsekt. Zu Beginn des Frühjahrs
paaren sich die Insekten. Die Eier werden meist im April in weiche Pflanzenteile eingestochen. Danach sterben die Imagines. Bis zum Herbst häuten sich die Larven fünf mal.
b) Was versteht man unter Tracheenatmung? Recherchiere im Schulbuch!
– Dieses besondere Atmungssystem ist das Tracheensystem. Seine Atemöffnungen sind seitlich an den Hinterleibsringen als
kleine Poren (Stigmen) zu erkennen. Eine Schutzvorrichtung aus Chitinhärchen dient als Staubfilter. Von jedem Stigma aus
führen Luftröhren, die Tracheen, ins Körperinnere. Diese besitzen dünne, elastische Wände, die den Gasaustausch mit den
einzelnen Körperzellen ermöglichen. Eingelagerte Chitinspiralen verhindern ein Zusammendrücken bzw. Zusammenfallen
der feinen Röhren. Das Ein- und Ausatmen erfolgt durch besondere Muskeln, die den Hinterleib abwechselnd abflachen und
verkürzen sowie durch die Eigenelastizität der Tracheen. Die Wirkungsweise ist die gleiche wie bei einem Blasebalg. Zusätzlich unterstützen noch Bein- und Flügelbewegungen die Atmung.
c) Wie atmen die abgebildeten Insekten im Wasser?
– Großlibellenlarven, wie die abgebildete blaugrüne Mosaikjunger, besitzen im Enddarm eine Kiemenkammer. Die mit einem
Tracheolennetz durchzogenen Kiemenplättchen ragen in diese Kammer hinein. Durch rhythmische Kontraktionen des Abdomens wird das Wasser ausgetauscht. Im Gegensatz dazu besitzen Kleinlibellenlarven am Abdomenende drei Kiemenblättchen, die als Ruder eingesetzt auch der Fortbewegung dienen. Die Larven des Gelbrandkäfers sind Luftatmer. Die
Stigmen sind, bis auf die beiden letzten des Hinterleibsegmentes, verschlossen. Die beiden geöffneten Stigmen sind mit
wasserabstoßenden Haarkränzen umgeben. Diese durchstoßen das Wasseroberflächenhäutchen, sodass die Luft in den
beiden Tracheenlängssträngen erneuert werden kann. Die beiden Hinterleibsanhänge (Cerci) sind dagegen mit hydrophilen
Borsten besetzt, sie durchstoßen die Wasseroberfläche nicht. Die Larven hängen dadurch bei der Atmung am Wasseroberflächenhäutchen. Der adulte Käfer nimmt unter den Flügeldecken einen großen Luftvorrat mit. Durch den Luftvorrat ist der
Schwerpunkt des Käfers etwas zum Kopf hin verschoben. Kommt der Käfer an die Wasseroberfläche, nimmt er dort automatisch die Atemstellung ein. Am Hinterleibsende durchdringen wasserabstoßende Haarsäume das Oberflächenhäutchen
des Wassers. Die Hinterbeine werden in abgespreizter Stellung von unten gegen das Wasseroberflächenhäutchen gestemmt, wodurch diese Stellung stabilisiert wird. Die Flügeldecken werden etwas angehoben. Dadurch entsteht am Hinterende ein Spalt, durch den die Luft mittels Atembewegungen erneuert werden kann. Die Stigmen der Tracheen münden alle
in den Raum unter den Flügeldecken, sodass der Luftvorrat während des Tauchens einige Zeit ausreicht. Der Rückenschwimmer (Notonecta) hängt zur Atmung in seiner charakteristischen Stellung mit dem Bauch nach oben am Wasseroberflächenhäutchen. Mit den beiden vorderen Beinpaaren stützt er sich von unten gegen das Oberflächenhäutchen, nur Klappen am Hinterleibsende, gelangen an die Luft, so dass der gesamte Atemluftvorrat erneuert werden kann. Auf der Bauchseite befinden sich zwei Reihen von unbenetzbaren Borsten in zwei längs verlaufenden Rinnen, die die Luft festhalten. Am
Grunde dieser Rinnen befinden sich Tracheenöffnungen, sodass Sauerstoff aus diesem Vorrat beim Tauchen zur Atmung
genutzt werden kann. Die Bauchseite bekommt einen größeren Auftrieb als die Rückenseite, sodass das Tier auf den
Rücken kippt.
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d) Ordne die abgebildeten Wasserinsekten bestimmten Ordnungen zu, z.B. Libellen, Zweiflügler etc.
– Wasserläufer, Rückenschwimmer gehören zur Ordnung der Wanzen, die Mosaikjungfer zu den Libellen, der Gelbrandkäfer
zu den Käfern.
e) Informiere dich über die Ernährung von Libellenlarven.
– individuelle Lösung
f) Was versteht man unter einer Metamorphose. Erkläre den Begriff. Finde heraus, welche der abgebildeten Tiere eine vollständige, welche eine unvollständige Metamorphose durchmachen (s. Seite 64–65).
– unvollständige Metamorphose: Libelle, Wasserläufer, Rückenschwimmer
vollständige Metamorphose: Gelbrandkäfer
g) Ermittle die Fluggeschwindigkeiten von erwachsenen Insekten. Welches Insekt hält den Rekord?
– Fluggeschwindigkeiten in km/h: Stechmücke: 1,4, Florfliege: 2,2, Stubenfliege: 8,2, Maikäfer: 11, Kohlweißling: 14, Wanderheuschrecke: 16, Hummel: 18, Hornisse: 22, Honigbiene: 29, Libellen bis 50 km/h
Lebewesen und Wechselwirkungen
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Lebewesen bestehen aus Zellen
Mikroskop und Zelle (Seite 19)
Stelle die Unterschiede zwischen einer Pflanzen- und einer Tierzelle tabellarisch zusammen.
–
siehe Tabelle
Pflanzenzelle
Tierzelle
Zellwand und Zellmembran
Zellmembran
Vakuole
–
Chloroplasten mit Chlorophyll
–
Form: starr kugelig, würfelartig oder langgestreckt
größere Formenvielfalt
Vergleiche die mikroskopischen Präparate der Pflanzen- und Tierzelle mit den Modellzeichnungen.
–
Das mikroskopische Bild unterscheidet sich von den Modellzeichnungen wie folgt:
– Das mikroskopische Bild ist nur zweidimensional, es ist aber möglich, mehrere Ebenen nacheinander einzustellen.
– Bei eigenen Präparaten sind häufig nur Zellkern und Chloroplasten zu erkennen.
– Zellwand und Zellmembran sind nicht immer deutlich zu unterscheiden.
– Die Qualität des Mikroskops, der Lichteinfall und die Färbetechnik sind entscheidende Voraussetzungen für ein differenziertes Bild.
Zellen, Gewebe und Organe (Seite 21)
Informiere dich über den genauen Aufbau des Nervengewebes. Zeichne eine Nervenzelle und beschrifte sie.
–
Gezeichnet wird eine Nervenzelle mit Dendriten, Zellkörper, Axonhügel, Axon, Hüllzelle, Schnürring, Endknöpfchen, Synapse
und Motorischer Endplatte.
Praktikum: Arbeiten mit dem Mikroskop (Seite 22)
Vergleiche den Aufbau deines Schulmikroskops mit unserer Abbildung. Vergleiche und benenne die Teile.
–
Die funktionswichtigen Bauteile sind an (fast) allen Schulmikroskopen vorhanden und lassen sich leicht erkennen. Folgende
Teile können benannt werden: Okular, Tubus, Objektiv, Objektivrevolver, Objekttisch, Blende, Kondensor, Lichtquelle, Stativ,
Triebrad.
Wenn man die Vergrößerungen von Objektiv und Okular multipliziert, erhält man die Gesamtvergrößerung. Berechne die mögli–
chen Werte für dein Mikroskop.
Man kann die Berechnungen durchführen lassen. Zusatzfragen machen die Dimensionen anschaulicher, z. B.: „Wie groß wäre
ein Stecknadelkopf, wenn er 100fach vergrößert wäre?“ (Bei einem Millimeter realer Größe wäre er 10 cm im Durchmesser.)
Lege ein Stückchen transparentes Millimeterpapier auf den Objekttisch und miss damit dein Beobachtungsfeld aus. Notiere dir
–
die Werte für die verschiedenen Objektive. So kannst du später leichter die wirkliche Größe eines Objektes abschätzen.
Bei 40facher Vergrößerung werden etwa 7 mm2 Fläche erfasst. Der Gesichtsfelddurchmesser beträgt rund 3,0 mm.
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Bei 100facher Vergrößerung sind knapp 1,5 mm zu sehen, bei einem Durchmesser des Beobachtungsfeldes von 1,2 mm.
Anmerkung: Bei 400facher Vergrößerung kommt es oft vor, dass überhaupt keine Linie des Millimeterpapiers im Gesichtsfeld
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liegt. Hier können Schüler erkennen, wie wichtig es ist, mit der geringsten Vergrößerung zu beginnen. Erst durch Verschieben
des Papiers wird der Balken sichtbar.
Lege ein Haar, eine Stecknadel und einen Wollfaden auf das Millimeterpapier und gib deren Dicke an.
–
Dicke eines Haares: zwischen 0,05 und 0,08 mm
Dicke einer Stecknadel: etwa 0,5 mm
Dicke eines Wollfadens: sehr unterschiedlich
Anmerkung: Schüler haben oft Probleme, das Haar so zu fixieren, dass mit dem 40er-Objektiv etwas zu erkennen ist. Es empfiehlt sich jetzt der Übergang zum Nasspräparat.
Zeichne bei schwacher Vergrößerung die Anordnung der Zellen.
–
Schüler sollen hier die Mauerstruktur zeichnen.
Zeichne eine möglichst große Umrissskizze (5 x 10 cm) einiger weniger Zellen bei ungefähr 100facher Vergrößerung.
–
Grobe Skizze. Eine Zwiebelhautzelle füllt in ihrer Längsrichtung etwa 2/3 des Beobachtungsfeldes aus. Es genügt, die im Gesichtsfeld erkennbaren Zellen zu zeichnen.
Betrachte das Innere der Zelle. Übertrage die erkennbaren Einzelheiten in deine Umrissskizze.
–
Folgende Strukturen können mindestens erkannt werden: Zellwand, Zellkern, Zellsaftraum (Vakuole)
Fertige auch hiervon eine genaue Zeichnung an. Welche Unterschiede zum ersten Präparat lassen sich erkennen?
–
Es tritt unter anderem die Zellwand angefärbt hervor.
Material: Größe und Form von Zellen (Seite 23)
Größe von Zellen
Berechne unter Zuhilfenahme der Abbildung, wie viele Muskelzellen, Schleimhautzellen oder Spermien auf einer Strecke von
1 cm aneinandergereiht werden müssten. Schaffst du es, mit gleich vielen Bleistiftpunkten eine 1 cm lange Strecke auf das Papier zu bringen?
– Muskelzellen: 50; Schleimhautzellen: 143; Spermien: 200
Form von Zellen
Nimm ein Glas und fülle es zu einem Drittel mit Wasser. Gib etwas Spülmittel hinzu und blase durch ein Trinkröhrchen Luft in
die Lösung bis das Glas voller Seifenblasen ist. Beobachte. Warum können Seifenblasen ein Modell für Zellen sein?
– Wie die Seifenblasen stellen auch Zellen abgegrenzte Räume umschlossen von einer Membran dar.
Fertige aus Papier und Klebstoff Hohlkörper als Modelle für verschiedene Zellformen an. Benenne sie.
–
individuelle Lösung: Beispiele s. Schülerband
Praktikum: Mikroskopie der Zelle (Seite 24/25)
Sichte das Präparat, indem du mit dem Feintrieb den Abstand zwischen Objektiv und Objekt langsam vergrößerst bzw. verrin–
gerst. Stelle den optischen Schnitt so ein, dass du zunächst in eine ausgewählte Zelle hineinschaust und danach auf deren
Zellwand blickst. Fertige von beiden Bildern eine Zeichnung an. Beschrifte die Zellbestandteile.
Eine Zwiebelhautzelle füllt in ihrer Längsrichtung etwa 2/3 des Beobachtungsfeldes aus. Folgende Strukturen können erkannt
werden: Zellwand, Zellkern, Zellsaftraum (Vakuole).
Nimm mit der Pinzette aus dem Wasser einen Algenfaden und schneide mit der Schere ein genau 1 cm langes Stück ab. Über–
führe dieses in einen Wassertropfen auf dem Objektträger und lege ein Deckglas auf. Zähle die Zellen, die den 1 cm langen
Faden ausmachen. Berechne die tatsächliche durchschnittliche Länge einer Algenzelle.
individuelle Lösung
Bestimme den Durchmesser des mikroskopischen Gesichtsfeldes, um nachfolgend die Größe von Objekten einigermaßen gut
–
abschätzen zu können. Gehe dabei wie folgt vor: Ziehe mit einem spitzen Bleistift auf transparentem Millimeterpapier die Linien
innerhalb eines Quadratzentimeters nach. Schneide diesen Quadratzentimeter aus, bringe ihn in einen Wassertropfen auf den
Objektträger und lasse das Papier durchfeuchten. Lege das Deckglas auf. Bestimme jetzt für jede Vergrößerungsstufe den
Durchmesser in Millimetern. Erstelle nach folgendem Muster eine Tabelle.
Bei 40facher Vergrößerung werden etwa 7 mm2 Fläche erfasst. Der Gesichtsfelddurchmesser beträgt 3,0 mm.
Bei 100facher Vergrößerung sind knapp 1,5 mm2 Fläche zu sehen. Der Gesichtsfelddurchmesser beträgt 1,2 mm.
Lege das von der Pflanze abgetrennte Blatt so um den Zeigefinger, dass die Unterseite nach oben zeigt. Ritze mit dem Skalpell
–
oder der Rasierklinge quer zur Längsachse des Blattes die Außenhaut ein. Ziehe mit der Pinzette ein Epidermisstück ab und
stelle ein Frischpräparat her. Betrachte das Objekt in der Aufsicht. Zeichne einen Ausschnitt und achte dabei besonders auf die
unterschiedlichen Zellformen. Enthalten alle Zellen Chloroplasten?
Die Spaltöffnungszellen enthalten Chloroplasten.
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Entnimm mit einer Präpariernadel etwas Fruchtfleisch aus einer reifen, tief blau gefärbten Ligusterbeere. Übertrage das Material
–
in einen Wassertropfen auf einen Objektträger und lege ein Deckglas auf. Drücke mit dem Bleistiftende gefühlvoll auf das Deckglas, um durch den Druck die Zellen des Fruchtfleisches zu vereinzeln. Schau dir die Einzelheiten genau an und beantworte die
folgenden Fragen:
– Welche Form haben die Zellen?
– Warum erscheinen die Zellen rot gefärbt?
– Enthalten sie Chloroplasten?
– In welchem Volumenverhältnis stehen Protoplasma und Zellsaft?
– Kannst du den Zellkern im Objekt finden?
– Form der Zellen: unregelmäßig, rundlich
– Die Zellen enthalten roten Zellsaft.
– Die Zellen enthalten keine Chloroplasten.
– Volumenverhältnis Protoplasma / Zellsaft: Die Zellsaftvakuole füllt fast die ganze Zelle aus, nur ein dünner Protoplasmastreifen umhüllt die Vakuole.
– Der Zellkern ist nicht zu sehen.
Zupfe mithilfe von Pinzette und Präpariernadel ein reiskorngroßes Stück Fleisch in einem Wassertropfen auf einem Objektträger
–
auseinander. Decke mit einem Deckglas ab und mikroskopiere. Vergleiche das mikroskopische Bild mit der Abbildung des Muskelgewebes unten. Welche Gemeinsamkeiten und welche Unterschiede kannst du feststellen? Erkläre.
Im Präparat sieht man dicht nebeneinander liegende Muskelfibrillen mit eingelagerten Zellkernen. (Da es sich bei diesem Präparat um quergestreifte Muskulatur handelt, sollten stark lichtbrechende Querstreifen erkennbar sein. Aktin- und Myosinfilamente liegen regelmäßig nebeneinander. Unterschiede zur Abbildung ergeben sich aus der Anfärbung, dem gewählten Ausschnitt
und der Vergrößerung sowie der Zerrissenheit des Materials.)
Schabe mit dem Teelöffel von der Mundhöhlenwandung etwas Schleim ab. Verrühre diesen in einem Wassertropfen auf jeweils
–
zwei vorbereiteten Objektträgern. Neben vielen Bakterien aus der Mundhöhle enthält der Schleim zahlreiche Schleimhautzellen.
Um die kontrastarmen Zellen besser sichtbar zu machen, werden sie mit dem Farbstoff Methylenblau angefärbt. Stelle mit dem
einen Objektträger ein Frischpräparat her. Dazu wird entsprechend der Abbildung die Methylenblaulösung unter das Deckglas
gesaugt.
Der zweite Objektträger dient zur Herstellung eines Dauerpräparates. Gehe dabei wie folgt vor: Streiche den Wassertropfen mit
dem Schleim flächig auf den Objektträger aus (Ausstrich). Lasse dann das Präparat an der Luft trocknen. Ziehe den Objektträger nach dem Trocknen dreimal durch die Bunsenflamme (Fixieren). Tropfe Methylenblaulösung auf das Präparat und lasse
den Farbstoff 3 Minuten einwirken, spüle die Farblösung mit Leitungswasser ab und lasse das Präparat erneut trocknen. Bereits
in dieser Form ist das Präparat längere Zeit haltbar (Dauerpräparat). Man kann jedoch auch noch einen Tropfen Neutralbalsam
aufsetzen und ein Deckglas auflegen. Auf den Objektträger wird ein Etikett geklebt. Darauf stehen die folgenden Angaben:
Mundschleimhautzellen, Methylenblau-Färbung, Datum, Name des Schülers.
Zeichne einige Mundschleimhautzellen mit allen sichtbaren Organellen. Nenne jene Zellbestandteile, die besonders intensiv
durch Methylenblau angefärbt worden sind. Welche Unterschiede kannst du zwischen Schleimhautzellen und pflanzlichen Epidermiszellen ausmachen?
Die Zellmembran und der Zellkern werden angefärbt. – Die Mundschleimhautzelle hat keine Zellwand, die Zelle ist weitgehend
unstrukturiert, nur der Kern ist zu erkennen.
Schneide mit der Rasierklinge einen Spalt in einen Zylinder von Holundermark oder ein Blöckchen Styropor. Stecke in diesen
–
Spalt ein Blattstückchen. Schneide nun mit der Rasierklinge dünne Scheibchen ab, indem du die scharfe Klinge bei nur leichtem
Druck durch das Objekt ziehst. Der erste Schnitt wird verworfen. Versuche möglichst mehrere sehr dünne schnitte zu erhalten.
Stelle von den Blattquerschnitten Frischpräparate her. Untersuche die Schnitte mikroskopisch. Zeichne einen Blattquerschnitt
und gib die verschiedenen Schichten des Blattes an.
Ordne die nachfolgend abgebildeten Zellen den einzelnen Blattschichten zu. In welchen Zellen findest du die meisten Chloroplasten?
Schichten des Blattes: untere Epidermis mit Spaltöffnungen, Schwammparenchym, Palisadengewebe, obere Epidermis
geordnete Blattschichten: 1) obere Epidermis, 2) Palisadengewebe, 3) Schwammparenchym, 4) untere Epidermis mit Spaltöffnungen
Bau und Funktion von Zellorganellen der Eucyte (Seite 27)
Übertrage die Abbildungen von Chloroplasten, Mitochondrien und Zellkernen in dein Heft und beschrifte die Zeichnungen mit
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den im Text genannten Begriffen.
individuelle Lösung, Zellkern: Nucleolus, DNA, Kernplasma, Kernhülle, Kernpore; Chloroplast: Doppelmembran, Thylakoide,
Stärke; Mitochondrium: Membran
Kennzeichne alle lichtmikroskopischen sichtbaren Bestandteile
–
Zellkern, Vakuole, Chloroplast, Zellwand, Zellmembran, Zellplasma
Vergleiche den Bau einer Tierzelle (s. Seite 19, 29) mit dem einer Pflanzenzelle (s. Seite 26). Stelle Gemeinsamkeiten und
–
Unterschiede tabellarisch zusammen.
siehe Tabelle
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Pflanzenzelle
Tierzelle
Zellwand
nicht vorhanden
Zellmembran
Zellmembran
Cytoplasma
Cytoplasma
Zellkern
Zellkern meist zentral
Kernkörperchen
Kernkörperchen
Vakuole
nicht vorhanden
Mitochondrien
Mitochondrien
Chloroplasten mit Chlorophyll
nicht vorhanden
Form: starr kugelig, würfelartig oder lang gestreckt
größere Formenvielfalt
Erläutere mithilfe der Informationen dieser Doppelseite das biologische Basiskonzept Biosysteme (s. Seite 254/255).
–
Die Zellen sind die kleinsten Baueinheiten der lebenden Organismen. Lebende Organismen sind Biosysteme, die im Stoffaustausch mit ihrer Umwelt stehen. Sie nehmen Stoffe und Energie auf, wandeln sie um und geben sie in veränderter Form wieder
an die Umwelt ab. Die Zellorganellen in den Zellen sind Bestandteil in diesem Prozess und übernehmen verschiedene Teilschritte dieser Stoff- und Energieumwandlung. Durch die Zellen und ihre Organellen entstehen abgegrenzte Zellräume, so
genannte Kompartimente. Zellorganelle, Zelle und Organ bilden den Organismus als ein funktionierendes Biosystem, dessen
Eigenschaften über die Summe der Eigenschaften der einzelnen Bestandteile hinausgehen.
Die Bakterienzelle – Protocyte (Seite 28)
Erstelle mithilfe der Abbildung 1 und 2 einen tabellarischen Vergleich von Protocyte und Eucyte.
–
siehe Tabelle
Merkmal
Eucyte
Protocyte
Zellwand
vorhanden
vorhanden; enthält Murein, auch häufig mit aufgelagerter Schleimhülle
Zellmembran
vorhanden
vorhanden
Zellkern
vorhanden
frei im Plasma liegende, ringförmige DNA (Kernäquivalent und ggf. Plasmid)
Chloroplasten, Mitochondrien
vorhanden
keine Zellorganellen mit doppelter Membran; entsprechende Strukturen sind Einfaltungen der Zellmembran
Dictyosomen, ER
vorhanden
nicht vorhanden
Ribosomen
80 S
70 S
Zellgröße
typ. 8–200 m
typ. 1–5 m
Organisationsform
der Organismen
Einzeller und Vielzeller
nur Einzeller
Informiere dich im Internet oder anderen Quellen über die Vermehrungsweisen von Bakterien. Schreibe dazu einen kurzen
–
Lexikonbeitrag.
Bakterien vermehren sich ungeschlechtlich durch Zellteilung oder durch Knospung. Dies dauert z.B. bei Escherichia coli, dem
Darmbakterium des Menschen, nur 20 Minuten, bei dem Tuberkulose-Erreger Mycobacterium tuberculosis jedoch 20 Stunden.
Vor der Teilung verdoppelt sich zunächst das Erbgut und heftet sich an die Zellmembran. Über eine Einschnürung dieser
Membran folgt die Teilung der Zelle. Es entstehen zwei identische Tochterzellen.
Jedoch kommen auch Sexualvorgänge bei Bakterien vor (Konjugation). Dabei übertragen Bakterien ihr Erbgut auf ein anderes
Bakterium derselben Art. Dazu produzieren einige so genannte Sexualpili (Proteinröhren), durch die DNA von einer Zelle zur
anderen übertragen werden kann. Die DNA-Übertragung kann auch ohne diese Pili erfolgen, wenn sich zwei Bakterienzellen
eng aneinander legen.
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Zellteilung und Zellwachstum (Seite 30)
Menschen und Tiere wachsen im Gegensatz zu Bäumen nicht ihr Leben lang. Aber auch bei Menschen und Tieren gibt es
–
Zellen, die ihre Teilungsfähigkeit nicht verlieren und zeitweise aktiv werden. Finde eine biologische Erklärung für diesen Umstand.
Menschen und Tiere benötigen teilungsfähige Zellen, da bei ihnen ständig Zellen absterben (z.B. Hautzellen), die erneuert
werden müssen. Des Weiteren müssen neue Zellen vom Körper bei der Wundheilung bzw. bei Wundverschlüssen gebildet
werden.
Demonstriere mit einer Tafel Schokolade die Zellteilung. Wo siehst du die Grenzen des Modells?
–
Die Grenzen des Modells liegen darin, dass die Schokolade im Modellversuch rasch aufgebraucht ist, d.h. keine neue Zellteilung mehr demonstriert werden kann. Im menschlichen und tierischen Organismus hingegen kann immer wieder erneut (bei
Bedarf) eine Zellteilung stattfinden. Dies liegt daran, dass jeder Teilung eine Wachstumsphase folgt. Diese lässt sich mit der
Schokolade nicht demonstrieren.
Informiere dich im Internet oder anderen Quellen über Ziele der Stammzellenforschung.
–
Die Stammzellenforschung hat folgende Ziele: Menschliche embryonale Stammzellen sind sowohl für die Grundlagenforschung
als auch für die medizinische Forschung von großem Interesse. Es wird angenommen, dass sie aufgrund ihrer Fähigkeit zur
unbegrenzten Vermehrbarkeit eine wichtige Quelle zur Gewinnung von Zell- und Gewebeersatz darstellen. Aufgrund ihrer Eigenschaften zur Differenzierung in verschiedene Spezialgewebe sind sie als Forschungsobjekte geeignet, um eine Vielzahl von
Entwicklungsprozessen im Detail zu untersuchen.
Einzellige Lebewesen (Seite 32)
Vergleiche den Weg der Nahrung bei Paramecium und Mensch. Welches Organell entspricht welchem Organ?
–
siehe Tabelle
Weg der Nahrung
Pantoffeltierchen
Mensch
Nahrungsaufnahme
Mundfeld
Mund
Verdauung
Nahrungsbläschen
Magen/Darm
Ausscheidung fester Stoffe
Zellafter
After
Ausscheidung von Flüssigkeiten
pulsierendes Bläschen
Niere
Pantoffeltierchen teilen sich etwa alle 24 Stunden. Nach 19 Tagen können theoretisch aus einem Tierchen 500 000 entstehen.
–
Wann wäre eine Million überschritten?
Da sich ihre Anzahl in 24 Stunden verdoppelt, werden theoretisch nach weiteren 24 Stunden, also nach insgesamt 20 Tagen,
eine Million Tierchen vorhanden sein. Diese Million wird am 21. Tag überschritten.
Einzellige Lebewesen (Seite 33)
Vergleiche eine Amöbe mit Paramecium. Schreibe Gemeinsamkeiten und Unterschiede in Form einer Tabelle auf.
–
Gemeinsamkeiten:
– Beide bestehen nur aus einer einzigen Zelle, die alle Lebensfunktionen wahrnimmt. Beide vermehren sich durch Zellteilung.
– Beide besitzen pulsierende Bläschen.
– Beide bilden Nahrungsbläschen.
– Beide können Zysten bilden und so ungünstige Lebensbedingungen überstehen.
Unterschiede:
– Pantoffeltierchen besitzen eine vergleichsweise feste Form; Amöben ändern dauernd ihre Gestalt.
– Pantoffeltierchen bewegen sich mithilfe von Wimpern fort; Amöben bilden Scheinfüßchen aus.
– Pantoffeltierchen besitzen feste Zellbereiche für die Nahrungsaufnahme und die Ausscheidung, Zellmund und Zellafter;
Amöben können an jeder beliebigen Stelle ihre Zelloberfläche durch Umfließen (Phagocytose) Nahrung aufnehmen und unverdauliche Reste ausscheiden.
– Pantoffeltierchen haben zwei pulsierende Bläschen; Amöben besitzen nur eines.
– Pantoffeltierchen leben in freiem Wasser und schwimmen; Amöben kriechen auf einer Unterlage.
Informiere dich über andere Einzeller. Erarbeite einen kleinen Vortrag, in dem du die Themen Vermehrung, Fortbewegung,
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Lebensraum und Nahrung ansprichst.
Es ist sinnvoll, in einer Suchmaschine, z.B. bei Google, den Begriff „Einzeller“ mit einem Lebensraum (vor allem „Boden“ und
„Wasser“) zu koppeln. So gelangt man auf Übersichtsseiten, die verschiedene Einzeller und deren Lebensweise vorstellen. Einzeller werden auch in Büchern zur Mikrobiologie, zur Bodenbiologie oder zu Gewässeruntersuchungen beschrieben.
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Praktikum: Heuaufguss (Seite 34)
Nimm eine Handvoll zerschnittenes Heu in ein Einmachglas und gieße einen Liter Teich- oder Aquariumwasser dazu.
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individuelle Lösung
Decke mit einer Glasplatte ab und lasse den Aufguss bei Zimmertemperatur und bei Tageslicht stehen.
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individuelle Lösung
Nimm von der Kahmhaut mit einem Glasstab etwas Material ab und stelle einen Ausstrich her. Lasse den Ausstrich trocknen
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und färbe ihn anschließend drei Minuten mit einer Methylenblaulösung. Gieße die Farblösung ab, spüle mit Wasser und mikroskopiere das Präparat. Was kannst du erkennen?
Beim Mikroskopieren der Kahmhaut findet man nach wenigen Tagen Bakterien, 3 bis 4 Tage später Algen.
Beobachte mit der Stereolupe (Binokular) oder mit dem Mikroskop Proben aus folgenden Zonen:
–
a) oberster Bereich (d.h. an der Stelle, an der sich die Kahmhaut gebildet hat);
b) freier Wasserbereich;
c) Bodensatz.
Welche der auf dieser Seite und Seite 35 abgebildeten Organismen findest du in den Präparaten wieder? Warum bevorzugen
manche die Oberfläche, andere den freien Wasserbereich und wieder andere den Grund?
individuelle Lösung: Die verschiedenen Organismen finden sich entsprechend ihren Lebensanforderungen in unterschiedlichen
Bereichen:
a) Kahmhaut: Bakterien
b) Wasserbereich: Einzeller
c) Bodensatz: Bakterien (Spirillen)
Entnimm von den verschieden lange stehenden Heuaufgüssen Proben von der Oberfläche, dem freien Wasser und dem Bo-
–
densatz. Stelle Frischpräparate her und vergleiche diese nach der Dauer der Entwicklungszeit. Finde heraus, welche Organismen nach welcher Zeit häufig vorkommen. Versuche zu erklären, warum die Massenvermehrung bestimmter Arten stattgefunden hat.
Bakterien nach wenigen Tagen; Algen nach einer Woche; Amöben nach 14 Tagen, häufig nach 60 Tagen; Geißeltierchen
(Euglena) nach 5 bis 10 Tagen; Wimpertierchen: Heutierchen nach 5 Tagen; Pantoffeltierchen nach 21 Tagen; Lauftierchen
nach 50 Tagen; Trompetentierchen nach 21 Tagen; Glockentierchen nach 10 Tagen; Rädertierchen nach 21 Tagen.
Drücke ein Schwämmchen aus und stelle von einem Tropfen der ausgepressten Flüssigkeit ein Frischpräparat her. Untersuche
–
die Probe und benenne so viele vorkommende Organismen wie möglich.
individuelle Lösung
Die Kugelalge Volvox – ein einfacher Vielzeller (Seite 37)
Welche Vorteile bringt der Zusammenschluss einzelner Zellen zu Kolonien?
–
In einer Umwelt, in der viele Fressfeinde nicht viel größer sind als eine Einzelzelle von Gonium, ist der Zusammenschluss zu
einer Kolonie von entscheidendem Vorteil: Die enorme Größe verhindert das Gefressenwerden.
Stelle in einer Tabelle Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen Chlamydomonas, Gonium, Eudorina und Volvox zusam–
men.
siehe Tabelle
Gattung
Zellzahl
Anordnung
Aufgaben der Zellen
1
einzellig
alle Lebensfunktionen
Gonium
4–6
flächig
alle Lebensfunktionen
Eudorina
32
flächig
alle Lebensfunktionen
bis 20 000
Hohlkugel
Chlamydomonas
Volvox
arbeitsteilig: Ernährung, Bewegung, Fortpflanzung
„Einzeller sind unsterblich“. Begründe diese Aussage anhand der Beispiele.
–
Bei der Zellteilung im Verlauf der Fortpflanzung bleiben keine spezialisierten Zellen zurück, wie z. B. bei Volvox.
Erkläre den Modellcharakter, den Grünalgen für die Entstehung von Mehrzellern haben.
–
Die Evolutionsprozesse der Vergangenheit können nicht direkt beobachtet werden. Theorien über ihren Verlauf können nur
durch Rückschlüsse und Belege überprüft werden. Die Grünalge zählt zu den niederen Lebewesen, d.h. sie trat in einem sehr
frühren Stadium der Evolution auf. Bei ihr ist bereits die für Mehrzeller typische Arbeitsteilung und Spezialisierung der Zellen zu
beobachten. Diese ist mit Alterungsprozessen und dem Tod des Gesamtorganismus verbunden, wenn die Körperzellen absterben. Da es nur wenige weitere Belege über die Entstehung von Mehrzellern gibt, hat die Grünalge einen Modellcharakter, d.h.
anhand der Anatomie dieser Alge ziehen Wissenschaftler Rückschlüsse über die Evolution von Mehrzellern.
9
2
Vielfalt der Wirbellosen
Wirbellose – eine Übersicht (Seite 39)
Auf diesen Seiten sind die Abbildungen durcheinander geraten und passen nicht mehr zum Text, sowie fast alle Beschriftungen
Klassen
Stamm: Schwämme
Stamm: Ringelwürmer
Klassen
Wenigborster
Kalkschwämme
Glasschwämme
Krebse
Klasse
Spinnentiere
Klasse
Tausendfüßer
Klasse
Insekten
Klasse
Klassen
Stamm: Nesseltiere
Hydratiere
Blumentiere
Quallen
Klassen
Stamm: Plattwürmer
Bandwürmer
Stamm: Schlauchwürmer
Strudelwürmer
Klassen
Fadenwürmer
Schnurwürmer
Vielborster
Egel
Hornschwämme
Stamm: Gliederfüßer
–
der Tierarten sind ebenfalls verloren gegangen. Finde mithilfe des Textes heraus, um welche Stämme bzw. Tierklassen es sich
handelt.
s. Abbildung
Rädertierchen
Klassen
Stamm: Weichtiere
Stamm: Stachelhäuter
Schnecken
Muscheln
Klassen
Kopffüßer
Seewalzen
Seeigel
Seesterne
10
Harte Schale weicher Kern – Weichtiere (Seite 41)
Welche Eigenschaften haben die Lebensräume der Weinbergschnecken?
–
Sie sind zumindest zeitweise feucht und enthalten Nahrungspflanzen. Stellenweise muss der Untergrund weich genug sein zum
Graben einer Erdhöhle für die Eiablage.
Weinbergschnecken besitzen 2 Paar Fühler. Beschreibe ihre Funktionen.
–
Am Paar der langen Fühler sitzen die Augen. Die kurzen Fühler dienen als Tastorgane.
Es gibt auch gehäuselose Schnecken, wie etwa die Rote Wegschnecke.
–
a) Bei welchem Wetter begegnet man den Tieren häufig? Erkläre.
b) Betrachte eine Rote Wegschnecke. Welche typischen Merkmale des Molluskenkörpers kannst du an ihr entdecken? Suche
die Atemöffnung.
a) Man trifft sie besonders häufig nach Regen, Nebel oder Tau an, da sie auf feuchtem Untergrund weniger Wasser bei der
Fortbewegung verlieren.
b) Von außen sind Fuß und Eingeweidesack erkennbar. Die Atemöffnung befindet sich ein Stück hinter dem Kopf am unteren
Rand des Schildes.
Finde im Text und in den Abbildungen Zusammenhänge zwischen Körperstrukturen der Schnecken und ihren Funktionen (s.
–
Seite 250/251).
siehe Tabelle
Struktur
Funktion
Hautvertiefungen
Verdunstungsschutz
Gehäuse
Schutz der inneren Organe
Rückziehmuskel der Fühler
Schutz eines empfindlichen Organs
Lichtsinneszellen an Fühlerspitze
Wahrnehmungsradius wird erweitert
Fußmuskulatur
Fortbewegung: Kriechen
Fußstruktur
Bewegung über scharfe Gegenstände ist möglich
Rückziehmuskel des Fußes
Schutz
Sinneszellen im Fuß
Wahrnehmung mit dem Organ, das hauptsächlich mit der Umgebung in Kontakt steht
Radula
angepasst an Nahrungsart
Spermataschen
Spermaspeicherung für zeitliche Verschiebung von Begattung und Eiablage
Liebespfeil
feste Kalknadel ermöglicht das Eindringen in den muskulösen Fuß
Schleimschicht
Schutz vor Austrocknung
Praktikum: Versuche mit Schnecken (Seite 42)
Betrachte die Schnecke genau. Fertige eine Zeichnung des Tieres an.
–
individuelle Lösung
Welche Teile des Körpers kannst du erkennen? Beschrifte deine Zeichnung. Fertige eine Tabelle an, in der das jeweilige Kör–
perteil und seine Funktion einander gegenübergestellt werden.
siehe Tabelle
Körperteil
Funktion
Gehäuse
Schutz vor Fressfeinden, vor Austrocknung, Schutz der inneren Organe
Fuß
Fortbewegung; Orientierung: Tasten, Geruchssinn, Lage- und Feuchtigkeitssinn, Temperatursinn
Kopf mit Fühlern, Augen
Orientierung: Sehen, Tasten
Mundöffnung
Nahrungsaufnahme
11
Betrachte die Haut der Schnecken mit einer Lupe. Zeichne einen kleinen Hautabschnitt und beschreibe ihn.
–
Die Haut ist von Schleim überzogen und hat runzelige Vertiefungen.
Lasse eine Schnecke über eine Glasplatte kriechen. Betrachte die Kriechsohle von der Seite und von unten. Beschreibe, wie
–
sich das Tier fortbewegt. Erkläre die Fortbewegung mithilfe der Abbildungen.
Das Vorwärtsgleiten der Schnecke erfolgt auf einer Schleimschicht, während Muskelbänder entlang des Fußes durch Kontraktion und Entspannung Wellenmuster entstehen lassen, die von hinten nach vorne auf den Kopf zulaufen. Während des Kriechens tritt Schleim aus Schleimdrüsen der Fußsohle in der Nähe des Kopfes aus.
Setze die Schnecke in eine Petrischale. Locke sie – z.B. mit einem Salatblatt – nach außen. Beobachte, wie sich die Schnecke
–
bewegt ,wenn sie die Petrischale verlässt. Notiere deine Beobachtung.
Die Geruchs- und Geschmackssinneszellen befinden sich vor allem im Bereich der Mundregion und auf den Fühlern. Sobald
wohlschmeckende Nahrung wahrgenommen wird, orientiert sich die Schnecke zur Nahrung und kriecht dorthin, über den Petrischalenrand hinweg.
Geruchssinn: Dir stehen eine Salat- oder Essiglösung, die auf ein Salatblatt geträufelt werden, und ein „normales“ Salatblatt zur
–
Verfügung. Stelle begründet dar, welche der beiden Flüssigkeiten sich für das Experiment eignet.
Erkläre, warum die Flüssigkeit auf eine Salatblatt geträufelt wird. Begründe, warum ein „normales“ Salatblatt ebenfalls für den
Versuch notwendig ist. Plane dein Experiment und führe es durch. Notiere deine Beobachtungen und Schlussfolgerungen.
– Um den Geruchssinn von Schnecken zu überprüfen, ist es sinnvoll, eine Flüssigkeit zu wählen, von der wir Menschen wissen, dass sie riecht, also wahrscheinlich auch von Schnecken wahrgenommen werden kann. Eine Salzlösung ist im Gegensatz zur Essiglösung für den Menschen geruchlos, eignet sich also nicht zur Überprüfung des Geruchssinns bei Schnecken.
– Salatblätter stellen eine von Schnecken bevorzugte Nahrung dar. Das Salatblatt soll die Schnecke anlocken. Da Essig- und
Salzlösungen nicht im natürlichen Lebensraum von Schnecken vorkommen, ist nicht anzunehmen, dass die Schnecke sich
von alleine auf diese zubewegt. (Sie hat keine „Veranlassung“ dazu!)
– Ein „normales“ Salatblatt ist in diesem Versuch notwendig, um die Motivation des Versuchstieres festzustellen, sich überhaupt auf ein Salatblatt zuzubewegen. Kriecht sie nicht zu einem unbehandelten Salatblatt, was eigentlich zu erwarten ist
(da Schnecken gerne Salat fressen), so wird sie auch nicht zu einem mit einer Salz- oder Essiglösung behandelten Salatblatt kriechen. In diesem Fall könnte man keine Aussagen über einen eventuell vorhandenen / nicht vorhandenen Geruchssinn von Schnecken treffen. Kriecht sie jedoch zu dem unbehandelten Salatblatt (um von diesem z.B. zu fressen), nicht jedoch zum behandelten Salatblatt, ließe sich (nach mehrmaligen Versuchen mit unterschiedlichen Versuchstieren) eine Aussage zum Geruchssinn von Schnecken treffen.
– Beobachtungen: Die Schnecken ziehen kurz vor dem Erreichen des Salatblattes, das mit einer Essiglösung versehen ist,
ihre Fühler ein und wenden sich deutlich von diesem Salatblatt ab. Sie nähern sich ohne Einziehen der Fühler einem unbehandelten Salatblatt und fressen in der Regel von diesem.
– Schlussfolgerung: Das deutliche Einziehen der Fühler und Abwenden der Schnecken von einem mit Essiglösung versehenen Salatblatt (im Gegensatz zum unbehandelten Salatblatt) lässt den Schluss zu, dass Schnecken über einen Geruchssinn
verfügen.
Sehsinn: Beleuchte in einem abgedunkelten Raum die Kopfregion deiner Schnecke mit einer Taschenlampe. Notiere deine
–
Beobachtungen und Schlussfolgerungen.
Die Schnecke reagiert bei Beleuchtung ihrer Kopfregion mit dem Einziehen der Fühler. Aus dieser Reaktion lässt sich schließen, dass Schnecken über einen Sehsinn verfügen, mit dem sie Hell und Dunkel unterscheiden können.
Hörsinn: Läute mit einem Glöckchen o.ä. über dem Kopf der Schnecke. Achte darauf, dass sich ein Abstand von mindestens
–
20 cm zwischen dem Glöckchen und deiner Schnecke beim Läuten befindet. Notiere deine Beobachtungen und Schlussfolgerungen. Erkläre, warum ein Abstand zwischen Glocke und Schnecke beim Läuten wichtig ist. (Tipp: Die Lautstärke spielt hierbei
keine Rolle.)
Es sind keine Reaktionen der Versuchstiere zu beobachten. Daraus lässt sich schlussfolgern, dass Schnecken über keinen
Hörsinn verfügen.
Es ist wichtig, einen Abstand zwischen der Glocke und dem Versuchstier einzuhalten, damit der durch das Läuten verursachte
Windzug nicht als Reiz auf die Schnecke wirkt. Wir wollen nur die Reaktion der Schnecke auf das Läuten beobachten. Um auszuschließen, dass die Schnecke evtl. auf den Windzug mit einer körperlichen Reaktion reagiert, ist es wichtig, den Abstand von
20 cm einzuhalten.
Tastsinn: Berühre vorsichtig die Kopfregion, die Mitte des Fußes und das hintere Ende des Fußes deiner Schnecke mit einem
–
spitzen Bleistift. Notiere deine Beobachtungen und Schlussfolgerungen.
Die Schnecke reagiert bei Berührung der Kopfregion deutlich, indem sie ihren Kopf bewegt und/oder ihre Fühler bewegt. Bei
Berührung in der Mitte des Fußes ist eine schwache körperliche Reaktion (ganz leichtes Zusammenziehen der Kriechsohle und/
oder Bewegungen der Fühler) zu beobachten, bei Berührung am Ende des Fußes reagiert sie in der Regel wenig. Aus der Intensität der Reaktionen der Schnecke bei Berührung lässt sich schlussfolgern, dass die Schnecke an der Kopfregion über einen
ausgeprägten Tastsinn, in der Mitte des Fußes und an seinem Ende jedoch über einen gering ausgeprägten Tastsinn verfügt.
Erkläre alle deine Versuchsergebnisse, indem du sie in Beziehung zum Lebensraum von Weinbergschnecken betrachtest. In
–
Gärten werden Schneckenplagen gerne mit Bierfallen bekämpft, d.h. es wird eine Schale mit Bier aufgestellt, in die die Schnecken kriechen und sterben. Erkläre, warum Schnecken zu Bierfallen kriechen.
Der Geruchssinn der Schnecken ermöglicht es ihnen, giftige und schädliche Nahrung zu erkennen. Schnecken halten sich
bevorzugt an dunklen und damit häufig auch feuchten Orten auf. Die Hell-Dunkel-Wahrnehmung ermöglicht es, eine für sie unter Umständen tödlich wirkende direkte (helle) Sonneneinstrahlung zu vermeiden. Schnecken können nicht hören. Ein Gehörsinn wäre bei der Erkennung von Fressfeinden hilfreich, beispielsweise einem sich im Fluge oder zu Fuß näherndem Vogel.
Schnecken sind jedoch nicht auf einen Gehörsinn angewiesen, da sie über einen ausgeprägten Tastsinn verfügen. Über diesen
12
Tastsinn können sie leichteste Windzüge und Erschütterungen wahrnehmen und sich durch einen rechtzeitigen Rückzug in ihr
Gehäuse schützen. Der Tastsinn ist in der Kopfregion stark ausgeprägt, da sich hier der Nervenknoten der Schnecken befindet.
Wir haben in unseren Versuchen festgestellt, dass Schnecken über einen Geruchssinn verfügen. Schnecken kriechen zu Bierfallen, da diese vermutlich einen für sie besonders anziehenden Geruch verströmen. Es ist daher zu vermuten, dass dieser Geruch in gleicher oder ähnlicher Form in ihrem natürlichen Lebensraum vorkommt und von den Schnecken als Nahrungsquelle
wahrgenommen wird. Schnecken sterben bereits nach der Aufnahme von wenigen Millilitern Bier.
k
–
Die Abbildung unten zeigt eine Schnecke, die über die Schneide eines Messers kriecht. Wie ist es zu erklären, dass sich das
Tier dabei nicht verletzt?
Die Schnecke verletzt sich nicht, da sie beim Kriechen über eine scharfe Klinge wellenförmige Bewegungen mit ihrer Kriechsohle ausführt, die dazu führen, dass sie beim Überkriechen der Klinge keinen direkten Kontakt mit dieser hat.
Wurm ist nicht gleich Wurm – der Regenwurm (Seite 45)
Grabe einen Regenwurm aus, spüle die Erde ab und betrachte ihn. Achte darauf, dass das Tier nicht trocken wird.
–
Man erkennt die Gliederung in einzelne, gleich aussehende Körperringe oder Segmente. Die Rückenseite ist dunkler als die
Bauchseite, Mundwerkzeuge fehlen. Im vorderen Drittel fällt ein drüsenreicher Gürtel durch seine hellere Färbung auf.
Finde heraus, wo vorne und hinten bei einem Regenwurm ist. Nimm das Tier locker in die geschlossene Hand.
–
Sein Vorderende ist abgerundet; es ist das erste Segment, das als „Kopflappen“ über die Mundöffnung herausragt. Das Hinterende ist abgeflacht und läuft spitz aus.
Streiche mit einem Finger in beide Längsrichtungen über den Körper des Wurmes. Was spürst du?
–
Streicht man an der Bauchseite von hinten nach vorn, bemerkt man die feinen Borsten; in entgegengesetzter Richtung ist nichts
zu spüren. Die Borsten können dem Körper anliegen, sich aber in Gegenrichtung abspreizen.
Lasse den Wurm über Pergamentpapier und eine Glasplatte kriechen. Beobachte und beschreibe sein Verhalten.
–
Auf dem Pergamentpapier ist ein kratzendes Geräusch zu hören, während der Regenwurm vorwärts kriecht. Der Körper des
Wurms wird abwechselnd lang und dünn, dann kurz und dick.
Das Tier kriecht vorwärts, wenn die Wellenbewegungen von vorne nach hinten laufen, es kriecht rückwärts, wenn die Wellenfront von hinten nach vorne durchläuft. Die 4 Paar Borsten je Segment verankern das Tier auf dem Pergament und verursachen
das kratzende Geräusch. Auf der Glasplatte windet sich das Tier hin und her, es kommt aber nicht voran. Die Borsten greifen
nicht auf der glatten Unterlage.
Entwickle ein Modell, mit dem du die Bewegungen des Regenwurms nachvollziehen kannst.
–
mögliche Modelle:
– geriffelter und dehnbarer Waschmaschinenschlauch
– Ziehharmonika, gebastelt aus Papier
– Seidenstrumpf, der mit Watte gefüllt wird
– alle Gegenstände, die dehn- bzw. komprimierbar sind
Regenwürmer verbessern den Boden (Seite 46)
Nenne Gründe, warum die Anzahl der Würmer bei einer tiefen Bodenbearbeitung vermindert ist.
–
Bei der Bodenbearbeitung mit Maschinen werden besonders viele Tiere durchtrennt und zerquetscht. Die Regeneration ist in
manchen Fällen zwar möglich, erfolgt jedoch längst nicht in dem Maße, wie oftmals angenommen wird. Das Gewicht schwerer
Maschinen und die starken Vibrationen während der Bearbeitung bewirken eine Bodenverdichtung. Die Wurmgänge kollabieren, die Entwässerung erfolgt langsamer und die Durchlüftung ist gestört. Die Anzahl der Würmer nimmt ab.
Erkläre die unterschiedlich starke Kotproduktion der Regenwürmer einer Wiese im Jahresverlauf (siehe Abbildung).
–
In den relativ regenarmen Monaten August und September ziehen sich die Regenwürmer in tiefere, feuchtere Erdschichten
zurück und sind dann weniger aktiv. Dasselbe geschieht aufgrund der Kälte in den Monaten Dezember, Januar und Februar.
Nur in den regenreichen und relativ warmen Monaten produzieren sie viel Kot. In langen, sehr heißen Sommern halten viele
Regenwürmer einen „Sommerschlaf“.
Praktikum: Beobachtungen beim Regenwurm (Seite 47)
Bauch-Rücken-Test
Der Regenwurm kann die Richtung des einfallenden Lichtes feststellen. Er dreht sich und versucht, sich vor dem einfallenden Licht
zu verstecken (negative Phototaxis). In seinem natürlichen Lebensbereich kommt das Licht immer von oben und er kriecht weg vom
Licht ins Erdreich (Fluchtreaktion). Er schützt sich vor Austrocknung und Verbrennung durch die UV-Strahlen der Sonne.
Glasrohrtest
Der Regenwurm weicht durch Rückwärts- oder Vorwärtskriechen dem Lichtstrahl aus. Als besonders reizbar erweist sich das Vorderende: Bei Belichtung kriecht der Regenwurm schnell rückwärts. Bei Belichtung des Hinterendes kriecht er mit verzögerter Reaktionsgeschwindigkeit vorwärts. Bei Belichtung der Körpermitte beginnt die Reaktion häufig erst nach einer Minute oder noch später.
13
Sinneswahrnehmungs-Test
Beobachtungen:
– Berührung am Vorderende: Regenwurm reagiert deutlich mit Zucken und Winden des Körpers
– Berührung in der Körpermitte: Regenwurm reagiert mäßig mit Zucken und Winden des Körpers
– Berührung am Hinterende: Regenwurm reagiert gar nicht oder kaum
Erklärung: Der Regenwurm reagiert am stärksten bei Berührung des Vorderendes, da hier der Nervenknoten sitzt. Je weiter sich die
Berührung vom Kopfende (und damit vom Nervenknoten) entfernt, desto weniger wird vom Regenwurm der Reiz der Berührung
wahrgenommen. Da das Nervensystem als Bauchgefäß jedoch den gesamten Körper durchzieht, reagiert der Regenwurm auch auf
Berührung seiner Körpermitte und teilweise auf Berührung seines Körperendes.
Durchmischungsversuch
Die Regenwürmer durchmischen das Erde-Sand-Profil, das im freien Glas erhalten bleibt.
Feldversuch
Im Rasen und Garten sind die Kothäufchen am häufigsten. In unbehandelten Böden leben mehr Würmer als in gedüngten oder mit
Pestiziden behandelten Flächen. Im Nadelwald sind keine Kothäufchen zu finden.
Bodenproben
Das Gangsystem des Regenwurms reicht bis zu einer Tiefe von 2 Metern und mehr. Durch die Gänge wird der Boden belüftet,
erwärmt und entwässert. Diesen Auflockerungen folgen die Wurzeln.
Würmer als Krankheitserreger (Seite 48)
Erstelle ein Schema zum Entwicklungskreislauf des Rinderbandwurms. Nutze die Informationen im Text und verwende für die
Entwicklungsstadien die Symbole aus Abbildung 1.
–
siehe Abbildung
im Kot
(Düngung)
Ei
Saugnapf
Hakenlarve
Reifes Endglied
mit Eiern
Finne im Muskel
(Kopf eingestülpt)
Rinderbandwurm im
Menschen (Vorderteil)
Entwicklung
im Rind
Finne im rohen Fleisch
(Kopf ausgestülpt)
3
Gliederfüßer
Die Kreuzspinne (Seite 51)
Wie viele Spinnfäden müsste man nebeneinander legen, um die Dicke eines menschlichen Kopfhaares zu erhalten?
–
Man müsste 20 Spinnfäden nebeneinander legen.
Suche im Text Seite 50 die fehlende Bezeichnung für die Strukturen der Abbildung 3. Übernehme die Zeichnung in dein Heft
–
und beschrifte sie.
siehe Abbildung
Vorderkörper
Hinterkörper
Kammförmige
Klauen
Augen
Nervensystem
(Bauchmark)
Spinndrüsen
Giftdrüse
Kiefertaster
Herzschlauch
Darm
Kieferklaue
Fächertrachee
Mitteldarmdrüse
Magen
Röhrentrachee
Eierstöcke
Ausscheidungsorgan
14
Asseln – landbewohnende Krebse (Seite 53)
Suche an feuchten Stellen im Garten unter Steinen nach Asseln. Wie verhalten sich die Tiere, wenn man den Stein über ihnen
–
weghebt? Erkläre die Bedeutung ihres Verhaltens.
Sie verkriechen sich, da sie nachtaktiv und feuchtigkeitsliebend sind.
Die Honigbiene – ein Insekt als Haustier (Seite 55)
Baue jeweils ein Modell zum Innen- und Außenskelett und erläutere die Unterschiede.
–
Modellvorlage können die Randspaltenabbildungen auf Seite 54/55 sein.
Außenskelett: Waschmaschinenschlauch oder Klopapierrollen, die mit Tesafilm verbunden werden.
Innenskelett: mit Perlen oder Ähnlichem
Unterschiede: siehe Lösung zum Material „Insekten und Säugetiere im Vergleich“ (Schülerband Seite 81), Aufgabe 1
Vergleiche tabellarisch den Grundplan von Insekten mit dem von Spinnen. Nenne die Gemeinsamkeiten und Unterschiede.
–
siehe Tabelle
Insekten
Spinnen
gegliederter Körperbau
gegliederter Körperbau
Außenskelett
Außenskelett
Grundbauplan: Beine wie Spinnen
Grundbauplan: Beine wie Insekten
Strickleiternervensystem
Strickleiternervensystem
Mundwerkzeuge
Mundwerkzeuge
Tracheen
Tracheen
3 Körpersegmente
2 Körpersegmente
3 Beinpaare
4 Beinpaare
Facettenaugen
Punktaugen
keine Spinndrüsen
Spinndrüsen häufig
manchmal Stachelapparat mit Hinterkörper
Giftklauen in Mundwerkzeugen
viele Arten mit Flügeln
keine Flügel
Stelle tabellarisch die verschiedenen Aufgaben einer Arbeiterin zusammen.
–
siehe Tabelle
Alter der Arbeiterin
Aufgabe
Tag 1 und 2
putzt leere Zellen
Tag 3 bis 5
Amme: füttert ältere Larven mit Pollen und Honig
Tag 6 bis 10
Amme: füttert jüngere Larven mit körpereigenem Futtersaft
Tag 11 bis 16
Produktion von Wachs, Bau neuer Waben, Verschluss von Waben
Tag 17 bis 20
nimmt Pollen und Nektar am Flugloch entgegen; Luftfächeln, Wehrbiene
Tag 21 bis Lebensende
Sammelbiene außerhalb des Stocks
Das Bienenjahr (Seite 56)
Stelle die verschiedenen Bienentypen und ihre Aufgaben tabellarisch dar.
–
siehe Tabelle
15
Bienentyp
Aufgabe
Königin (Weisel)
Fortpflanzung, Eiablage, Schwarmgründung
Drohne (unbefruchtete männliche Biene)
Begattung der Jungkönigin
Arbeiterin (Tag 1 und 2)
putzt leere Zellen
Arbeiterin (Tag 3 bis 5)
Amme: füttert ältere Larven mit Pollen und Honig
Arbeiterin (Tag 6 bis 10)
Amme: füttert jüngere Larven mit körpereigenem Futtersaft
Arbeiterin (Tag 11 bis 16)
Produktion von Wachs, Bau neuer Waben, Verschluss von Waben
Arbeiterin (Tag 17 bis 20)
nimmt Pollen und Nektar am Flugloch entgegen; Luftfächeln, Wehrbiene
Arbeiterin (Tag 21 bis Lebensende)
Sammelbiene außerhalb des Stocks
Erkläre, warum Bienen Honig produzieren.
–
Das Bienenvolk überwintert mit einer großen Anzahl von Tieren. Diese ernähren sich im Winter von den im Sommer und Herbst
angelegten Honigvorräten. (Der Imker ersetzt den Honig durch Zuckerwasser, sodass die Bienen einen Nahrungsersatz haben.)
Praktikum: Untersuchungen an der Honigbiene (Seite 57)
a) Welche wöchentliche Arbeitszeit muss ein Imker für ein Volk ansetzen? Wann hat er viel Arbeit, wann weniger?
– Der Imker arbeitet von Frühjahr bis Herbst an den Stöcken. Dabei fallen in manchen Wochen mehrere Arbeitsstunden an, in
manchen Sommerwochen ist auch nichts zu tun. Im Winter ruht das Volk.
b) Welche Regeln muss man beim Umgang mit Bienen beachten?
– Man darf sie nicht reizen und muss ruhig arbeiten.
c) Wie überwintern Bienen? Wann schwärmen sie und warum?
– siehe Jahresverlauf der Bienen
d) Was nennt der Imker „Beute“?
– den Bienenstock
e) Wie wird der Honig gewonnen?
– Die Waben werden entdeckelt und dann in einer Zentrifuge ausgeschleudert.
f)
–
Wie groß ist die Honigmenge pro Staat und pro Jahr?
Die Honigmenge hängt von der Größe des Volkes, dem Nahrungsangebot und dem Wetter ab. Sie liegt zwischen 15 g und
50 kg.
g) Was ist „Gelée royale“?
– Gelée royale ist eine spezielle Nahrung, die nur diejenigen Larven erhalten, die zur Königin werden sollen.
h) Welcher Zusammenhang besteht zwischen Honigertrag und Witterung?
– Bei kalter, nasser Witterung nimmt der Honigertrag ab.
i)
–
Wie kommen die verschiedenen Honigsorten zustande?
Die Honigsorten ergeben sich durch die hauptsächlich von den Bienen angeflogenen Pflanzenarten.
Die Tanzsprache – Verständigung im Bienenstaat (Seite 59)
Welche Informationen über die Bienentänze kannst du aus Abb. 1 entnehmen?
–
Information über die Entfernung der Futterquelle: Rundtanz bei nahen Futterquellen (50 bis 100 m); Schwänzeltanz bei weiteren
Entfernungen.
Information über die Richtung der Futterquelle: Rundtanz unabhängig vom Sonnenstand, Schwänzeltanz gibt die Richtung der
Futterquelle zum Sonnenstand an.
Welche Informationen über die Futterquelle werden beim Bienentanz übermittelt?
–
Der Duft an der Biene informiert die anderen Sammlerinnen über die Art der Futterquelle, die gegenseitige Futtergabe über die
Qualität. Durch Art und Geschwindigkeit des Tanzes wird die Entfernung angegeben (Schwänzeltanz schnell: Futterquelle nah,
Schwänzeltanz langsam: Futterquelle weit). Durch die Häufigkeit der Tänze wird die Ergiebigkeit angezeigt. Die Richtung der
Futterquelle zur Sonne ergibt sich aus der Richtung des Schwänzeltanzes zur Schwerkraftrichtung.
16
Die Beine der Insekten (Seite 60)
Die Tatsache, dass sich die Beine der Insekten auf einen gemeinsamen Grundbauplan zurückführen lassen, kann man mit der
–
Evolutionstheorie DARWINS (s. Seite 104) gut erklären. Überlege, wie DARWIN diese Entwicklung erklärt hätte und formuliere dazu einen Text.
DARWIN würde die Entstehung der verschiedenen Insektenbeine als Anpassung an verschiedene Lebensweisen durch Variabilität und Selektion erklären: In einer Generation einer Ursprungsart gibt es viele kleine Varianten auch beim Bau der Beine. Die
Träger der Varianten, die besonders gut an ihre Umgebung angepasst sind, haben evtl. einen Überlebensvorteil und können ihre Merkmale durch einen besseren Fortpflanzungserfolg in die nächste Generation vererben. Über einen großen Zeitraum entstehen durch diese stetige Variation und Selektion neue Strukturmerkmale. (Hinzu kommen andere Faktoren, z.B. Isolationsmechanismen, die langfristig zu neuen Insektenarten führen.)
Die Flugeinrichtungen der Insekten (Seite 63)
Fertige eine Tabelle an, in der du dir bekannte Insekten entsprechend ihrer Ausstattung (Art und Anzahl) mit Flügeln zuordnest.
–
siehe Tabelle (mögliche Antworten)
Insektenart
Anzahl der Flügel
Flügeltyp
Springschwänze
keine Flügel
–
Silberfischchen
keine Flügel
–
Stubenfliegen
2
Hautflügel + 2 Schwingkölbchen
Marienkäfer u.a.
4
2 Hautflügel + 2 Flügeldecken
Ohrwürmer
4
2 kurze (oft als Flügeldeckel) + 2 lange, stark gefaltete Hautflügel
Libellen
4
beide Flügelpaare fast gleich groß
Eintagsfliegen
2 oder 4
ein Flügelpaar kann stark reduziert sein
Schildläuse
keine Flügel
–
Ameisen
keine Flügel
nur die jungen Königinnen haben Flügel
Wanzen
teilweise keine Flügel, sonst 4
–
Steinfliegen
4
Hinterflügel breiter als Vorderflügel
Gottesanbeterin
4
eng gefaltet am Körper; Vorderflügel meist härter und schmaler
Schaben
4 oder keine Flügel
Flügel bei Männchen meist besser ausgebildet, bei Weibchen oft verkümmert
Heuschrecken
4
Vorderpaar meist kurz und fest; Hinterflügel oft farbige, große Hautflügel
Bienen und andere Hautflügler
4
durchsichtige Hautflügel, Vorderende meist größer
Schmetterlinge
meist 4, aber auch 2 oder keine
Flügel mit kleinen Schuppen, oft prächtig gefärbt
Erkläre, warum bei Insekten oft eine Art „Pumpbewegung“ des Körpers vor dem Abflug zu beobachten ist.
–
Vor dem Abflug werden die Flügel mit einer Pumpbewegung aufgefaltet. Nach dem Schlüpfen pumpen die jungen Insekten die
noch weichen Flügel mit Lymphe auf, danach erst verhärten die Flügel. (Die kleinen Pumpen der Insekten dienen dem Forschungszweig der Bionik als Modell, um Mikropumpen zu entwickeln.)
Hormone steuern die Entwicklung (Seite 64)
Lange Zeit hat man Raupen als eigenständige Tiergruppe angesehen und zu den Würmern gezählt. Erkläre, warum diese Zu–
ordnung falsch ist.
Raupen sind ein Entwicklungsstadium einer Insektenart. (Da sie sich von dem erwachsenen Tier im Körperbau vollständig
unterscheiden, hat man dies lange Zeit nicht erkannt. Zudem erkannte man nicht, dass Raupen, genauso wie die ausgewachsenen Insekten, über drei Beinpaare verfügen. Diese sind jedoch bei den Raupen so klein, dass man sie kaum erkennen kann.
Aufgrund der wurmähnlichen Gestalt der Raupen dachte man also, dass sie zu den Würmern zählen würden.)
17
Erkläre anhand der Abbildung die jeweilige Vorgehensweise bei den einzelnen Versuchen.
–
Man vergleicht die Ergebnisse der zwei Versuche mit der normalen zeitlichen Entwicklung der Schmetterlingsart. In Versuch 1
wurde das Juvenilhormon künstlich reduziert, das Häutungshormon jedoch in der natürlichen Dosis belassen. (Die Reduktion
des Hormons könnte z.B. durch Gabe von blockierenden Medikamenten erreicht werden.) Im Versuch 2 wurde die Juvenilhormonkonzentration künstlich erhöht. (Die Erhöhung könnte z.B. durch Injektion des Hormon erreicht werden.)
Erkläre anhand der Abbildung die Wirkungsweise des Juvenilhormons
–
Das Juvenilhormon reguliert den Zeitpunkt der Verpuppung. Ist es vorhanden, findet die Verpuppung nicht statt. Erst durch
seine Verminderung kommt es zur Verpuppung und zur vollständigen Metamorphose. Die künstliche Verminderung führt daher
zur schnelleren Verpuppung, die künstliche Erhöhung hingegen verzögert die Verpuppung.
Praktikum: Haltung und Beobachtung von Insekten (Seite 66)
Der Name „Mehlwurm“ ist biologisch falsch. Welche Körpermerkmale verraten, was ein „Mehlwurm“ wirklich ist?
–
Zum Beispiel die drei Beinpaare, die Körpergliederung, die Mundwerkzeuge und die Komplexaugen weisen sie als Insektenlarve aus.
Versuche, für die protokollierten Beobachtungen Erklärungen zu finden.
–
Die Metamorphose mit Häutungen ist zu beobachten.
Im Puppenstadium bildet sich die endgültige Körpergestalt. Welche Körperteile des fertigen Insekts kannst du bereits an der
–
Mehlkäferpuppe erkennen?
Kopf, Rumpf und Hinterleib sind erkennbar, ebenso Flügelansätze.
Um wachsen zu können, müssen Insektenlarven die starre Chitinhülle abstreifen (sich häuten) und rasch wachsen, ehe die
–
neue Haut erstarrt. Deshalb füllen sie Teile des Körpers mit Luft und fressen erst später. Welche Protokollstelle weist auf diesen
Vorgang hin?
Die Beobachtungen vom 3. und 5. Tag lassen sich so erklären.
Kannst du begründen, weshalb Biologen die Entwicklung des Mehlkäfers eine vollständige Verwandlung nennen?
–
Im Gegensatz zur unvollständigen Verwandlung tritt ein Puppenstadium auf.
Lege eine „Mehlwurm“-Zucht an. Halte in einem Protokoll fest, wie viele Larven sich zu Käfern entwickeln.
–
individuelle Lösung
Beschreibe eine Stabheuschrecke. Nimm sie in die Hand. Wie verhält sie sich?
–
Die Lösung ist artabhängig.
Setze Stabheuschrecken in das Insektarium. Was tun sie?
–
Die Lösung ist artabhängig.
Beobachte ein Tier beim Laufen. Versuche ein Schema der Beinbewegung anzugeben.
–
Hinweis: Eine Videoaufzeichnung ermöglicht die Ableitung von Skizzen.
Beschreibe ein Ei der Stabheuschrecke. Wie lange dauert es, bis ein Tier aus dem Ei geschlüpft ist?
–
Die Lösung ist artabhängig.
k
–
Welche Entwicklungsart liegt hier vor?
Bei Stabheuschrecken findet man eine unvollständige Verwandlung.
Partnersuche bei Insekten (Seite 67)
Seidenspinnerweibchen haben kleine Fühler, Männchen dagegen sehr große. Welche Bedeutung hat dieser Unterschied?
–
Die Weibchen geben Sexuallockstoffe ab, die sich in der Luft verteilen. Die Männchen nehmen den Duftstoff mit Riechzellen in
den Fühlern wahr. Große Fühler erleichtern dies.
Erkläre, warum die meisten tagaktiven Insekten sich nicht mit optischen, sondern mit akustischen oder chemischen Signalen
–
anlocken.
Optische Signale könnten Feinde aufmerksam machen. Akustische Signale können aus einem Versteck gesendet werden und
chemische Signale können oft nur von Artgenossen identifiziert werden. Beide Signaltypen lenken daher die Aufmerksamkeit
der Fressfeinde nicht auf das sendende Insekt. Eine weitere Erklärung ist, dass tagaktive Insekten sich nicht über optische Signale verständigen können, da es tagsüber eine Vielfalt optischer Signale durch z.B. blühende Blumen gibt und es hier sehr häufig zu „Verwechslungen“ kommen könnte.
18
Waldameisen (Seite 69)
Vergleiche die Organisation des Ameisenstaates mit dem der Honigbiene. Nenne dazu Gemeinsamkeiten und Unterschiede.
–
Gemeinsamkeiten: Männchen gehen aus unbefruchteten Eiern hervor, Weibchen aus befruchteten. Es gibt zahlreiche Weibchen mit unvollständig entwickelten Geschlechtsorganen (Arbeiterinnen). Männchen werden nur zu bestimmten Zeiten nachgezogen. Die Nester haben einen spezifischen Geruch, sodass staatsfremde und eigene Individuen unterschieden werden können.
Unterschiede: Im Bienenstaat gibt es nur eine Königin, im Staat der kleinen Roten Waldameise sind es mehrere. Die Völker sind
bei den Bienen nicht so reich an Individuen. Sie sind immer geflügelt, während bei den Ameisen nur die Geschlechtstiere während der Paarungszeit Flügel tragen. Im Bienenstaat herrscht eine ausgeprägte Arbeitsteilung, wobei die Tanzsprache in Verbindung mit Futterproben eine Sonderentwicklung darstellt. Ameisen haben nur die Fühlersprache, die auch bei den Bienen
existiert.
Für die Neugründung von Nestern durch Koloniebildung sind bei der kleinen Roten Waldameise keine Männchen erforderlich.
–
Erläutere die Gründe dafür.
Für die Koloniebildung werden begattete Jungköniginnen benötigt. Sie besitzen in ihren Spermataschen einen Vorrat an Sperma zur Befruchtung der Eier.
Wie könnte man dem Argument begegnen, dass Ameisen gar nicht so nützlich seien, weil zu ihren Beutetieren auch Nutzinsek–
ten gehören?
Im Beutespektrum der Ameisen ist der Anteil von Schadinsekten vor allem dann sehr groß, wenn sie sich in Massenvermehrung
befinden. Dann kommt die Nützlichkeit den Ameisen voll zur Wirkung.
Fasse zusammen, welche Aufgaben Ameisen im Wald übernehmen.
–
Sie begrenzen die Vermehrung von Schadinsekten und schützen die Vegetation. Sie verbreiten Samen und sorgen auf diese
Weise für die Ausbreitung von Pflanzen. Durch ihre Bautätigkeit lockern sie den Boden. Er wird besser durchlüftet und bietet für
die übrigen Bodenorganismen bessere Lebensbedingungen.
Vergleiche die verschiedenen Ameisenformen. Fertige dazu eine Tabelle an.
–
Königinnen sind groß, tragen zu Beginn Flügel und legen später Eier. Die kleineren Männchen haben ebenfalls Flügel. Sie
sterben nach der Begattung. Die kleineren Arbeiterinnen haben keine Flügel, sind unfruchtbar und haben teilweise größere Kiefer (Wächterinnen).
Praktikum: Untersuchung der Laubstreu und des Bodens (Seite 72)
Beschreibe die Bestandteile der Streuschicht (Aussehen, Feuchtigkeitsgrad). Fasse deine Beobachtungen in einer Tabelle
–
4
(obere, mittlere, untere Schicht, oberste Bodenschicht) zusammen.
Laubstreu obere Schicht: trockene, lose Blätter und Blattteile
Laubstreu mittlere Schicht: trockene und feuchte Blätter und Blattteile mit wenig Erde
Laubstreu untere Schicht: feuchte Blattmasse mit Erde
Wirbeltiere
Der Hund – ein Säugetier (Seite 75)
Nenne Merkmale, die den Hund als Säugetier kennzeichnen. Auf welche anderen Tiere treffen diese Merkmale ebenfalls zu?
–
Hunde bringen lebende Junge zur Welt, die mit Milch ernährt werden. Außerdem besitzen sie ein Fell. Andere Säugetiere sind
z. B. Katzen.
Begründe, warum man die jungen Welpen Nesthocker nennt.
–
Welpen sind nach der Geburt hilflos und müssen gewärmt, gepflegt und beschützt werden. Ihre Augen und Ohren sind noch
geschlossen.
Im Freien gehaltene Hunde legen vor der Geburt der Welpen eine Wurfhöhle an. Kannst du nun erklären, weshalb die Hündin
–
ungefähr zwei Tage vor der Geburt der Welpen zu scharren anfängt.
Das Scharren zeigt, dass das Anlegen einer eigenen Wurfhöhle bei der Hündin angeboren ist.
Mit welchen Zähnen kann der Hund am kräftigsten zubeißen und einen Knochen zerbrechen? Durch einen Modellversuch
–
kannst du dieses herausfinden: Stelle fest, wie du mit einer Schere die größte Kraft entfalten kannst.
Will man mit einer Schere etwas Hartes durchschneiden, muss man sie weit öffnen und den Schnitt möglichst nahe am Drehpunkt der Schere ansetzen. Entsprechendes gilt für das Hundegebiss: Die hinteren Backenzähne werden für die stärksten Belastungen eingesetzt, z. B. zum Zerbrechen der Knochen.
19
Der Hund – ein leistungsfähiges Wirbeltier (Seite 76)
Ordne den Ziffern in Abbildung 1 die richtigen Begriffe zu. Vergleiche das Skelett des Hundes mit dem des Menschen. Welche
–
Übereinstimmung stellst du fest?
1 = Schädel, 2 = Wirbelsäule, 3 = Schultergürtel, 4 = Rippen, 5 = Fuß, 6 = Beckengürtel, 7 = Oberschenkel, 8 = Schienbein,
9 = Wadenbein, 10 = Fersenbein, 11 = Mittelfuß, 12 = Zehen; Grundbauplan des Hundeskeletts und des menschlichen Skeletts
sind gleich. Die Gelenke hat auch der Mensch und zwar in der gleichen Reihenfolge.
Der Hund ist ein Zehengänger, der Mensch ein Sohlengänger. Erläutere anhand des jeweiligen Skeletts die Unterschiede.
–
Sohlengänger setzen beim Gehen mit dem ganzen Fuß auf: Mit Ferse, Fußwurzelknochen, Mittelfußknochen und den Zehen
entsteht eine große Auflagefläche. Sie ist beim Menschen eine Voraussetzung für den aufrechten Gang. Der Hund hingegen
setzt seine Beine nur mit den Zehenknochen auf. Die Auflagefläche ist kleiner. Vor allem die Mittelfußknochen sind im Vergleich
zum Menschen verlängert, sodass das Bein relativ lang ist. Dies ermöglicht dem Hund das schnelle Laufen.
Der Delfin – ein Säugetier des Meeres (Seite 77)
Auch Delfine gehören wie die Hunde zu den Säugetieren. Erkläre diese Zuordnung trotz unterschiedlichem Körperbau und
–
unterschiedlicher Lebensweise.
Delfine sind lebend gebärend, d.h. die Entwicklung des Embryos vollzieht sich in der Gebärmutter. Die Delfinweibchen haben
Zitzen und säugen die Jungtiere mit nahrhafter Muttermilch.
Es gibt Zahnwale und Bartenwale, die statt der Zähne Hornplatten im Mund tragen. Informiere dich über weitere Walarten und
–
ordne sie den Zahn- oder Bartenwalen zu. Wovon ernähren sie sich jeweils?
siehe Tabelle
Bartenwale (Planktonfiltrierer)
Zahnwale (Fleischfresser)
Finnwal
alle Delfinarten
Blauwal
Entenwal
Zwergwal
Schnabelwal
Buckelwal
Schwertwal
Grönlandwal
Beluga
u.a.
u.a.
Material: Angepasstheit bei Säugetieren (Seite 79)
Erläutere, weshalb die Nagezähne von Biber und Eichhörnchen nachwachsen.
–
Nagezähne werden durch Nutzung harter Nahrung ständig abgenutzt. Dadurch, dass sie nachwachsen, behalten sie ihre optimale Länge.
Erkläre mithilfe der Abbildung, wie die Schneidezähne scharf und dadurch funktionsfähig bleiben.
–
Dadurch, dass der außen liegende, harte Zahnschmelz gegen das innen liegende, weichere Zahnbein bewegt wird, nutzen sich
die Zähne ab und werden gleichzeitig nachgeschärft.
Ordne die genannten Eigenschaften den drei Gebissen zu und begründe deine Entscheidung.
–
a) harte Gräser (Pflanzenfressergebiss); b) Fleisch (Fleischfressergebiss); c) Insekten Schnecken und Würmer (Insektenfressergebiss).
Suche jeweils nach einem Tier, zu dem das entsprechende Gebiss passt.
–
a) Katze, Löwe; b) Pferd; c) Igel
Beschreibe in Form einer kleinen Geschichte den Ablauf der in der Abbildung oben dargestellten Verfolgungsjagd.
–
Folgende Aspekte sollten in der Geschichte enthalten sein: Hungriges Wolfsrudel auf der Jagd, Wahrnehmen zweier Rentiere
über die Fährte (Geruchssinn); Trennung des Rudels und Einkreisen der Beute; dann Angriff eines Wolfes, um die Beute den
anderen zuzutreiben; ein Tier kann entkommen, das andere gerät in den Hinterhalt und kann erbeutet werden; die Ernährung
des Rudels für die nächsten Tage ist gesichert.
Erläutere, welche Sinnesorgane bei der Jagd der Wölfe besonders zum Einsatz kommen.
–
Wichtig sind Geruch und Gehör, sie sind wesentlich empfindlicher als der Sehsinn.
20
Vergleiche den Bau der vier Gliedmaßen und erkläre, wodurch sie jeweils besonders angepasst sind.
–
Schimpanse: Angepasst an das Laufen auf dem Boden; Kennzeichen sind das stabile Beinskelett und der sohlenförmige Fuß.
Delphin: Angepasst an die Fortbewegung im Wasser; Kennzeichen ist der flossenförmige Bau der Vordergliedmaßen. Sie dient
vor allem zum Steuern.
Die untere Abbildung zeigt den Fuß eines Bibers. Erläutere seine besondere Anpassung.
–
Die Schwimmhäute zwischen den Zehen zeigt die Angepasstheit an die schwimmende Fortbewegung im Wasser. Die starken
Krallen zeigen aber auch, dass er sich auch an Land gut fortbewegen kann.
Material: Insekten und Säugetiere im Vergleich (Seite 81)
Welche Funktionen erfüllt das Skelett für einen Organismus? Vergleiche die Skelette von Insekten und Säugetieren auf Seite 80
–
links. Erstelle dazu eine tabellarische Übersicht, in der die folgenden Merkmale gegenübergestellt sind: Skelettsubstanz, Lage
des Skeletts, Gelenkaufbau und Veränderung beim Wachstum.
Funktionen: Festigkeit, Beweglichkeit, Schutz vor Außeneinwirkungen, gibt eine bestimmte Gestalt. Vergleich:
Insekt
Säugetier
Skelettsubstanz
Chitin
Knochen, Knorpel
Lage des Skeletts
Außenskelett
Innenskelett
Gelenkaufbau
dünne Chitinhäute verbinden Körperabschnitte
beweglich, innerhalb des Chitinskeletts befindet
sich die Muskulatur
u. a. bilden Muskeln, Sehnen und Bänder zusammen mit Gelenkflächen von Knochen Gelenke
Veränderung beim Wachstum oder Verwandlung in
der Puppe
beim Körperwachstum Dehnung des frischen Chitinskeletts, bei weiterem Wachstum Häutung
Längen- und Dickenwachstum zusammen mit
Körperwachstum
Vergleiche die Baupläne von Säugetier und Insekt. Welche Organe, die Säugetiere besitzen, lassen sich im Körper der Insekten
–
nicht finden?
Insekten sind ohne Wirbelsäule, Lungen, Blutgefäße und Blutkapillaren.
Vergleiche mithilfe der Abbildungen 3 und 4 den Blutkreislauf von Insekten und Säugetieren. Suche Unterschiede und Gemein–
samkeiten. Beschreibe den Kreislauf des Bluts im Insektenkörper anhand Abb. 4.
Unterschiede: Röhrenherz statt kompaktes Kammerherz, kaum Blutgefäße und keine Kapillaren bei Insekten; Insekten tragen
die Herzen auf dem Rücken, Säugetiere in der Brust.
Gemeinsamkeiten: Pumpsystem mit gerichtetem Flüssigkeitsstrom.
Kreislauf des Bluts im Insektenkörper: Der Blutstrom verzweigt sich nach Austritt aus dem Herz im Kopfbereich. Durch die Hautflächen von Rücken- und Bauchhaut entstehen drei Hauptströme: Im Kopfbereich strömt Blut oberhalb der Rückenhaut und erreicht Antennen und Flügel. Im Bauchraum strömt es zwischen den Hautflächen. Außerdem strömt es unter die Bauchhaut und
erreicht die Beine. Im Endbereich des Hinterleibs vereinigen sich der zweite und dritte Hauptstrom. Das Blut strömt zu den Herzen, wo es über die seitlichen Öffnungen aufgenommen wird.
Welche Funktionen erfüllt das Blut im Körper der Säugetiere? Zähle auf. Das Blut der Insekten enthält keinen roten Blutfarb-
–
stoff. Welche Aufgabe kann das Insektenblut deshalb im Vergleich zum Blut der Säugetiere nicht erfüllen?
Im Zusammenhang mit dem farblosen Blut der Insekten unterscheiden sich auch ihre Atemorgane von denen der Säugetiere.
Erkläre diesen Zusammenhang.
Funktionen des Blutes (Säugetiere): Transport von Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid, Transport von Nährstoffen, Wärmetransport.
Der rote Blutfarbstoff ermöglicht den Sauerstofftransport. Das farblose Insektenblut kann also (vermutlich) keinen Sauerstoff
transportieren. Da im Insektenblut kein Sauerstoff transportiert wird, muss dem Blut auch kein Sauerstoff zugeführt werden.
Dementsprechend haben Insekten keine Lunge. Dagegen transportiert das Tracheensystem Luft in alle Körperbereiche.
Eine Biene nimmt gerade zuckerhaltigen Nektar auf. Beschreibe den Weg des Zuckers, von der Aufnahme durch die Mundöff–
nung bis zur Abgabe an die Muskulatur. Erkläre den Weg auch anhand der Abbildung 4.
Aufnahme durch die Mundöffnung; Transport in den Darm, wo verdaut wird; Nährstoffe treten durch die Darmwand hindurch ins
Blut; Transport über das Blut zur Muskulatur.
Betrachte in Abb. 6 das Tracheensystem im Insektenkörper. Beschreibe seinen Aufbau. Erkläre die Funktion der großen und
–
kleinen Tracheen.
Das Tracheensystem durchzieht, ausgehend von den Stigmen, den gesamten Körper. Es besteht aus großen Tracheen, die
sich in ihrem Verlauf immer weiter verzweigen und alle Bereiche des Körpers erreichen. Die großen Tracheen dienen dem
Transport von Luft durch den Körper, die kleinen Tracheen ermöglichen den Übertritt in die Gewebe.
21
Abb. 5 zeigt, dass die Atemöffnungen (Stigmen) an der Körperoberseite von Insekten nicht einfache runde Öffnungen der ins
–
Körperinnere verlaufenden Tracheen sind. Beschreibe den Aufbau. Welche Aufgabe haben die besonderen Strukturen im Inneren der Atemöffnung? Erkläre.
Welche Einrichtungen haben Säugetiere in ihrem Atmungssystem, das die selben Funktionen erfüllt?
Stigmen besitzen Reusenhaare, die die Öffnung überdecken. Dahinter ist die Trachee an einer Stelle stark verengt. Die Reusenhaare und die Verengung verhindern das Eindringen von Schmutz und Staubteilchen in das Tracheensystem. Zum Fernhalten von Partikeln in der Luft findet man bei Säugetieren beispielsweise Haare an den Nasenöffnungen sowie an den Schleimhäuten der Nase und dem Flimmerepithel in der Luftröhre. Die Chitinspirale ist den Knorpelspangen in der Luftröhre und den
Bronchien vergleichbar.
Beschreibe anhand Abbildung 7, wie die abgebildete Muskelfaser eines Insekts mit Sauerstoff versorgt wird.
–
Die großen Tracheen werden bei Muskelaktivität zusammengepresst und dehnen sich wieder aus. So wird immer wieder frische
Luft ins Körperinnere gepumpt. Durch die kleinen Tracheen gelangt Sauerstoff zur Muskelfaser.
Sowohl Insekten als auch Säugetiere haben ein Nervensystem. Beschreibe kurz wesentliche Aufgaben eines Nervensystems
–
im Organismus. Welchen Teil des Nervensystems zeigen die Abbildungen 1 und 3. Welchen Teil zeigen sie nicht? Vergleiche
bei Säugetieren und Insekten Lage und Aufbau der abgebildeten Teile der Nervensysteme. Durch welche Körperteile werden
die Nervensysteme geschützt?
Funktionen des Nervensystems: Leitung von Informationen (in Form elektrischer Signale) von den Sinnesorganen zum Gehirn
und vom Gehirn zur Muskulatur, Verarbeitung empfangener Signale. Die Abbildungen 1 und 3 zeigen jeweils das zentrale Nervensystem; das periphere Nervensystem ist nicht dargestellt.
Anatomischer Vergleich: Beim Wirbeltier Gehirn und Rückenmark, beim Insekt Strickleiternervensystem. Dies zeigt eine deutliche Segmentierung mit Ganglien in jedem Segment; der Großteil ist im Bauchraum eingebettet.
Schutzeinrichtungen: Beim Wirbeltier knöcherne Wirbelkörper und Schädel, beim Insekt Chitin-Außenskelett. In beiden Fällen
schützt das Skelett.
Angepasstheiten des Vogelkörpers an den Flug (Seite 83)
Fasse die Angepasstheiten des Vogelkörpers und ihre Bedeutung in einer Tabelle zusammen.
–
Form: stromlinienförmiger Körper; leichte Federn, sie bilden Flügel und Schwanz.
Kopf: Hornschnabel; keine Zähne (Gewichtsersparnis); Hals gut beweglich.
Rumpf: steif durch die Verwachsung der Brust- und Lendenwirbel; Brustbein mit Kamm zum Ansatz der Flugmuskulatur; Schultergürtel durch Gabelbeine und Rabenschnabelbeine verstärkt; Vordergliedmaßen zu Flügeln umgebildet, deshalb zweibeinige
Fortbewegung.
Schwanz: trägt die Steuerfedern.
Organe: gute Lunge mit Luftsäcken; Herz ist größer als bei den Säugern; Weibchen legt Eier ab und brütet, d. h. es ist beim
Fliegen nicht belastet.
Skelett: Röhrenknochen luftgefüllt (an die Luftsäcke angeschlossen); Schädel, Schulter- und Beckengürtel aus dünnen, aber
festen Knochen.
Welche wilden Taubenarten bewohnen neben den Haustauben unsere Städte? Schlage in einem Vogelbestimmungsbuch nach.
–
Vergleiche die Merkmale der Wildtauben mit denen der Haustauben. Fasse deine Ergebnisse in einem schriftlichen Bericht zusammen.
Vor allem die Türkentaube, in Norddeutschland auch die Ringeltaube. In größeren Parks findet man auch die Hohltaube. Unterschiede:
– Verwilderte Haustauben: Vorfahren stammen von der Felsentaube ab; deutlich kleiner als Ringeltaube
– Hohltaube: Gesamtfärbung taubengrau
– Türkentaube: kleinste der drei Arten; schlank und hell mit schmalem schwarzem „Halsband“
– Ringeltaube: größte einheimische Taube, besitzt weißen Flügelstreifen; Altvögel mit hellem „Halsring“
Taubenplage in Großstädten (Seite 83)
Welche Maßnahmen zur Verringerung der Taubenzahl sind euch bekannt? Diskutiert in der Klasse mögliche Auswirkungen.
–
Fütterungsverbot für Tauben; Anstechen der Eier, sodass diese umsonst bebrütet, aber keine neuen nachgelegt werden; Beimischung von Medikamenten ins Futter, sodass die Bildung von Eiern gehemmt wird.
Praktikum: Federn und Vogelflug (Seite 85)
Der Stoff, aus dem die Federn sind
Verbrennt man Hornspäne von Pferdehufen oder Kuhhörnern und Haare, so entsteht ein ähnlicher Geruch wie bei einer verbrannten Feder. Horn, Federn und Haare sind Bildungen der Haut und enthalten ähnliche Substanzen.
Wie schwer ist eine Feder?
Eine Steuerfeder wiegt z. B. etwa 0,13 g, das Papierstück 0,25 g. Das gleich schwere Papierstück hat nur etwa die Hälfte der Fläche einer Feder.
22
Wie sind die Federn aufgebaut?
Der Feinbau einer Feder ist auf Seite 82 im Schülerbuch abgebildet. Da eine Schwungfeder luftundurchlässig ist, brennt die Kerze
weiter. Bläst man durch ein Woll- oder Baumwolltuch, so erlischt die Kerzenflamme.
Der Flügel beim Fliegen
– Ergebnis des ersten Versuchs: Strömt Luft über das Blatt, so wird es angehoben.
– Ergebnis des 2. Versuchs: Der Vogelbalg wird angehoben, die Waage zeigt ein geringeres Gewicht an.
– Deutung: Papier und Flügel sind im Querschnitt gewölbt. Daher strömt die Luft schneller über die Oberseite. Auf der Unterseite
ist die Strecke kürzer, deshalb strömt dort die Luft langsamer. Dadurch entsteht ein Auftrieb, der den Flügel nach oben drückt.
– Der Rauch macht den Verlauf der Luftströmung sichtbar.
Warme Luft und Fliegen
In der warmen Luft der Kerze werden die Daunenfedern nach oben getragen. So können Vögel in aufsteigender Warmluft ohne
Flügelschlag im Segelflug emporsteigen.
Isolieren Federn?
Die Wärmeisolation durch das Federkleid ist für Vögel mit einer Körpertemperatur von ca. 40 °C besonders im Winter wichtig. Für
Wasservögel ist die große Bedeutung eines trockenen, wasserabweisenden Federkleides hervorzuheben.
Das Haushuhn – Fortpflanzung und Entwicklung bei Vögeln (Seite 86)
Schneide mit dem Messer vorsichtig ein hart gekochtes Ei längs durch. Zeichne und beschrifte alle erkennbaren Teile.
–
Man erkennt Kalkschale, Schalenhaut, geronnenes Eiklar sowie den Dotter. Anders als in der Schemazeichnung, sind beim hart
gekochten Ei Feinstrukturen, wie z. B. die Hagelschnüre im Eiklar oder die Keimscheibe im Dotter nicht mehr zu unterscheiden.
Nimm ein Stückchen Kalkschale und betrachte es mit der Lupe. Was siehst du?
–
Man erkennt die winzigen Porenöffnungen, die den Gasaustausch ermöglichen.
Informiere dich über die Fortpflanzung und Entwicklung anderer Vogelarten. Verfasse einen Text, der die grundsätzlichen Ge–
meinsamkeiten der Fortpflanzung von Vögeln beschreibt.
Die Fortpflanzung der Vögel geschieht ausschließlich durch Eiablage. Alle Vögel haben Kloaken, die sie bei der Begattung
aneinander pressen. Dabei werden die Spermien übertragen. Jedes Ei wird durch eine neue Begattung befruchtet. Die Embryonalentwicklung verläuft bei allen Vögeln so, wie es für das Huhn auf der Schülerbuchseite beschrieben ist. Die Entwicklungszeit schwankt zwischen den Arten.
Manche Vogelarten sind dem Partner lebenslang treu, manche nur für eine Saison. Viele Arten sind jedoch auch während einer
Brutsaison polygam, d.h. sie haben mehrere Geschlechtspartner. Die Geschwistervögel in einem Nest stammen dann von mehreren Vätern ab.
Meistens betreiben beide Erwachsene das Brutgeschäft, um ihre Brut vor Fressfeinden zu schützen. Dies beginnt nicht selten
bereits bei der Auswahl des Brutplatzes sowie dem Nestbau. Viele Vögel sind Nesthocker. Sie kommen völlig nackt und blind
auf die Welt. Um ihre Körpertemperatur aufrechterhalten zu können, bedürfen sie der Wärme der Erwachsenen. Dies übernimmt meist das Weibchen, während das Männchen Nahrung heranschafft. Im Gegensatz zu den Nesthockern kommen Nestflüchter, wie z.B. Enten- und Hühnervögel, mit Federkleid und sehend auf die Welt. Bereits wenige Stunden nach der Geburt
sind sie selbstständig. Die Anzahl der Eiablagen variiert in der Vogelwelt von einmal in zwei Jahren bis mehrmals in einer Jahreszeit.
Vom Ei zum Küken (Seite 87)
Lege ein rohes Ei waagrecht in eine Vertiefung eines Eikartons. Stich mit einer Einwegspritze durch die Kalkschale und sauge
–
ca. 1,5 ml Eiklar ab. Nun kannst du das Ei von oben mit Schere und Pinzette öffnen, ohne dass es ausläuft.
a) Was erkennst du im Inneren?
b) Versuche mit Präpariernadel und Pinzette den Dotter zu drehen bzw. zu wenden. Was geschieht?
Man bricht eine runde Öffnung in die Kalkschale, um in das Ei hineinzuschauen.
a) Der Dotter schwimmt im Eiklar. Die Dotterhaut geht in die Hagelschnüre über. Im Innern des Dotters erkennt man dunklere
und hellere Schichten, jedoch keine Keimscheibe (in der Regel sind die Eier unbefruchtet).
b) Der Dotter kehrt automatisch in die ursprüngliche Lage zurück.
Beschreibe die Entwicklung des Hühnchens im Ei (s. Abb. 1).
–
5 Tage alt: Die Keimscheibe ist gewachsen, das Herz des Embryos und der Blutkreislauf sind gut sichtbar.
14 Tage alt: Das Hühnchen besitzt bereits alle wichtigen Körperteile, allerdings noch nicht in den richtigen Proportionen und
nicht in der endgültigen Ausdifferenzierung.
18 Tage alt: Eiklar und Dotter sind fast aufgebraucht. Die Federn des Hühnchens sind gewachsen, die Körperteile zeigen ein
ausgewogenes Größenverhältnis.
21 Tage alt: Das Küken hat die Eischale gesprengt, seine Federn sind noch feucht. Im Innern der Eischale erkennt man die
Reste der Embryonalhüllen.
Fasse die Unterschiede zwischen Nesthockern und Nestflüchtern in einer Tabelle zusammen.
–
siehe Tabelle
23
Gefieder
Augen
Fortbewegung
Ernährung
gesamter Entwicklungsstand
Nesthocker
Nesthocker sind
vollkommen nackt
und müssen regelmäßig gewärmt
werden.
In den ersten Lebenstagen sind die
Augen geschlossen, die Jungen
sind blind.
Die Jungvögel
können weder laufen noch liegen.
Sie hocken ruhig
im Nest.
Die Altvögel füttern
die Jungen und
entfernen den Kot.
Nesthocker sind
völlig von ihren
Eltern abhängig,
die sie versorgen.
Nestflüchter
Nestflüchter besitzen ein Daunenkleid, das sie warm
hält.
Die Jungen können
sofort nach dem
Schlüpfen sehen.
Die Jungvögel
können das Nest
sofort verlassen.
Die Küken suchen
sofort mit ihrer Mutter nach Nahrung.
Nestflüchter brauchen den Schutz
ihrer Mutter, versorgen sich aber
selbstständig.
Aus dem Leben der Zauneidechse (Seite 89)
Eidechsen leben zwischen Steinhaufen, an Böschungen, Hecken und Zäunen. Welche Vorteile bietet dieser Lebensraum der
–
Eidechse?
Es sind sonnenbeschienene, warme Plätze mit Verstecken und vielen Beutetieren (Schnecken, Würmer, Spinnen, Insekten und
ihre Larven).
Vergleiche Eidechse und Molch in Körperbau und Lebensweise. Welche Unterschiede kannst du nennen?
–
siehe Tabelle
Molch
Eidechse
schleimig-feuchte Haut; sie fühlt sich beim aktiven Tier kalt an
trockene Haut mit Hornhaut; sie fühlt sich beim aktiven Tier
warm an
meidet die Sonne, nachtaktiv
sucht Sonnenplätze, tagaktiv
lebt in Feuchtbiotopen oder im Wasser
bevorzugt trockenes Gelände
sehr einfache Lungen
gekammerte Lungen
legt Eier ins Wasser ab, aus denen Larven schlüpfen
legt Eier in Erdhöhlen, wo sie von der Sonne ausgebrütet werden; es schlüpfen junge Eidechsen
Die äußere Gestalt ist beiden ähnlich.
Schlangen – Jäger ohne Beine (Seite 91)
Vergleiche Ringelnatter und Kreuzotter. Stelle die Unterscheidungsmerkmale in einer Tabelle zusammen.
–
siehe Tabelle
Ringelnatter
Kreuzotter
Lebensraum
Bach, Teich, Tümpel; schwimmt gut
Wald, Heide Moor; schwimmt selten
Nahrung
Fische, Frösche, Molche
meist Mäuse
Beutefang
ergreift Beute mit dem Fanggebiss und verschlingt
sie bei lebendigem Leib
lauert auf Beute, tötet sie mit Gift, verfolgt die Duftspur; verschlingt das tote Tier
Fortpflanzung
legt 20 bis 30 Eier in den feuchtwarmen Boden
6 bis 20 Junge, schlüpfen bei der Eiablage
Kopf
oval, am Hinterende des Kopfes zwei halbmondförmige gelbe Zeichnungen an beiden Seiten; Fanggebiss, keine Giftzähne
flach, kantig; leichte Kreuzzeichnung, die sich in der
Zickzackzeichnung auf dem Rücken fortsetzt; Giftzähne
Körper
grauschwarz mit kleinen schwarzen Flecken
dunkles Zickzackband auf dem Rücken
24
Der Bauplan der Lurche (Seite 94)
Fertige eine Tabelle und liste darin die Unterschiede zu den Skeletten der Säugetiere und Vögel auf.
–
siehe Tabelle
–
siehe Tabelle
Ergänze die Tabelle dann noch durch einen Vergleich der inneren Organe, der Hautbedeckung und der Fortpflanzung.
Säugetiere
Vögel
Lurche
Skelett
Grundbauplan gleich
Grundbauplan gleich; Brustbein
als Ansatzstelle für Flugmuskulatur ausgeprägt; vordere Extremitäten als Flügel ausgebildet,
Hohlknochen zur Gewichtsreduzierung
Grundbauplan gleich; vordere
Beine haben meist 4, hintere 5
Zehen; keine Rippen, sondern
kurze Querfortsätze
innere Organe
Grundausstattung gleich; Lunge
mit großer Oberfläche; Gebärmutter, Milchdrüsen, getrennte
Herzkammern; gleichwarm
Grundausstattung gleich; Luftsäcke; getrennte Herzkammern;
gleichwarm; Kloake
Grundausstattung gleich; Herzkammer nicht getrennt; Kloake
Hautbedeckung
Fell und Haare; gleichwarm
Federkleid; gleichwarm
Feuchtlufttier, d.h. die Haut muss
feucht gehalten werden; wechselwarm
Fortpflanzung
innere Befruchtung; Entwicklung
in der Gebärmutter; lebendgebärend; Säugen der Jungen, Brutpflege
legen Eier; Begattung über Kloake; Befruchtung im Körper; Entwicklung im Ei; Brutpflege
Befruchtung außerhalb des Körpers; Eiablage in Gewässern;
Metamorphose; Brutpflege nur
ausnahmsweise
Material: Atmung bei Lurchen (Seite 95)
Betrachte die Abbildung 1. Bei welcher Bewegung des Mundbodens atmet ein Frosch ein, bei welcher aus?
–
Beim Einatmen wölbt sich der Mundboden nach außen. So wird das Volumen des Atemtraktes vergrößert und Luft strömt in den
Körper. Beim Ausatmen wölbt sich der Mundboden nach innen und presst die Luft aus dem Körper heraus.
Frösche haben weder Zwerchfell noch Rippen. Erkläre damit die Bedeutung der Mundbodenbewegung.
–
Bei vielen Wirbeltieren, wie auch beim Menschen, erfolgt der Gaswechsel durch Wölben und Abflachen des Zwerchfells sowie
durch Anheben des Brustkorbs mithilfe der Zwischenrippenmuskulatur. Diese Organe besitzen Amphibien nicht. Sie führen
stattdessen Mundbodenatmung durch.
Beschreibe den Versuchsaufbau der Abbildung oben. Erkläre, wie man vorgehen muss, damit die Atmung in einem Tempera–
turbereich von 0 °C bis 30 °C damit untersucht werden kann. Welche Temperatur wird tatsächlich gemessen und was darf man
über die Körpertemperatur des Tieres dabei annehmen?
Der Versuchsaufbau erlaubt die Erwärmung des Amphibienbeckens von 0 °C bis zu einer vorgewählten Höchsttemperatur. Die
Anfangstemperatur wird durch das im Wasserbad befindliche Eis erreicht. Die Temperaturerhöhung ermöglicht die Tauchheizung im Wasserbad. Das Wasserbad temperiert das Amphibienbecken.
Tatsächlich gemessen wird die Temperatur im Amphibienbecken. Als wechselwarme Organismen haben Amphibien eine Körpertemperatur nahe der Außentemperatur. Deshalb gibt das Thermometer in etwa die Körpertemperatur des Frosches an.
Die Tabelle zeigt das Ergebnis des Versuchs. Beschreibe es. Was fällt daran auf? Wie lässt sich damit die Veränderung der
–
Atmung zwischen 15 °C und 30 °C deuten?
Die Tabelle zeigt die Atemfrequenz in Abhängigkeit der Körpertemperatur. Die Atemfrequenz steigt mit zunehmender Temperatur.
Auffälligkeiten: Unter 15 °C ist keine Mundbodenatmung vorhanden. Die Atemfrequenz steigt überproportional zur Temperatur
an. Beispielsweise ist die Atemfrequenz bei 30 °C 9-mal so hoch wie bei 20 °C.
Das Tier benötigt auch im Temperaturbereich zwischen 0 °C und 10 °C Sauerstoff. Auf welchem Weg gelangt Sauerstoff in den
–
Körper? Erkläre.
Bis zu 10 °C reicht die Sauerstoffversorgung durch die Hautatmung.
Der benötigte Sauerstoff kann von den Lurchen nicht vollständig über die Lunge aufgenommen werden. Jedoch ist der Anteil
–
der Lungenatmung nicht bei allen Lurchen gleich groß. Er beträgt bei der Erdkröte 3/4, beim Feuersalamander 1/2 und beim
Kammmolch 1/4 an der gesamten Atmung.
Die drei Abbildungen 2a–c zeigen den Bau der Lungen der drei Tierarten. Welche Lunge gehört zur Erdkröte, welche zum Feuersalamander, welche zum Kammmolch? Begründe deine Zuordnung.
Je stärker gekammert, desto mehr kann die Lunge zur Gesamtatmung beitragen.
Erdkröte: c, Feuersalamander: b, Kammmolch: a
25
Beschreibe am Beispiel der drei verschiedenen Lungen (Abb. 2a–c) das Prinzip und die Bedeutung der Oberflächenvergröße–
rung (s. Seite 250/251).
Je mehr Sauerstoff eine Tierart über die Lungen aufnehmen muss, desto stärker ist die Oberflächenvergrößerung durch die
Auffaltung der Lungen durch Lungenbläschen ausgeprägt. Lurche betreiben auch Hautatmung und nehmen über die Lunge
bzw. die Kiemen nur einen geringen Teil des Sauerstoffes auf. Sie kommen daher mit einer geringen Oberflächenvergrößerung
aus.
Überlege dir, mit welchen Materialien du ein Modell zum Prinzip und zur Funktion der Oberflächenvergrößerung herstellen
–
kannst.
– Handtuch/ Papier auffalten → Gesamtfläche bleibt gleich, weniger Raum wird eingenommen
– Geschirrhandtuch und Frotteehandtuch gleicher Größe in Wasser tauchen → Welches Handtuch hat mehr Wasser aufgesogen? Warum? Antwort: Schlingen vergrößert die Oberfläche des Frotteehandtuchs.
– z.B. Niere: In eine Röhre größeren Durchmessers werden viele kleine Röhren hineingesteckt (z.B. Becherglas mit Reagenzgläsern). Nun wird der Gesamtumfang der kleinen Röhren (z.B. Reagenzgläser) mit der sie umfassenden großen Röhre (z.B. Becherglas) verglichen.
– z.B. Lungenbläschen: Ein Gefäß wird mit Glasmurmeln gefüllt. Die Oberfläche einer Murmel wird berechnet (Mathematiklehrer zu Hilfe ziehen) und mit der Anzahl der Murmeln multipliziert. Die Oberfläche des Gefäßes wird nun mit der Oberfläche
der Murmeln verglichen. Einfacher und ohne Mathematik geht es mit Papierkugeln: Vor dem Zusammenknüllen wird die
Fläche gemessen.
Der Körperbau eines Fisches (Seite 96)
Zeichne die Umrisse eines Fisches in dein Heft.
–
individuelle Lösung
Setze bei den Ziffern 1–5 in Abbildung 2 folgende Begriffe ein: Afterflosse, Schwanzflosse, Bauchflosse, Rückenflosse, Brust–
flosse.
Zuordnung der Zahlen: 3, 1, 4, 2, 5
Welche Flossen sind paarig?
–
Brustflossen und Bauchflossen sind paarig.
Auch andere Wirbeltiere haben stromlinienförmige Gestalt. Welche kennst du?
–
Vogel, Wal, Hai, Pinguin, Biber, Bisamratte.
Taucher werden vor ihren Tauchgängen auf das Strengste angewiesen, keine Fische anzufassen – auch wenn die Taucher
–
dicke Handschuhe tragen. Erkläre den Sinn dieser Tauchregel.
Beim Anfassen der Fische wird die Schleimschicht oder sogar die Außenhaut verletzt, sodass der Fisch anfällig gegenüber
Infektionen wird.
Atmen unter Wasser (Seite 97)
Erkläre mithilfe der Abbildungen die Atembewegungen und den dabei auftretenden Wasserstrom bei der Kiemenatmung.
–
Das Maul wird geöffnet und die Kiemendeckel werden geschlossen. Dadurch wird Wasser in den Mundraum eingesaugt. Durch
Schließen des Mauls wird das Wasser an den Kiemenbögen entlang seitlich ausgetrieben.
Der in der Luft enthaltene Sauerstoff ist im Wasser gelöst. Beschreibe den Weg des Sauerstoffs, bis er in die Blutbahn gelangt.
–
Nimm hierzu Abbildung 2 zu Hilfe.
Das sauerstoffreiche Wasser fließt an den gut durchbluteten Kiemenblättchen vorbei. Kohlenstoffdioxid wird durch die Wand der
Kapillaren abgegeben und Sauerstoff aus dem Wasser aufgenommen. Der Sauerstoff wird an das Hämoglobin gebunden.
Manchmal tritt nach einer langen, sehr warmen Wetterphase im Hochsommer ein Fischsterben vor allem in flachen, stehenden
–
Gewässern auf. Erläutere mithilfe der Abbildung in der Mittelspalte einen möglichen Grund dafür.
Warmes Wasser enthält weniger Sauerstoff. Ist das Wasser flach, unbewegt und warm, so reicht der Sauerstoffgehalt nicht
mehr aus, die Fische ersticken.
An der Luft verkleben die Kiemenblättchen miteinander und trocknen schnell aus. Weshalb müssen Fische an der Luft ersti–
cken?
Durch Oberflächenverringerung sinkt die Sauerstoffaufnahme.
Ordne den Ziffern in der Abbildung 1 die entsprechenden Begriffe zu.
–
1) Schädel, 2) Gehirn, 3) Wirbelsäule mit Rückenmark, 4) Schwimmblase, 5) Geschlechtsorgan (Eierstock bzw. Hoden),
6) Niere, 7) Harnblase, 8) Kiemen, 9) Herz, 10) Magen, 11) Leber, 12) Darm, 13) After, 14) Geschlechts- und Harnleiteröffnung
26
Praktikum: Fischpräparation (Seite 99)
Lege den Fisch auf die Zeitungen. Trenne mit der Schere den linken Kiemendeckel und die ganze Wand des Mundraumes ab.
–
Welche Teile werden dabei sichtbar?
1) Kiemenblättchen, 2) Rumpfmuskeln, 3) Speiseröhre, 4) Kiemendeckel, 5) Kiemenraum, 6) Kiemenbogen, 7) Mundraum,
8) Atemwasser
Ordne in deinem Heft den Ziffern der Abbildung 3 folgende Begriffe zu: Mundraum, Kiemendeckel, Kiemenbogen, Kiemenblätt–
chen, Rumpfmuskeln, Speiseröhre, Atemwasser, Kiemenraum.
7–4–6–1–2–3–8–5
Suche den Weg des Atemwassers und notiere in deinem Heft die Ziffern der Abbildung 3 in der Reihenfolge des Weges. Suche
–
und notiere in gleicher Weise den Weg der Nahrung.
8–7–5–6–1–4
8–7–5–6–2–3
Material: Wirbeltiere – Anpassung an den Lebensraum (Seite 100)
Fische sind vollständig an den Lebensraum Wasser gebunden. Ihre Fortbewegungsorgane, die Atmung, Fortpflanzung, Körper–
form und Körperbedeckung sind dem Leben im Wasser angepasst. Zeige dieses an einem selbst gewählten Beispiel.
Kiemenatmung ist eine Angepasstheit an das Leben im Wasser.
Die Amphibien haben das Land erobert, sind aber bei der Fortpflanzung noch auf das Wasser angewiesen. Erläutere, in wel–
cher Weise.
Die Eier der Amphibien werden im Wasser abgelegt. Die Larven entwickeln sich im Wasser und tragen Kiemen, sodass sie
komplett auf ein Leben im Wasser angewiesen sind.
Einige wenige Lurcharten leben dauerhaft im Wasser oder sind weitgehend von Gewässern unabhängig. Schlage in einem
–
Lexikon o.ä. nach. Stelle ihre Besonderheiten heraus.
Der Alpensalamander lebt bis in Höhen von 3000 m unter Moos und Steinen weitgehend unabhängig von Gewässern. Der
Axolotl lebt in erster Linie im Wasser. Erst wenn er gezwungen wird an Land zu leben, entwickelt er Lungen.
Reptilien, Säuger und Vögel sind weitgehend vom Lebensraum Wasser unabhängig geworden. Vergleiche diese drei Tierklas–
sen in diesem Punkt und stelle die wesentlichen Anpassungen heraus.
Angepasstheiten an den Lebensraum Luft für Reptilien, Säuger und Vögel: Sie sind Lungenatmer, ihre Hautbedeckung besteht
aus trockenen Schuppen, Federn und Haaren. Als Fortbewegungsorgane haben sie in erster Linie Beine und Flügel, die Jungen
entwickeln sich in erster Linie an Land. Ihre Körperformen sind in der Regel (Ausnahme: Vögel) nicht stromlinienförmig.
Säuger und Vögel besitzen hoch entwickelte Herz-Kreislauf-Systeme und Lungen. Vergleiche zunächst Vögel und Säugetiere
–
miteinander und diese dann jeweils mit den übrigen Wirbeltierklassen.
Vögel haben beim Fliegen einen hohen Sauerstoffbedarf, sodass sie mithilfe von Luftsäcken, die mit den Lungen in Verbindung
stehen, doppelt so viel Sauerstoff aufnehmen können als ein vergleichbares Säugetier. Darüber hinaus ist das Herz der Vögel
im Vergleich zu Säugetieren relativ größer.
Reptilien und Amphibien haben im Vergleich zu Vögeln und Säugetieren einfacher gebaute Lungen mit einer geringeren inneren Oberfläche. Sie nehmen deshalb zusätzlich Sauerstoff mithilfe der Haut- und der Mundatmung auf.
Alle Wirbeltiere besitzen einen geschlossenen Blutkreislauf. Das Herz-Kreislauf-System arbeitet ausgehend von den Fischen zu
den Säugetieren im Vergleich effektiver, da es durch seinen Bau mit 4 Kammern bei den Säugetieren eine Durchmischung des
sauerstoffarmen und des sauerstoffreichen Blutes verhindert.
Vögel und Säugetiere sind im Gegensatz zu den übrigen wechselwarmen Wirbeltieren gleichwarm. Erkläre, in welcher Weise
–
sie durch Schutzeinrichtungen gegen zu starke Auskühlung und Erwärmung angepasst sind.
Säugetiere besitzen als Hautbedeckung Haare, Vögel Federn, die bei kalten Außentemperaturen gesträubt werden, sodass sich
ein isolierender Schutz bildet. Säugetiere bekommen ein Winterfell. Bei hohen Außentemperaturen geben Säugetiere Wärme
über nackte Hautstellen und Schweiß, ab. Vögel scheiden kaum Wasser aus und schützen sich somit vor Austrocknung. Die
Atemluft in den Lungen und Luftsäcken kühlt dem Rumpf.
Die Gliedmaßen der Vögel und Säugetiere sind an die jeweilige Art der Fortbewegung angepasst. Diese und andere Ange–
passtheiten haben es ihnen ermöglicht, fast alle Lebensräume der Erde zu besiedeln. Suche dir jeweils zwei Beispiele aus, an
denen du die Spezialisierungen gut darstellen kannst.
Vögel z.B.:
Taube: Flügel zur Fortbewegung in der Luft; Pinguin: Flossen zur Fortbewegung im Wasser
Säugetiere z.B.:
Maulwurf: Grabbein zum Graben in der Erde; Pferd: Zehengänger zum schnellen Laufen
Fertige eine Tabelle an, in der die fünf Wirbeltierklassen miteinander verglichen werden: Fortbewegungsorgane, Körperbede–
ckung, Atmung, Temperaturregulation und Fortpflanzung.
siehe Tabelle
27
Fortbewegungsorgane
Körperbedeckung
Atmung
Temperaturregulation
Fortpflanzung
Fische
Flossen
Schuppen sowie Haut
und Schleimschicht
Kiemen
wechselwarm
Ablage von Eiern
Amphibien
Beine
Haut und Schleimschicht
Kiemen / Lungen
wechselwarm
Ablage von Eiern
Reptilien
Beine
Schuppen
Lungen
wechselwarm
Ablage von Eiern
Vögel
Beine / Flügel
Federn
Lungen
gleichwarm
Ablage von Eiern
Säuger
Beine
Haare
Lungen
gleichwarm
innere Entwicklung
Die Evolution der Lebewesen – Befunde zur Evolutionstheorie (Seite 103)
Vergleiche anhand der Abb. 102.1 die Vordergliedmaßen der Wirbeltiere. In welcher Weise ergeben sich Abwandlungen vom
–
Grundbauplan? Verknüpfe die Abwandlungen mit der jeweiligen Funktion.
Mensch: geringe Abweichungen, da die Hand und der Arm ein universelles Werkzeug sind (Greifen)
Maulwurf: Handwurzelknochen und Fingerknochen bilden eine Grabschaufel (Grabbein). Die Armknochen sind kurz und kräftig.
Pferd: Reduktion der Zehenknochen bis auf die Mittelzehe; geringe Auflagefläche zum schnellen Laufen
Fledermaus: Zwischen den verlängerten Fingerknochen ist die Flughaut gespannt (Fliegen).
Vogel: Knochenreduktion und -umbildung, um die Federn tragen zu können (Fliegen).
Wal: größere Anzahl der Fingerglieder zur Flossenbildung; Armknochen gestaucht und kräftig (Schwimmen)
Isolation (Seite 105)
Begründe, weshalb Rabenkrähe und Nebelkrähe zu einer Art gehören.
–
Die Bildung von fruchtbaren Mischlingen zeigt, dass es verschiedene Rassen derselben Art sind.
Warum ist gerade die Besiedlung vulkanischer Inseln für die Evolutionstheorie besonders interessant?
–
5
Vulkanische Inseln müssen von außerhalb völlig neu besiedelt werden. Meist gelangen nur wenige „Gründerindividuen“ auf die
Inseln. Die Konkurrenz bereits vorhandener Arten entfällt weitgehend. Unter günstigen Bedingungen kann es daher zu einem
starken Anwachsen der Population kommen, damit zu zahlreichen Mutanten, die in günstige, ökologische Nischen ausweichen,
was letztlich zur Bildung neuer Arten führen kann.
Verhalten der Tiere
Fragen und Methoden der Verhaltensbiologie (Seite 107)
Nenne Vor- und Nachteile, die die Kaspar-Hauser-Methode und Freilandbeobachtungen aufweisen.
–
Kaspar-Hauser-Versuche:
Vorteile: Tier kann wirklich nicht von Artgenossen lernen; folglich müssen alle gezeigten Verhaltensweisen angeboren sein;
relativ einfach und kostengünstig durchzuführender Versuch zur Verhaltensbeobachtung
Nachteile: Durch die Isolation von Artgenossen kann es zu psychischen Schädigungen/ Beeinträchtigungen des Versuchstieres
kommen. Diese können sich auf die gezeigten Verhaltensweisen auswirken, sodass nicht mit letzter Sicherheit festzustellen ist,
ob das Tier diese Verhaltensweisen auch in seinem natürlichen Lebensraum gezeigt hätte.
Freilandbeobachtungen:
Vorteile: Das Tier ist in seinem natürlichen Lebensraum und wird nicht durch die Verhaltensbeobachtungen psychisch (wie bei
Kaspar-Hauser-Versuchen) beeinträchtigt. Alle gezeigten Verhaltensweisen entsprechen denen, die dieses Tier in seinem natürlichen Lebensraum tatsächlich hat bzw. entwickelt.
Nachteile: Es sind aufwändige und damit kostspielige Langzeitbeobachtungen notwendig. Trotz dieser Langzeitbeobachtungen
kann nicht mit letzter Sicherheit ausgeschlossen werden, ob das Versuchstier nicht doch einige Verhaltensweisen von seinen
Artgenossen erlernt hat.
Stelle kurz begründet dar, warum Kaspar-Hauser-Versuche nicht zur Untersuchung von menschlichem Verhalten angewendet
–
werden dürfen.
Der Mensch ist in seiner Entwicklung auf die soziale und körperliche Zuwendung von „Artgenossen“ (anderen Menschen) angewiesen. Besonders gilt dies für Säuglinge und Kleinkinder. Werden Menschen direkt nach ihrer Geburt von anderen Menschen isoliert aufgezogen, kommt es so zu massiven psychischen Schädigungen, die bereits zum Tod im Säuglingsalter führen.
Wissenschaftler wollen herausfinden, warum ein bestimmtes Insekt nur eine ganz bestimmte Blumenart anfliegt. Plane einen
entsprechenden Versuch, mit dem sich herausfinden ließe, welches der reizauslösende Faktor für das Insekt ist.
28
–
Hier würden sich auf- oder abbauende Attrappenversuche anbieten. Diese dienen dazu herauszufinden, welcher Reiz oder
welche Reizkomponenten als Schlüsselreiz(e) wirken und damit ein bestimmtes Verhalten auslösen:
– aufbauende Attrappenversuche: Die Blüten dieser Blumenart werden naturgetreu als Attrappen nachgebildet. Anschließend
werden sie in ihre einzelnen Reizkomponenten, wie z.B. Farbe, Größe der Blütenblätter und Geruch, zerlegt. Erst wird dem
Insekt eine Reizkomponente, z.B. die Farbe dieser Blumenart, dargeboten. Anschließend wird z.B. die Reizkomponente
„Größe der Blütenblätter“ hinzugefügt. Die Attrappe wird so lange um verschiedene Reizkomponenten erweitert, bis das Insekt das gewünschte Verhalten, nämlich das Anfliegen der Blüte, zeigt.
– abbauende Attrappenversuche: Die Blüten dieser Blumenart werden naturgetreu als Attrappen nachgebildet. Präsentiert
man dem Insekt diese Attrappe, so wird es hier die gewünschte Verhaltensweise, nämlich das Anfliegen der Blüte, zeigen.
Anschließend wird eine Reizkomponente nach der anderen von der Attrappe entfernt und zwar so lange, bis das Insekt
nicht mehr die gewünschte Verhaltensweise zeigt. Beispiel: Dem Insekt wird die Attrappe mit der natürlichen Größe und
Farbe, aber ohne die Reizkomponente „Geruch“, dargeboten. Reagiert das Insekt mit dem Anfliegen auf die Blüte, so weiß
man, dass die Reizkomponente „Geruch“ nicht das Anfliegen auf die Blüte auslöst. Entfernt man nun auch noch die Reizkomponente „Farbe“, reagiert das Insekt nicht mehr mit dem Anfliegen auf die Blüte. Der Reiz „Farbe“ scheint hier also einen Schlüsselreiz für das Anfliegen der Blüte darzustellen.
Für beide Formen der Attrappenversuche gilt: Indem verschiedene Reizkomponenten kombiniert werden, lässt sich auch feststellen, ob zwei oder mehr Reizkomponenten notwendig sind (als Schlüsselreiz wirken), um das Anfliegen der Blüte beim Insekt
auszulösen.
Das Verhalten von jungen Hunden (Seite 109)
Was können Hunde bereits zum Zeitpunkt ihrer Geburt? – Was müssen sie noch lernen?
–
Noch blind stupsen sie gegen den Bauch der Mutter (Milchtritt), finden die Zitzen, saugen und schlucken. Außerdem beherrschen sie das Betteln um Futter. Beschwichtigungsgesten wie das Rollen auf dem Rücken und Lautäußerungen über Wohlbefinden und Unbehangen. Lernen müssen sie den Umgang mit Artgenossen, besondere Fähigkeiten (z.B. Reaktionen auf antrainierte Kommandos) und spezielle Verhaltensweisen (z.B. Blinden- oder Jagdhund).
Welche Auswirkungen hätte es für einen neugeborenen Welpen, wenn er keine angeborenen Verhaltensweisen besäße?
–
Ohne diese Verhaltensweisen würden die Tiere die ersten Wochen nicht überleben, da sie verhungert wären, bevor sie alles
lernen könnten.
Eine wichtige Regel der Hundezüchter ist, dass die Welpen in den ersten acht Wochen nicht von der Mutter getrennt werden.
–
Weshalb beachten die Hundezüchter diese Regel?
In den ersten acht Lebenswochen lernt der Welpe im Umgang mit den Artgenossen die wichtigsten hundetypischen Verhaltensweisen (z.B. Sozialverhalten im Rudel). Wild lebende Hunde werden danach von der Hündin an den Rüden übergeben, der
die weitere Erziehung übernimmt. Haushunde lernen dann durch den Menschen.
Beobachte, falls du nicht selbst sogar Hundebesitzer bist, Hunde in deiner Nachbarschaft und erstelle eine Liste der von dir
–
beobachteten Verhaltensweisen und Deutungen.
individuelle Lösung
Konditionieren – einfache Formen des Lernens (Seite 110)
Wie wird sich deiner Meinung nach das Balkendiagramm in der Randspalte nach der Lernphase weiter entwickeln? Begründe
–
deine Entscheidung.
Erfolgt eine weitere Konditionierung, bleibt die Reaktionsstärke unverändert. Werden die Versuche ohne Futterdarbietung weitergeführt, wird die Reaktion geringer und unterbleibt schließlich.
Wie müsste man vorgehen, damit der Glockenton, der den Speichelfluss auslöst, vom bedingten wieder zu einem neutralen
–
Reiz wird?
Der Glockenton (bedingter Reiz) wird mehrmals nacheinander geboten, ohne gleichzeitig den unbedingten Reiz (Futter) zu
zeigen. Dadurch wird der bedingte Reiz ausgelöscht.
Nähert man sich einem Aquarium, so sammeln sich die Fische schnell an der Stelle, an der sie gefüttert werden. Erkläre diese
–
Verhaltensweisen, indem du die Fachbegriffe zum Lernverhalten anwendest.
Der Mensch ist zum bedingten Reiz geworden, der die nachfolgende Fütterung anzeigt. Die Fische haben gelernt, den unbedingten Reiz des Futters mit dem davor auftretenden Reiz „Mensch“ zu verknüpfen.
Dressieren von Delfinen – Konditionieren beim Spiel (Seite 111)
Setze den Dressurakt mit Delfinen in eine kleine Bildgeschichte um. Benutze bei der Beschriftung die richtigen Fachbegriffe.
–
Folgende Bilder und Beschriftungen sind denkbar:
Bild 1: Trainer ist über längere Zeit in engem Kontakt mit dem Versuchstier (Trainer füttert das Tier, spricht mit ihm, taucht mit
ihm und spielt mit ihm u.ä.). Beschriftung. Aufbau eines Vertrauensverhältnisses
Bild 2: Delfin nährt sich nach einiger Zeit diesem Gegenstand. Beschriftung: Aufgrund seines natürlichen Neugierverhaltens
nähert sich der Delfin dem Gegenstand. Durch Gewöhnung wird dies zu einem neutralen Reiz.
29
Bild 4: Trainer reicht dem Delfin einen Fisch, der so angebracht ist, dass der Delfin den Gegenstand (Stange) überschwimmen
muss, um das Futter zu erhalten. Der Trainer ruft immer, wenn der Delfin die Stange überschwimmt, ein Kommando: Der Versuch wird häufig wiederholt. Beschriftung: Das Futter stellt einen unbedingten Reiz dar, der zum Anschwimmen der Beute führt.
Dazu muss der im Wasser liegende Gegenstand (Stange) an- und überschwommen werden. Dabei ruft der Trainer immer das
gleiche Kommando, das einen neutralen Reiz für den Delfin darstellt. Nach dem Überschwimmen der Stange erhält der Delfin
den Fisch als Belohnung. Dieser Versuch wird häufig wiederholt. Durch die zeitliche und räumliche Nähe des Kommandos und
des Zeigens des Fisches wird beim Versuchstier der neutrale Reiz des Rufens mit dem unbedingten Reiz der Futtergabe verbunden. Der ursprünglich neutrale Reiz des Rufens wird damit zum bedingten Reiz, der das Verhalten „An- und Überschwimmen der Stange“ auslöst (klassische Konditionierung). Das Futter wirkt hier als eine positive Verstärkung, um das vom Delfin
erwünschte Verhalten zu konditionieren.
Bild 5: Die Stange wird immer höher aus dem Wasser gehalten, das Kommando ertönt und der Delfin erhält, wenn er das gewünschte Verhalten zeigt (Stange überspringen), das Futter als Belohnung (positive Verstärkung). Beschriftung: Durch operante
Konditionierung gelingt es dem Trainer mit der Zeit, die Handlung des Delfins zu verändern (vom Überschwimmen zum Überspringen der Stange). Das Kommando wirkt hier weiterhin als ein bedingter Reiz, der das Verhalten „Überspringen der Stange“
auslöst.
Eine Lernstrategie (Seite 114)
Lies die Seiten 110 und 111 „Konditionieren – einfache Formen des Lernens“ und versuche, mithilfe des EVA-EVA-Systems,
–
möglichst viele Informationen zu behalten.
individuelle Lösung
Praktikum: Angeborenes Verhalten (Seite 117)
Für die Auswertung zählst du die Anzahl der jeweiligen Felder. Nun berechnest du die durchschnittlichen Aufenthalte pro Ein–
zelfeld (Ø Einzelfeld). Beispiel: Maus 1 hielt sich 99-mal im Wandbereich auf. Es gibt 30 Wandfelder, d.h. die Maus hielt sich
3,3-mal auf einem Wandfeld auf. Stellt die Werte für alle Gruppen und Mäuse zusammen (s. Tabelle). Diskutiert das Ergebnis.
individuelle Lösung: Die Mäuse halten sich anfangs im Wandbereich auf. Später erkunden sie auch zunehmend das Mittelfeld.
Ungeschützte Bereiche oder Bereiche mit geringen Fluchtmöglichkeiten werden weniger genutzt.
Welche biologische Bedeutung hat das Verhalten der Mäuse bei den Versuchen?
–
Die Wand bietet Schutz, die Ecke verhindert eine mögliche Flucht. Besonders wenn das Umfeld für die Maus neu ist, wird sie
sich entsprechend ihres Sicherheitsbedürfnisses verhalten.
Protokolliere deine Beobachtungen und die Aussagen der Versuchspersonen.
–
individuelle Lösung
Welche deiner Mimiken wurden von den Versuchspersonen erkannt?
–
individuelle Lösung
Erkläre die biologische Bedeutung deiner Versuchsergebnisse.
–
Mimiken zur Darstellung von Gefühlen gehören zu den angeborenen Verhaltensweisen des Menschen und sind deshalb von
allen Menschen zu verstehen, unabhängig von einer Verständigung durch z.B. Sprache. Der Einsatz von Mimiken durch Babys
zur Verständigung mit Erwachsenen ist lebensnotwendig.
Erkläre, warum der Versuch mit möglichst vielen Personen durchgeführt werden sollte.
–
Man führt den Versuch mit möglichst vielen Personen durch, um Zufallslösungen oder ungeschickte Darstellungen der Mimiken,
die zu Missdeutungen führen, auszuschließen.
Verhaltensbeobachtungen bei Amseln (Seite 119)
Beschreibe die erkennbaren Unterscheidungsmerkmale zwischen Amselweibchen- und -männchen.
–
Männchen: schwarzes Gefieder, Schnabel leuchtend gelb, gelber Ring um die Augen
Weibchen: Gefieder braun, unten heller mit dunklen Tupfen (gewisse Ähnlichkeit mit der Singdrossel); Schnabel braun
Die drei Abbildungen in der Randspalte Seite 118 zeigen verschiedene Stadien beim Nestbau. Gib jedem Bild einen passenden
–
Titel.
Die Amsel muldet das Nest aus durch Kuscheln (1) und Strampeln (3). Sie macht Feinarbeiten durch Zupfen am Nistmaterial
(2).
Gib an, welcher Schlüsselreiz das Sperren der noch blinden Jungamseln auslöst (vgl. obere Abbildung in der Randspalte).
–
Der Schlüsselreiz ist die Erschütterung des Nestes, die normalerweise durch den landenden Altvogel ausgelöst wird. Wenn die
Jungamseln sehen können, wenden sie sich dem Umriss des Altvogels zu.
30
Auch das Verhalten der Altvögel beim Füttern wird durch Schlüsselreize ausgelöst. Schlage Attrappenversuche vor, die deiner
–
Meinung nach geeignet sind nachzuweisen, welche Schlüsselreize dabei entscheidend sind.
Die Attrappen müssen den aufgesperrten Schnabel der Jungvögel vortäuschen, verschieden groß sein und verschiedene Farben am Schnabel und in der Rachenzeichnung haben.
Praktikum: Zum Verhalten der Amsel (Seite 120)
Gesangsverhalten
Nur Amselmännchen singen. Sie sitzen meist auf bestimmten Plätzen („Singwarte“), wenn sie ihr Revier kennzeichnen und gegen
Artgenossen behaupten oder damit auch Weibchen anlocken. Männchen benachbarter Reviere liefern sich dabei Wechselgesänge.
Nahrungssuche / Nahrungsaufnahme
Im Frühjahr und Sommer werden hauptsächlich Regenwürmer und bodenbewohnende Kleintiere erbeutet. Bei der Futtersuche
sitzen die Vögel längere Zeit beobachtend an einer Stelle, um dann schnell zuzupicken oder eine kurze Strecke zur Beute hinzulaufen. In Laubhaufen oder lockerer Erde (insbesondere in frisch gefüllten Blumentöpfen) werden regelrechte Umpflügaktionen sichtbar. Ab Hochsommer und im Herbst stehen auch Beeren und weiche Früchte auf dem Speiseplan. Im Winter bedienen sich die
Amseln auch im und unter dem Futterhäuschen. Früher lebten Amseln fast ausschließlich in Wäldern und kamen nur im Winter in
Dörfer und Städte oder zogen in den Süden. (Die heutigen Stadtamseln (Kulturfolger) scheinen sich, wie neuere Untersuchungen
zeigen, zu regelrechten Teilziehern zu entwickeln, wobei lokale Unterschiede und Unterschiede zwischen den Geschlechtern bestehen. Es wird vermutet, dass dies auch vom Nahrungsangebot abhängig ist.)
Kosten und Nutzen beim Nahrungserwerb (Seite 121)
Formuliere die Fragestellung für die im Text beschriebenen Fallversuche.
–
Welcher Zusammenhang besteht zwischen der Fallhöhe einer Wellhornschnecke und der Anzahl der benötigten Abwürfe?
Wie viele Flüge benötigt eine Krähe voraussichtlich bei einer Fallhöhe von 3 m?
–
Im Diagramm zum Forschungsexperiment liegt der Wert in der Kurve bei einer Fallhöhe von 3 m zwischen 30 m und 36 m. Dies
entspricht einer Anzahl von 10 bis 12 Versuchen. Dies entspräche einem Energieaufwand von 3,6 kJ (30 x 0,12 kJ) bzw. 4,2 kJ
(36 x 0,12 kJ).
Bis zu welcher Fallhöhe kann die Krähe kleine Wellhornschnecken (Energiegehalt ist ungefähr 2,5 kJ) transportieren, um sie
–
gewinnbringend als Nahrung zu nutzen.
Wenn kleine Wellhornschnecken aus der gleichen Höhe zerbrechen wie große Tiere, so bleibt der Krähe bei einer Abwurfhöhe
von 5 m nur ein Energiegewinn von 0,1 kJ. Ein Abwurf aus jeder anderen Höhe würde zu einer negativen Energiebilanz führen
– der Aufwand zum Öffnen der Wellhornschnecke wäre größer als der Energiegewinn durch ihren Verzehr.
Die Gemeinschaft der Schimpansen (Seite 123)
Betrachte die Abbildung 1 zur Schimpansengemeinschaft.
–
individuelle Lösung
Beschreibe das Verhalten der einzelnen Gruppenmitglieder fremden Schimpansen gegenüber.
–
Männliche Tiere, die eine Grenzpatrouille machen (zwei β- und ein γ-Männchen) dabei auf ein fremdes Männchen treffen, das
sie aggressiv angreift, gehen untereinander ein Bündnis ein und wehren damit die Aktivität ab. Ein eingedrungenes Weibchen
wird von der Revierbesitzerin aggressiv angegriffen. Rangniedere „Revierbesitzer“ hingegen bemühen sich um brünstige fremde Weibchen und suchen deren Gunst z.B. durch soziale Fellpflege zu erlangen.
Wo ist in der Abbildung ein Pärchen auf Hochzeitsreise?
–
6
Da das α-Männchen mit einem brünstigen Weibchen im Kerngebiet links oben eingezeichnet ist, kann man hier die „Hochzeitsreise“ vermuten. Die Rolle des β-Männchens (in Monogamie mit einem Weibchen links unten) könnte ähnlich sein.
Lebensraum
Die Pflanzen des Waldes bilden Stockwerke (Seite 124)
Bestimme mithilfe des Textes die Schichtung des Waldes in der Abbildung.
–
Moosschicht, Krautschicht, Strauchschicht, Baumschicht (Stamm- und Kronenschicht)
Stelle in einer Tabelle zu jeder Schicht einige Pflanzenarten zusammen. Ergänze diese Tabelle um Tierarten des Waldes, die
–
überwiegend in der jeweiligen Schicht leben. Vergleiche dazu auch Seite 140.
siehe Tabelle
31
Moosschicht
Krautschicht
Strauchschicht
Baumschicht
Moose, Flechten, Pilze
Farne, verschiedene Blütenpflanzen
Holunder, Haselnuss,
Eberesche, Faulbaum
Eiche, Rotbuche, Kiefer
Insekten, Schnecken
Insekten, Nagetiere
Rot- und Schwarzwild,
Insekten
Vögel, Insekten
Stelle begründet dar, ob man das Basiskonzept Biosysteme (s. Seite 254/255) auf den Stockwerkbau des Waldes beziehen
–
kann.
Da sich bestimmte Pflanzen und Tiere im und am Boden, in der Kraut- und Strauchschicht oder in der Baumschicht wiederfinden, kann man die jeweiligen Stockwerke ähnlich den Ökosystemen als nicht direkt umgrenzte Kompartimente betrachten. Der
Stockwerkbau des Waldes entspricht somit dem Basiskonzept der Biosysteme.
Beschreibe Aussehen und Gliederung eines Waldes, der vom beschriebenen Aufbau deutlich abweicht. Nenne mögliche Ursa–
chen dafür.
Stehen gleichaltrige Bäume eng beieinander (z. B. in einer dicht gepflanzten Aufforstung), sind die Stockwerke des Waldes nicht
erkennbar. Zu wenig Licht erreicht den Boden. Hier wachsen höchstens Moose und wenige Schatten ertragende Kräuter (z. B.
Sauerklee), kaum Sträucher oder nachwachsende Jungbäume.
Die Pflanzen des Waldes bilden Stockwerke (Seite 125)
Die Tabelle gibt Auskunft über die durchschnittlichen Lichtmengen am Waldboden und Temperaturen im Verlauf eines Jahres.
–
Stelle die Messwerte in einem Balkendiagramm dar. Erläutere die Ursachen dafür.
Das Balkendiagramm zeigt zunächst eine Abnahme der Lichtintensität vom Frühjahr zum Sommer, verursacht durch die zunehmende Belaubung der Bäume, danach, infolge des fortschreitenden Blattabwurfs, eine Zunahme der Lichtintensität bis zum
Winter. Der Temperaturverlauf verhält sich gegenläufig, d. h. die Temperaturen sind im Sommer, wenn die Sonne den höchsten
Stand erreicht hat, am größten.
Die Rotbuche – unser häufigster Laubbaum (Seite 126)
Beschreibe mithilfe der Abbildung in der Randspalte den unterschiedlichen Bau von Sonnenblättern und Schattenblättern.
–
Sonnenblätter zeigen im Querschnitt mehr Zellschichten als Schattenblätter, wodurch die Blätter dicker sind. Die Interzellularen
der Sonnenblätter sind größer und umfangreicher. (Beides führt zu einer besseren Fotosyntheseleistung der Sonnenblätter.)
Die Waldkiefer – ein Nacktsamer (Seite 127)
Erkläre, weshalb die Blätter der meisten Laubbäume den Winter nicht überstehen können.
–
Im Gegensatz zu den Nadelblättern verlieren Laubblätter viel mehr Wasser durch Transpiration. Deshalb wäre der Wasserverlust im niederschlagsarmen Winter zu hoch und die Blätter würden vertrocknen. Außerdem besitzen Laubblätter keinen Kälteschutz, wie verdickte Zellwände oder in die Zellen eingelagerte Frostschutzstoffe.
Stelle in einer Tabelle die Angepasstheit der Kiefer an ihren Lebensraum zusammen. Ergänze die Daten auch mithilfe anderer
–
Informationsquellen.
Angepasstheiten der Kiefer an Trockenheit: lange Wurzeln zur Wasseraufnahme aus tiefen Bodenschichten; Wachsschicht auf
Nadeln und kleine Oberfläche der Nadeln, um Wasserverlust durch Verdunstung zu reduzieren
Angepasstheiten der Kiefer an Kälte (Frostperioden): stabiler Bau der Nadelblätter und in ihnen eingelagerte Frostschutzstoffe
Pflanzen verbessern die Luft (Seite 129)
Erstelle für die sechs Bilder in Abb. 128.1 jeweils einen kurzen erklärenden Text.
–
Bild 1: Glasbehälter werden so aufgebaut, dass ihre untere Öffnung ins Wasser taucht. Somit kann von außen keine „neue“ Luft
in die Behälter gelangen. Auf einem Brett werden Mäuse eingesetzt. Sie können nur Luft atmen, die im Behälter ist.
Bild 2: Die Mäuse im Behälter sterben. Von oben eingebrachte brennende Kerzen erlöschen. Der Sauerstoff ist verbraucht.
Bild 3: In einen anderen, aber genauso aufgebauten Behälter werden Pflanzen gegeben.
Bild 4: Eine von oben eingebrachte brennende Kerze brennt weiter. Im Vergleich dazu wird eine brennende Kerze in einen
ebenso angebrachten Behälter geschoben, in dem sich aber keine Pflanzen befinden. Sie erlischt nach kürzerer Zeit. Die Pflanze hat den Sauerstoffgehalt in dem einen Behälter erhöht.
Bild 5: In die Behälter werden Mäuse eingesetzt.
Bild 6: In dem Behälter mit Pflanzen leben die Mäuse, in dem Behälter ohne Pflanzen sterben die Mäuse. Der von den Mäusen
aufgenommene Sauerstoff wird zumindest teilweise von den Pflanzen ersetzt.
32
Erkläre die Vorgänge in Abbildung 3.
–
Die Pflanze, die sich unter der Glasglocke mit Natronlauge befindet, stirbt ab, im Gegensatz zu der anderen Pflanze, in deren
Glasglocke sich keine Natronlauge befindet. Das Natron bindet das Kohlenstoffdioxid aus der Luft, das damit nicht mehr der
Pflanze für die Fotosynthese zur Verfügung steht. Diese Pflanze „verhungert“, da ihr nun für die Fotosynthese kein Kohlenstoffdioxid zur Verfügung steht. Sie kann damit keinen Traubenzucker herstellen, den sie aber für die Aufrechterhaltung ihrer Lebensprozesse benötigt.
Material: Fotosynthese-Geschichte (Seite 130)
Welche Frage stellte VAN HELMONT an die Natur. Erkläre, wie er das Ergebnis interpretieren konnte.
–
Entsprechend dem Versuch 1 ist es unmöglich, dass Pflanzen ihre gesamte Nahrung aus der Erde aufnehmen. Er schlussfolgerte, dass Wasser als Nährstoff dient.
Welchen zusätzlichen Erkenntnisgewinn hatten INGENHOUSZ Versuche gegenüber denen von PRIESTLEY?
–
INGENHOUSZ konnte mit seinen Versuchen zusätzlich zeigen, dass Pflanzen zur Produktion von Sauerstoff Licht benötigen. Darüber hinaus zeigte er, dass Pflanzenteile ohne Blattgrün keinen Sauerstoff trotz Lichtangebot produzieren können.
Beschreibe alle Versuchsergebnisse und erläutere, welche Erkenntnis SENEBIER aus dem 1. Teil des Experiments gewinnen
–
konnte.
Wasserpflanzen bilden nur in kohlenstoffdioxidhaltigem Wasser Sauerstoff, in kohlenstoffdioxidfreiem hingegen nicht. Er gewann die Erkenntnis, dass Pflanzen Kohlenstoffdioxid benötigen.
Zeichne eine Zeitleiste von 1640 an und trage die Ergebnisse aller Versuche ein. Ergänze auch die Informationen von Seite
–
128/129.
individuelle Lösung
Auch grüne Pflanzen atmen (Seite 133)
Erkläre für jedes Stadium in Abbildung 1, wie es zu den Veränderungen des Kohlenstoffdioxidgehaltes in der abgegebenen Luft
–
kommt.
Bild 1: Bei intensiver Lichteinstrahlung am Mittag ist die Fotosyntheseleistung hoch, d. h. die Pflanze nimmt viel Kohlenstoffdioxid auf. Sie benötigt für die Fotosynthese mehr Kohlenstoffdioxid, als sie bei der Atmung abgibt. Folglich ist der Kohlenstoffdioxidgehalt der Luft niedrig.
Bild 2: Nachts ist die Lichteinstrahlung sehr gering. Die Fotosyntheseleistung ist gleich Null. Die Pflanze nimmt kein Kohlenstoffdioxid auf. Für ihre Atmung benötigt die Pflanze Sauerstoff. Das bei der Zellatmung gebildete Kohlenstoffdioxid wird an die
Luft abgegeben. Es wird sichtlich mehr Kohlenstoffdioxid abgegeben als aufgenommen und der Kohlenstoffdioxidgehalt der Luft
steigt.
Bild 3: Am frühen Morgen steigt die Lichtintensität. Die Pflanze nimmt Kohlenstoffdioxid bei steigender Fotosyntheserate auf.
Der Kohlenstoffdioxidgehalt der Luft nimmt ab.
Male die Umrisse eines Baumes und eines Blattes in dein Heft. Beschrifte mit Pfeilen und zeichne unter Verwendung der Be–
griffe (Abb. 132.1 unten) die Vorgänge der Fotosynthese ein (s. Seite 132).
Baum: Fotosynthese: Aufnahme von Licht, Wasser (von Regen und von Wurzeln) und Kohlenstoffdioxid an Spaltöffnungen des
Blattes; Zellatmung: Abgabe von Sauerstoff an den Spaltöffnungen.
Übertrage die Begriffe (Abb. 132.1 unten) in dein Heft und gestalte mit Pfeilen und Zeichen zwei Abbildungen, die die Fotosyn–
these und die Zellatmung im Zusammenhang zeigen.
siehe Abbildung
Wasser
+
Kohlenstoffdioxid
Stärke
Traubenzucker
Lichtenergie
+
Sauerstoff
Energie
Traubenzucker
Stärke
+
Sauerstoff
Wasser
+
Kohlenstoffdioxid
33
Praktikum: Fotosynthese und Atmung (Seite 134/135)
Bereite die abgebildete Versuchsanordnung vor. Binde dazu einige Sprosse der Wasserpest vorsichtig zusammen. Achte dar–
auf, dass der Trichter ganz mit Wasser gefüllt und der Hahn verschlossen ist. Belichte die Versuchsanordnung mit einem Diaprojektor. Warte einige Minuten. Beschreibe und erkläre deine Beobachtungen.
Nach einiger Zeit entwickeln sich Gasblasen, die nach oben steigen.
Stelle das Glas mit der Wasserpflanze für einige Tage ans Fenster, bis sich genügend Gas unter dem Trichter angesammelt
–
hat. Ob es sich bei dem Gas um Sauerstoff handelt, kannst du mit der Glimmspanprobe überprüfen. Öffne den Hahn und lasse
das Gas in ein Reagenzglas strömen. Halte sofort einen glimmenden Span hinein. Was passiert?
Der glimmende Span entzündet sich.
Lege eine Wasserpestpflanze in einen mit Wasser gefüllten Enghals-Erlenmeyerkolben. Gib einige Tropfen der farblosen Indi–
goblaulösung hinzu. Welche Beobachtung machst du nach wenigen Minuten? Erkläre.
Das Wasser färbt sich zunehmend blau, d.h. die Pflanze bildet Sauerstoff.
Bestrahle das Blatt einer Ziernessel bei Zimmertemperatur mehrere Tage mit einer Lampe. Schneide dann dieses Blatt ab und
–
halte die Verteilung der Blattflecken auf einem Transparentpapier fest. Führe entsprechend der nachfolgenden Abbildung den
Stärkenachweis mit einer Iod-Kalium-Iodid-Lösung durch. Vergleiche Blattfärbung und Zeichnung. Erkläre.
Der Stärkenachweis gelingt an den Stellen, die vormals grün waren, d.h. es ergibt sich ein Negativbild zur Zeichnung.
Bedecke die Blätter der Schönmalve, die vorher mindestens 24 Stunden im Dunkeln stand, mit einem Streifen einer lichtun–
durchlässigen Aluminiumfolie und beleuchte dieses Blatt mindestens einen Tag bei Zimmertemperatur. Entferne dann die Folie
und führe den Stärkenachweis durch. Wie sieht das Blatt aus?
Es ist kein Nachweis von Stärke möglich an der Stelle des Blattes, die zuvor mit der Folie abgedunkelt war.
Zähle die in 2 Minuten an der Stängelquerschnittsfläche aufsteigenden Bläschen bei verschiedenen Temperaturen. Trage die
–
Ergebnisse in eine Tabelle ein.
Bei niedrigen Temperaturen reduziert sich die Fotosyntheserate, d.h. die Anzahl der Sauerstoffbläschen ist geringer.
Stelle eine Schönmalve mindestens 24 Stunden ins Dunkle. Dann wird die Blattoberseite mit O, die Blattunterseite mit U ge-
–
kennzeichnet. Man verwendet dazu farblosen Lack oder Weißleim. Nach dem Trocknen werden die Lackhäutchen durchsichtig.
Sie bilden eine lichtdurchlässige, aber gasdichte Schicht. Lass nun die Pflanze mehrere Stunden im Licht stehen. Führe anschließend den Stärkenachweis durch. Erkläre das Ergebnis.
Das Blatt zeigt überall die Stärkereaktion mit Ausnahme der Stelle, an der „U“ auf der Unterseite angebracht wurde. Hier wurde
die CO2-Aufnahme durch die Spaltöffnungen verhindert, sodass keine Fotosynthese ablaufen und damit keine Stärke gebildet
werden konnte.
Stelle das Becherglas mit einer Wasserpestpflanze, deren abgeschnittenes Ende nach oben zeigt, in den Lichtkegel eines
–
Diaprojektors. Warte ca. 5 Minuten und zähle danach die an der Schnittstelle aufsteigenden Sauerstoffbläschen pro Minute.
individuelle Lösung
Bringe nun zwischen Lichtquelle und Becherglas nacheinander Transparentpapier, Zeitungspapier und Karton. Zähle dann eine
–
Minute lang die aufsteigenden Sauerstoffbläschen. Was bedeutet das Ergebnis?
Die Anzahl der Sauerstoffbläschen nimmt mit mangelndem Lichteinfall ab, d.h. die Pflanze benötigt zur Fotosynthese Licht.
Führe mit frisch geschnittenen Sprossen die Versuche der unten stehenden Abbildung durch. Zähle nach kurzer Wartezeit die
–
k
–
l
–
in dem Messzylinder aufsteigenden Bläschen 2 Minuten lang. Trage die Ergebnisse in einer Tabelle ein. Fasse die Versuchsergebnisse in einem Ergebnissatz zusammen.
In dem Versuchsansatz mit Sprudel entwickeln sich die meisten Sauerstoffbläschen, da die Pflanze zur Fotosynthese neben
Licht auch Kohlenstoffdioxid benötigt. In dem Versuchsansatz ohne Kohlenstoffdioxid findet keine Fotosynthese statt, d.h. es
entwickeln sich keine Blasen.
In dem Versuchsansatz mit Sprudel ohne Licht entwickeln sich ebenfalls keine Sauerstoffbläschen, da die Pflanze im Dunkeln
keine Fotosynthese betreibt.
Trage eine Schutzbrille und blase durch den Glasstab deine Ausatemluft in das Becherglas mit Calciumhydroxid-Lösung (Vorsicht! Ätzend!). Beobachte die Veränderungen. Sie lassen sie sich erklären?
Calciumhydroxid bildet mit Kohlenstoffdioxid einen weißen Niederschlag, d.h. in der Ausatemluft befindet sich Kohlenstoffdioxid.
Fülle die drei Trichter mit Blütenblättern, keimenden Samen oder jungen Pilzen und setze sie auf Reagenzgläser, die mit Calciumhydroxid-Lösung und Öl gefüllt sind. Beobachte nach einigen Stunden die Veränderungen der Lösung.
In dem Versuchsansatz mit den keimenden Samen entwickelt sich ein weißer Niederschlag, da die Samen ihre Nährstoffe veratmen und Kohlenstoffdioxid abgeben.
Pilze, Flechten, Moose und Farne (Seite 139
Vergleiche die Ernährung der Pilze mit der Ernährung der Tiere und Pflanzen. Fertige dazu eine Tabelle an.
–
siehe Tabelle
34
Pilze
Tiere
Pflanzen
heterotroph
heterotroph
autotroph
Vorgefertigte energiereiche Stoffe
werden aufgenommen.
Als Parasiten oder Symbionten können sie Nährstoffe direkt aufnehmen,
als Saprophyten sondern sie eine vorverdauende Lösung ab.
Vorgefertigte energiereiche Stoffe
werden aufgenommen.
Meist wird die Nahrung im Verdauungstrakt abgebaut.
Energiereiche Stoffe werden durch Fotosynthese
selbst hergestellt.
Erkläre, warum Pilz und Alge eine so enge Symbiose eingegangen sind, sodass sie zu einem neuen Organismus geworden
–
sind.
Pilz und Alge sind eine so enge Symbiose miteinander eingegangen, da sie an den Standorten der Flechten nicht mehr als
einzelne Lebewesen überleben könnten. Die Alge würde ohne den Pilz austrocknen und der Pilz würde ohne die Alge „verhungern“, da er nicht selbstständig zur Fotosynthese fähig ist.
Der Wald – Lebensraum für viele Tierarten (Seite 140)
Informiere dich z. B. in einem Tierlexikon über Vogelarten, die an Baumstämmen ihre Nahrung finden. Wie vermeiden diese
–
Arten Konkurrenz zueinander?
Spechte ernähren sich von Käferlarven, die sie unter der Borke finden, von Ameisen und deren Puppen sowie von Nadelbaumsamen. Baumläufer sammeln kleinere Insekten und ihre Eier von der Oberfläche und von Ritzen der Borke ab. Kleiber ernähren sich von Insektenlarven, Spinnen und verschiedenen Samen. Außerdem nisten die Vögel unterschiedlich: Spechte in
selbst gezimmerten, tiefen Höhlen im Baum, Baumläufer unter abstehenden Rindenteilen und Kleiber in kleinen Baumhöhlungen oder Nistkästen. Sie nutzen den Lebensraum unterschiedlich und besetzen damit verschiedene ökologische Nischen.
Stelle alle abiotischen und biotischen Faktoren zusammen, durch die sich eine ökologische Nische definiert.
–
abiotische Faktoren (chemische und physikalische Bedingungen): Licht, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Wasser, Boden (Salz-,
Mineralstoffgehalt; pH-Wert)
biotische Faktoren (Bedingungen der belebten Umwelt): Qualität und Quantität der Nahrung, Feinddruck (Anzahl der Räuber);
Populationsdichte und daraus resultierend: innerartliche Konkurrenz (z.B. um Nahrung, Paarungspartner, Reviere, geeignete
Nistplätze); zwischenartliche Konkurrenz (z.B. um Nahrung, Reviere).
Der Wald – Lebensraum für viele Tierarten (Seite 141)
In der Abbildung 140.1 sind zwei nicht im Text erwähnte Vogelarten dargestellt. Erläutere an ihnen das Prinzip der Konkurrenz–
vermeidung.
Es sind Sperber und Mönchsgrasmücke. Sie stehen zueinander nicht in Konkurrenz, sondern im Räuber-Beute-Verhältnis. Der
Sperber ist mit seinen abgerundeten Flügeln zum wendigen Flug zwischen den Bäumen und Sträuchern befähigt. Dabei erbeutet er auch Mönchsgrasmücken, die auf den Zweigen nach Insekten und Spinnentieren suchen.
Im Text sind für verschiedene Vogelarten Schnabelformen und Ernährungsweisen genauer beschrieben. Auf welchen Zusam–
menhang zwischen Schnabelform und Ernährungsweise kann man schließen? Begründe!
Der Sperber besitzt einen Hakenschnabel, der sich zum Aufreißen der Beute und wie eine Schere zum Zerschneiden von
Fleisch eignet. Der kräftige Finkenschnabel des Buchfinks ähnelt dem Kopf einer Zange und eignet sich zum Aufbrechen und
Schälen von Körnern. Rotkehlchen und Mönchsgrasmücke können mit ihrem spitzen Schnabel wie mit einer Pinzette kleine Insekten, Spinnen, Würmer und Schnecken aus ihren Verstecken holen. Beim Baumläufer ist der spitze Schnabel zusätzlich gebogen und reicht noch wirksamer in die Verstecke und Gänge hinein. Der Specht hackt mit seinem Meißelschnabel die Rinde
auf oder sprengt sie ab, um an tiefer sitzende Insektenlarven, Käfer oder Holzameisen zu gelangen. Der Eichelhäher gräbt mit
seinem starken Schnabel Verstecke, um darin Vorräte (z. B. Eicheln) zu speichern.
Bei Schadinsekten kommen manchmal Massenvermehrungen vor. Welche Bedingungen können solche Massenvermehrungen
–
begünstigen?
Die Insekten profitieren vom ausgeglichenen Kleinklima im Innern des Waldes. Kommen Wärme und Trockenheit dazu, erleiden
die Bäume Schäden durch verminderten Saft- und Harzfluss. Die Schadinsekten (besonders in Monokulturen) profitieren durch
rasche Entwicklung der Larven und ungestörte Zeiten der Paarung und Eiablage.
Nahrungsbeziehungen im Wald (Seite 143)
Schreibe weitere, nicht im Text besprochene Nahrungsketten auf und ordne den einzelnen Gliedern die entsprechenden Fach–
begriffe zu.
Beispiel: Fichtensamen (Erzeuger) – Waldmaus (Erstverbraucher) – Schlange (Zweitverbraucher) –Fuchs (Endverbraucher)
35
Weshalb können sich Borkenkäfer besonders gut in trockenen Jahren und in Monokulturen vermehren?
–
Der Saft und Harzfluss der Bäume ist vermindert. In Monokulturen ist die Zahl der vorgeschädigten Bäume besonders groß und
ermöglicht den Borkenkäfern eine erfolgreiche Eiablage. Die Larven entwickeln sich bei Wärme und Trockenheit sehr rasch.
Stelle begründet dar, warum in Monokulturen kein biologisches Gleichgewicht herrscht.
–
Es kann in Monokulturen kein ökologisches Gleichgewicht herrschen, da sich hier aufgrund zahlreicher fehlender ökologischen
Nischen im Mittel kein ausgewogenes Verhältnis zwischen den Organismenarten des Ökosystems Wald bilden kann. Es fehlen
z.B .dem Specht in einer Fichtenmonokultur geeignete Nistplätze. Da der Specht als natürlicher Räuber fehlt, können sich die
von ihm als Nahrung bevorzugten Borkenkäfer sehr stark vermehren (und große ökologische Schäden anrichten).
Übertrage die Organismen der Abbildung 1 in dein Heft und zeige, wie diese in einem Nahrungsnetz verbunden sind. Der Pfeil
–
in einem Nahrungsnetz geht immer vom Nahrungsorganismus zum Verbraucher.
siehe Abbildung
Sperber
Fichtenzapfen
Eichel
Haselnüsse
Buntspechte
Eichelhäher
Fichtenzweige
Eichhörnchen
Füchse
Borkenkäfer
Kreuzottern
Rehe
Gräser
Ameisen
Gräser
Grasfrösche
Waldmäuse
Der Kreislauf der Stoffe und der Weg der Energie (Seite 145)
Erläutere mithilfe von Abb.1, weshalb Nahrungsketten nicht beliebig lang sind.
–
Die verfügbare Energie nimmt in der Nahrungskette sehr schnell ab. Setzt man den Energiegehalt der Biomasse von grünen
Pflanzen gleich 100 %, speichern die Pflanzenfresser (Erstverbraucher) davon nur 10 %. Auf jeder weiteren Trophieebene
(Zweit- und Drittverbraucher) werden wieder jeweils nur 10 % der Energie gespeichert. Deshalb hat eine Nahrungskette selten
mehr als vier Glieder bzw. Trophiestufen, weil die Menge der verfügbaren Energie schließlich zu gering ist.
Erläutere, weshalb der Weg der Energie einer Einbahnstraße ähnelt und ständig nachgeliefert werden muss, sodass die Stoff–
kreisläufe aufrechterhalten werden können.
Alle Lebewesen wandeln einen Teil der freigesetzten Energie in Wärme um, die abgegeben wird. Sie ist so für alle Lebewesen
verloren.
Stelle begründet dar, ob es für Menschen energetisch günstiger ist Obst und Gemüse oder Fleisch zu essen.
–
Es ist für den Menschen energetisch günstiger Obst und Gemüse zu essen, da der Energiegehalt in diesen Produkten höher ist
als in den Fleischprodukten.
Es gab in der Geschichte der Erde Phasen, in denen ein Teil des organischen Materials dem Stoffkreislauf entzogen wurde.
–
Damals entstanden die Kohle- und Erdölvorkommen, die man heute zur Energiegewinnung wieder verbrennt.
Wie muss sich damals der Kohlenstoffdioxidgehalt der Atmosphäre verändert haben?
Kohle, Erdöl und Erdgas enthalten Kohlenstoff, der aus dem Abbau von pflanzlichen oder tierischen Organismen stammt, letztlich also auf die Fotosyntheseleistung grüner Pflanzen zurückzuführen ist. Durch die Bildung fossiler Energielager wurde der
CO2-Gehalt der Atmosphäre verringert.
36
Erläutere mit den Beispielen dieser Seite das biologische Basiskonzept Stoff- und Energieumwandlung (s. Seite 252/253).
–
Organismen eines Ökosystems sind über Nahrungsketten und Nahrungsnetze miteinander verbunden. Die Erzeuger nehmen
Wasser und Kohlenstoffdioxid auf, das mithilfe von Lichtenergie im Verlauf der Fotosynthese zu Traubenzucker umgewandelt
wird. Durch die Fotosynthese werden also aus energiearmen Stoffen energiereiche Stoffe gebildet. Die in der Nahrungskette
folgenden Konsumenten benötigen diese energiereichen Stoffe der Erzeuger zum Erhalt ihres Stoffwechsels (Aufbau eigener
Biomasse, Bewegungsenergie, Zellatmung). Der restliche Teil der in der Nahrung enthaltenen Energie wird in Wärme umgewandelt.
Vom Urwald zum Nutzwald (Seite 146)
Stelle die Auswirkungen von Monokulturen aus Fichten auf die Entwicklung von Schädlingen, den Boden und die Vielfalt der
–
Pflanzen- und Tierwelt in einem Pfeildiagramm dar.
Monokulturen (Nadelbäume) → Übersäuerung des Bodens, (wenig Lichteinfall), keine Stockwerkbildung → kaum Nistmöglichkeiten, Versteckmöglichkeiten u.ä. für zahlreiche Tierarten (u.a. für den Specht, den Fressfeind des Borkenkäfers) → RäuberBeute-Gleichgewicht wird gestört → Massenvermehrung von Schadinsekten (wie z.B. dem Borkenkäfer) möglich.
Holz als Wirtschaftsfaktor (Seite 147)
In der Mittelspalte sind verschiedene Weiterverarbeitungsformen von Holz dargestellt. Wo finden diese ihre Verwendung? Ferti–
ge dazu eine Tabelle an.
Hinweis: Außer zu Papier und Holzwolle (Verpackungsmaterial) findet man Hinweise auf die Verwendung der Produkte in Baumärkten.
Wieso klemmen deiner Meinung nach Schubladen aus massivem Holz an manchen Tagen, an anderen aber nicht?
–
Holz ist ein natürliches Material, das Wasser aufnehmen kann. Dadurch quillt es auf, das Volumen wird vergrößert. An Tagen
mit hoher Luftfeuchtigkeit klemmen deshalb die Schubladen, bei geringer Luftfeuchtigkeit nicht.
Berechne anhand der Daten in der Mittelspalte den Anteil von Altpapier am Gesamtpapierverbrauch.
–
Der Anteil beträgt ca. 73,4 %.
Weshalb wird heute zunehmend Umweltschutzpapier verwendet? Wo wird es vor allem verwendet?
–
Umweltschutzpapier wird zum überwiegenden Teil aus Altpapier hergestellt (geringerer Holz- und Wasserverbrauch, Bleichen
ohne Chlorverbindungen). Verwendung findet Umweltschutzpapier z. B. als Verpackungsmaterial, Zeitungs-, Schreib- und Kopierpapier.
Warum ist der Wald so wichtig? (Seite 149)
Fasse die Rolle des Waldes für den Wasserhaushalt zusammen und nenne mögliche Folgen der Waldzerstörung.
–
Ein großer Laubbaum kann mehrere hundert Liter Wasser pro Tag verdunsten. Ein großer Wald beeinflusst damit durch Entstehung von Verdunstungskälte das Klima einer Landschaft. Das verdunstende Wasser stammt aus Niederschlägen und kann in
den Pflanzen (besonders stark z. B. in den Moosen) und im lockeren Waldboden gespeichert werden. Diese Speicherwirkung
entfällt nach der Abholzung des Waldes; das Wasser fließt vermehrt oberflächlich ab und schwemmt fruchtbaren Boden mit
sich. Die dadurch bedingte Erosion kann so stark sein, dass der felsige Untergrund freigelegt wird, auf dem für lange Zeit keine
höheren Pflanzen mehr Fuß fassen können. Am Unterlauf der Flüsse entstehen Überschwemmungen.
Erläutere das Basiskonzept Stoff- und Energieumwandlung (s. Seite 2527/253) am Beispiel des Waldes.
–
Am Beispiel des Wasserkreislaufes im Wald lässt sich das Basiskonzept Stoff- und Energieumwandlung erläutern: Regen →
Boden / Moose als Wasserspeicher → Wurzeln → Spross → Blätter → Verdunstung bzw. Spaltung durch Fotolyse → Wasserstoff wird in Fruchtzucker eingebaut → Ernährung → Zellatmung → Ausscheidung als H2O;
weitere Möglichkeiten: Fotosynthese (Wald als Produzent von Biomasse; Kohlenstoffkreislauf; Nahrungsketten; Energiebilanz in
der Nahrungskette)
Unser Wald ist gefährdet (Seite 151)
Stelle eine Reaktionsgleichung zur Entstehung von saurem Regen auf.
–
Schwefeldioxid / Schwefeloxide + Wasser + Sauerstoff → Schwefelsäure / Salpetersäure (saurer Regen)
Nenne die Faktoren im Boden, die sich durch sauren Regen verändern und erläutere jeweils, welche Folgen sich für einen
–
Baum ergeben.
Die Senkung des pH-Wertes im Boden ist eine Folge der Anwesenheit von Schwefeldioxid sowie Stickstoffoxiden in der Luft
und führt über mehrere Wege zu Schädigungen. Nährstoffe werden ausgewaschen. Damit sind sie für die Wurzeln nicht mehr in
ausreichender Menge verfügbar. Die Mykorrhizapilze werden geschädigt. Dadurch ist die Aufnahme der vorhandenen Nährstoffe eingeschränkt. Giftige Schwermetallionen, die vorher fest an Bodenteilchen gebunden waren, können in Lösung gehen und
über die Wurzeln aufgenommen werden. Dadurch wird der Baum geschädigt. Dies wird im Vertrocknen der Wipfel und Triebspitzen sichtbar, die nicht mehr ausreichend versorgt werden, sowie im Austreiben von Knospen an den unteren Zweigen bzw.
am Stamm (Bildung von „Angsttrieben“).
37
Ökologische Nischen von Wasservögeln (Seite 154)
Stelle in einer Tabelle die wesentlichen Aspekte der ökologischen Nischen der auf Seite 155 vorgestellten Wasservogelarten
–
zusammen.
siehe Tabelle
Nest
Nahrungserwerb
Graureiher
Koloniebrüter in Gewässernähe
Feuchtwiesen, flaches Wasser
Stockente
Bodennest, Anfang Röhrichtgürtel
gründelnd im flachen Wasser, pflanzliche Nahrung, tierisches
Plankton
Reiherente
zwischen Seggen und Binsen im Röhricht
tiefer tauchend, Muscheln, Schnecken, Würmer
Teichralle
versteckt zwischen Uferpflanzen
pickt nach Schnecken, Insekten und Laich
Teichrohrsänger
über dem Boden an Schilfstängeln
Insekten zwischen Schilfhalmen
Große Rohrdommel
dicht am Wasser, auf Röhrichtstängeln
im Röhricht, Schnecken, Insekten, Frösche
Haubentaucher
Schwimmnest aus Pflanzen
tauchend in größerer Tiefe, Fische
Wasservögel sind in den letzten Jahren seltener geworden. Warum? Schlage mögliche Naturschutzmaßnahmen vor.
–
Rückgang der Röhrichtbestände (Lebensraum). Maßnahmen: Unterschutzstellung von Seeufern, Neuanlage von Röhricht.
Erkläre anhand der Wasservögel (s. Seite 155) das Basiskonzept Variabilität und Angepasstheit (s. Seite 262/263).
–
Wasservögel sind im Laufe der Evolution an die verschiedenen Nahrungsnischen in einem Gewässer durch unterschiedliche
Verhaltensweisen (z.B. Tauchtiefe), unterschiedliche Körperstrukturen (langer Schnabel, Schwimmlappen zwischen den Zehen)
oder unterschiedliche Nahrung (z.B. Wasserinsekten oder Fische) angepasst worden. Auch bei der Wahl der Nistplätze zeigen
sich Spezialisierungen, die zur Konkurrenzvermeidung zwischen den Arten führen. Durch Variabilität haben sich die unterschiedlichen Angepasstheiten entwickeln können.
Temperatur im Jahresverlauf (Seite 157)
Beschreibe und erkläre die Abb. 1 dieser Seite und die Abb. 156. 2.
–
Durch die Dichteanomalie des Wassers und die Erwärmung von oben entstehen verschiedene Wasserschichten. Während
oben Sauerstoff gelöst wird und durch Fotosynthese frei wird, dominiert unten der Verbrauch.
Fischsterben wird häufig im Sommer beobachtet, selten im Herbst. Begründe.
–
Im Sommer fehlt die Durchmischung (sauerstoffarmes Tiefenwasser).
Erläutere, warum unter einer Eisdecke im See Fische überleben können.
–
Im kalten Wasser ist relativ viel Sauerstoff gelöst, wenn das Gewässer nicht überdüngt ist. Außerdem benötigen die Tiere wenig
Sauerstoff.
Praktikum: Untersuchung eines stehenden Gewässers (Seite 158/159)
Schneide am Schul- oder einem Gartenteich einen Binsen- und einen Schilfhalm ab.
–
a) Schneide beide quer durch. Betrachte die Querschnitte mit einer Lupe, zeichne und beschrifte den Aufbau der Stängel.
b) Stecke auf den Halm der Binse und auf ein Stück Schilfrohr ein Stück Gummischlauch. Blase durch die Stängel in eine Plastikschüssel, die mit Wasser gefüllt ist. Beschreibe und erkläre das Ergebnis.
c) Entnehme ebenfalls aus einem Schulteich eine Seerose. Schneide den Stängel und das Blatt ab. Stecke auf den Seerosenstängel ein Stück Gummischlauch. Schneide das Blatt ein Stück ab und halte es in einem Aquarium unter Wasser. Puste
durch den Stängel. Erkläre die Beobachtungen.
a/b Binsen sind mit einem schwammigen, lufthaltigen Mark gefüllt, während der hohle Schilfstängel durch Querwände (Knoten)
unterteilt ist. Beim Durchblasen von Luft sind Binsen durchgängig, der Schilfstängel nicht, wenn ein Knoten vorhanden ist.
c) Aus der Anschnittstelle des Seerosenblattes treten Luftblasen ins Wasser aus. Daran erkennt man die Existenz von Luftkanälen. Sie transportieren Sauerstoff aus dem Blatt zur Wurzel. Die Seerose hat einen festen elastischen Stängel. Im Stängel
ist viel Platz für Luftleitungen zu den Wurzeln.
38
Nahrungsbeziehungen und Stoffkreislauf im See (Seite 161)
Nenne drei Nahrungsketten aus der Abbildung 1 auf Seite 160.
–
1. Nahrungskette: Sumpfpflanzen, Köcherfliegen, Mehlschwalbe
2. Nahrungskette: Wasserpflanzen, Rotfeder, Hecht, Graureiher
3. Nahrungskette: Algen, Wasserflöhe, Teichralle
Beschreibe die Unterschiede zwischen einer ökologischen Nische, einem Biotop, einer Biozönose und einem Ökosystem.
–
ökologische Nische: Die Gesamtheit aller Umweltbedingungen, die für das Überleben einer Art notwendig sind und die auf diese
Art andererseits einwirken; oder: Die Gesamtheit aller biotischen und abiotischen Faktoren, denen eine Art ausgesetzt ist und
die andererseits auf diese einwirken.
Biotop: Der Lebensraum, in dem Arten leben. Ein Biotop beherbergt in der Regel viele verschiedene ökologischen Nischen.
Biozönose: Lebensgemeinschaft der Lebewesen eines Ökosystems.
Ökosystem: Das Biotop und die Biozönose bilden zusammen das Ökosystem.
Die Abbildung der Nahrungskette stellt ein Modell dar. Erläutere dieses.
–
Die Abbildung zeigt ein Nahrungsnetz im Ökosystem See. Der Modellcharakter besteht darin, dass dieses Nahrungsnetz stark
vereinfacht worden ist, um beispielhaft ein Nahrungsnetz darzustellen. Im Ökosystem See wäre dieses Nahrungsnetz wesentlich komplexer.
Die Erzeuger nehmen Kohlenstoffdioxid, Wasser, Mineralstoffe und (Sonnen-)energie auf und nutzen sie (im Rahmen der Fotosynthese) zum Aufbau von körpereigenen, energiereichen, organischen Substanzen. Das Kohlenstoffdioxid und die Mineralstoffe entstehen bei der Zersetzung von totem organischem Material und werden von den Zersetzern bereitgestellt. Bei der
Fotosynthese der Erzeuger entsteht neben Glucose auch Sauerstoff. Dieser Sauerstoff wird von allen folgenden Gliedern des
Nahrungsnetzes für Atmungsprozesse benötigt. Die Verbraucher fressen die Erzeuger und nehmen damit die in diesen gespeicherte energiereiche Glucose auf. Diese wird mithilfe des Sauerstoffs verbrannt (Zellatmung), sodass die Energie frei wird, die
die Verbraucher für ihre Lebensprozesse benötigen. Das dabei entstehende Kohlenstoffdioxid wird von den Erzeugern wiederum für die Fotosynthese benötigt.
Erläutere das Basiskonzept Stoff- und Energieumwandlung (s. Seite 252/253) mit den Beispielen dieser Seite. Worin liegen die
–
Gemeinsamkeiten mit dem Ökosystem Wald (s. Seite 142/143)? Wo siehst du Unterschiede?
Ein Kennzeichen der Lebewesen ist ihr Stoffwechsel. Er ist Voraussetzung für alle Lebensvorgänge. Stoffe werden vom Organismus aufgenommen und in andere Stoffe umgebaut. Alle Lebewesen des Sees wie auch des Waldes bilden eine Lebensgemeinschaft, die über Nahrungsbeziehungen miteinander verbunden sind: Erzeuger (produzieren aus energiearmen Stoffen mithilfe der Fotosynthese energiereiche Stoffe) – Verbraucher (ernähren sich von Pflanzen und Tieren zum Erhalt ihres Stoffwechsels; Baustoffe, Bewegung). Die Lebensgemeinschaft des Sees setzt sich aus Landlebewesen und Wasserlebewesen zusammen, die Lebensgemeinschaft Wald nur aus Landlebewesen.
Eutrophierung eines Sees (Seite 162)
Oligotrophe Seen haben klares Wasser, eutrophe Seen sind meist grünlich getrübt. Erläutere die Ursachen dafür.
–
Der Mineralstoffgehalt eutropher Seen ist hoch, sodass pflanzliches Plankton wachsen kann, das das Wasser grünlich färbt.
Welche Maßnahmen kann man gegen die Eutrophierung eines Sees ergreifen?
–
mögliche Maßnahmen gegen Eutrophierung:
– Verringerung und Kontrolle der eingeleiteten Abwässer
– Kläranlagen
– Ausbaggerung des Sees: Entfernung von Faulschlamm und Algenbewuchs
– Errichtung von Anlagen, die Sauerstoff in den See pumpen
Lebensräume entlang des Rheins (Seite 165)
Erkläre die Angepasstheiten der Lebewesen eines Gebirgsbaches.
–
Die Körperformen der Gliederfüßer und ihrer Larven haben keinen großen Strömungswiderstand. Sekretfäden oder beschwerende Gehäuse verhindern die Abdrift. Viele Kleintiere leben im Lückensystem des Bachbodens. Größere Bachbewohner können sich mit ihrem strömungsgünstigen Körper und der starken Muskulatur der Strömung entgegenstellen und auch stille Randzonen nutzen. Moose und Algen im Bach leben hier in Formen, die dem Wasser geringen Widerstand bieten.
Beschreibe die Umweltbedingungen im Verlauf eines Fließgewässers.
–
Während der Oberlauf durch Nährstoffarmut und hohe Fließgeschwindigkeiten gekennzeichnet ist, entsteht durch das Wachstum der Wasserpflanzen, durch Eintrag von Biomasse über Zuflüsse und Ufervegetation ein nährstoffreicher Mittellauf mit geringer Strömungsgeschwindigkeit. Zum Unterlauf hin nimmt die Abwasserfracht des Flusses zu, oft auch die Temperatur und
der Nährstoffgehalt, sodass hier Sauerstoffmangel eintritt. Im Delta entsteht unter dem Einfluss von Ebbe und Flut eine Brackwasserzone.
Erkläre, warum an einem Fließgewässer zahlreiche ökologische Nischen entstehen können.
–
Ein Fließgewässer hat, (wie ein Ökosystem) verschiedene, voneinander getrennte Kompartimente mit unterschiedlichen biotischen und abiotischen Faktoren, die jeweils eigene ökologische Nischen darstellen.
39
Bestimmung der Gewässergüte (Seite 166)
Nimm an mehreren Probestellen eines Baches 5 Züge mit einem Haushaltssieb durch die Wasserpflanzen, siebe 5 Bodenpro-
–
ben oder nimm 10 handgroße Steine auf. Überführe anschließend die gefundenen Tiere in Untersuchungsgefäße und bestimme
diese mithilfe eines entsprechenden Bestimmungsschlüssels. Ermittle auch die Anzahl der verschiedenen Arten der Zeigerlebewesen. Bestimme außerdem die im Text genannten chemischen Werte. Fertige ein Protokoll an. Versuche mithilfe deiner Ergebnisse und der Informationen auf dieser Seite eine große Einschätzung des Gewässerzustandes vorzunehmen.
individuelle Lösung
Gewässerschutz geht alle an (Seite 169)
Ermittle den Wasserverbrauch pro Monat in eurem Haushalt (vergleiche z.B. die Wasserrechnung). Berichte und mache Vor–
schläge, wie ihr zu Hause Wasser sparen könnt.
individuelle Lösung
Überlegt, wo ihr in eurer Stadt für den Gewässerschutz aktiv werden könnt.
–
Die Städte veranstalten regelmäßig Müllaktionen zur Säuberung der Landschaft. Die Ufer von Fließgewässern sind erfahrungsgemäß immer stark mit Müll belastet. Die Schulklasse oder eine Jugendgruppe kann mit der Stadt in einem Protokoll die Bachpatenschaft für ein Fließgewässer vereinbaren. Man wird dann über die Bewirtschaftung dieses Bachs informiert, kann eigene
Vorschläge unterbreiten und erhält bei der Durchführung die Unterstützung von Fachleuten.
Verschmutzte Luft gefährdet die Gesundheit (Seite 170)
Zeichne die Graphen zum Verlauf der Emissionen in Leipzig und Frankfurt aus der Tabelle und vergleiche sie.
–
Die Stickststoffoxid-Emission ist in Leipzig gestiegen, die Schwefeldioxid-Emission gesunken. Beide Werte unterscheiden sich
1998 kaum noch von denen für Frankfurt.
Der Treibhauseffekt (Seite 171)
Beschreibe den Zusammenhang zwischen der Vernichtung der tropischen Regenwälder (s. Seite 152) und einem Anstieg des
–
Treibhauseffekts.
Durch Vernichtung der Regenwälder wird weniger Fotosynthese betrieben und weniger Wasser verdunstet. Der Kohlenstoffdioxidgehalt der Erdatmosphäre nimmt zu. Kohlenstoffdioxid bewirkt zusammen mit anderen Gasen (neben der geringeren Wasserverdunstung) eine zusätzliche Erwärmung der Erdatmosphäre und ist damit der Hauptverursacher des Treibhauseffekts.
Beschreibe Möglichkeiten, dem Treibhauseffekt nachhaltig entgegenzuwirken.
–
–
–
–
Reduzierung der Verbrennung von organischen Stoffen wie Öl, Kohle und Gas; stattdessen Förderung alternativer Energien
(z.B. Sonnen- und Windenergie)
Abholzung der tropischen Wälder
allgemein: Reduzierung des Kohlenstoffdioxidausstoßes
40
Bau und Leistungen des menschlichen Körpers
1
Ernährung und Verdauung
Die Vielfalt der Lebensmittel (Seite 176)
Schreibe für deine Familie die Art und Menge der Lebensmittel auf, die in einer Woche eingekauft werden. Vergiss dabei nicht
–
die Getränke und die Nahrung, die sofort nach dem Kauf verzehrt wird. Fertige nach dem Vorbild der Fotos eine Collage an.
individuelle Lösung
Das Thema „Ernährung“ ist aus biologischer Sicht ein Beispiel für das Basiskonzept Stoff- und Energieumwandlung (s. Seite
–
252/253). Erkläre dies.
Für seinen Stoffwechsel benötigt der Mensch Energie und Baustoffe. Beides gewinnt er aus dem Abbau von Nährstoffen. Im
Stoffwechsel dient ein Teil der Nährstoffe als Rohstoffquelle, ein anderer als Energiequelle. Über den Weg der Nahrungskette
lässt sich das Konzept auch in einer größeren Perspektive beschreiben: von der Fotosynthese über die Nahrungskette zum
Menschen. Dabei kann auch der Kohlenstoffdioxidkreislauf betrachtet werden.
Bestandteile der Nahrung (Seite 177)
Ermittle für verschiedene Lebensmittel anhand der Angaben auf den Verpackungen den Gehalt an Nährstoffen und sonstigen
–
Inhaltsstoffen. Löse dazu von den Verpackungen die Aufkleber ab oder schneide die Informationen über die Inhaltsstoffe aus.
Stelle dein Untersuchungsergebnis übersichtlich in einer Tabelle dar.
individuelle Lösung
Energie macht’s möglich (Seite 179)
Vergleiche die Werte von Abbildung 2 mit denen der Randspalte. Erkläre, von welchen Nahrungsmitteln man wenig essen
–
sollte, wenn man sich nicht sehr viel bewegt.
Weiße Bohnen, Brötchen, Erdnüsse, Kotelett, Milchschokolade
Vergleiche den Energiebedarf für verschiedene Sportarten. Wie lange muss man Rad fahren, um die Energiemenge von 100g
–
Milchschokolade abzuarbeiten? Vergleiche diese Zeit mit dem Beispiel eines ruhenden Menschen.
1 h, 48 min Fahrrad fahren; 8 h, 43 min im Ruhen
Vergleiche die Begriffe Nährstoff, Nahrungsmittel, Energie, Energieträger.
–
Die Definitionen dieser Begriffe stehen im Schülerband auf folgenden Seiten: Nährstoff: S. 177, Energie: S. 179, Energieträger:
S. 177, 179, 253
Der Begriff „Nahrungsmittel“ wird oft synonym für Lebensmittel verwendet. Das sind Stoffe tierischer oder pflanzlicher Herkunft,
die für die menschliche Ernährung geeignet sind.
Beispiel: Das Nahrungsmittel Reis besteht zum größten Teil aus dem Nährstoff Stärke, die als Energieträger uns die nötige
Energie für den Betriebsstoffwechsel liefert.
Erläutere das Prinzip der Energieumwandlung am Beispiel eines Bergsteigers, der bei einer ganztägigen Klettertour einen
–
Berggipfel besteigt.
Der Bergsteiger nimmt vor und während der Bergtour verschiedene Energieträger, die chemische Energie speichern, zu sich.
Während des Kletterns wird ein Teil der aufgenommenen Energie in Bewegungsenergie umgesetzt. Ein weiterer Teil wird in
Wärme umgewandelt, dies wird daran erkennbar, dass er während des Kletterns schwitzt. (Da der Gipfel höher liegt als die Einstiegsstelle in die Bergtour, gewinnt der Bergsteiger an Lageenergie.)
Nährstoffe allein genügen nicht (Seite 180)
Notiere einen Tag lang, was du isst. Unterstreiche die pflanzlichen Nahrungsmittel grün, die tierischen rot und mit rot und grün,
–
wenn beide enthalten sind.
individuelle Lösung
Ordne deine Nahrungsmittel dem Ernährungskreis zu und untersuche, ob du dich gesund ernährst.
–
individuelle Lösung
41
Mangel und Überfluss (Seite 182)
„Global denken — lokal handeln„ gehört zu den knappen, einprägsamen Schlagworten, die manchmal für den Alltag zu wenig
–
konkret sind. Stelle in einer Übersicht die wichtigsten Ernährungsregeln so zusammen, dass eine vernünftige, wohlschmeckende Ernährung für uns gewährleistet ist. Überprüfe danach, ob dabei auch die Interessen der Entwicklungsländer angemessen
berücksichtigt werden und überarbeite eventuell deine Regeln.
(Die wichtigsten Ernährungsregeln sind in einer kaum noch überschaubaren Vielzahl von Veröffentlichungen publiziert, sodass
auf deren Wiederholung hier verzichtet wird. Bei der Lösung dieser Aufgabe sollten die Schüler dazu angehalten werden, nicht
nur allgemein gültige Regeln, sondern auch konkrete Beispiele zu deren Veranschaulichung zu finden.
Die Überprüfung, ob dabei auch die Interessen der Entwicklungsländer angemessen berücksichtigt werden, kann in Abhängigkeit von der genauen Formulierung der Regeln und den konkreten Beispielen unterschiedlich ausfallen. Beispielsweise kann der
Verzehr vieler Südfrüchte unter dem Aspekt einer gesunden Ernährung sinnvoll, hinsichtlich des Verbrauchs an landwirtschaftlichen Nutzflächen und der weiten Transportwege jedoch problematisch sein.)
Viele Völker sind aufgrund ihrer extremen Lebensbedingungen einseitig ernährt. Beispielsweise steht nomadisierenden Kamel-
–
hirten in Afrika fast keine pflanzliche Nahrung zur Verfügung, sondern überwiegend Produkte aus Kamelmilch. Dadurch nehmen
sie viele tierische Fette und Cholesterin auf. Trotzdem gibt es bei ihnen weder Übergewicht noch erhöhte Blutfettwerte. Was
sind die Gründe dafür?
Die nomadisierenden Kamelhirten haben bei den Wanderungen mit ihren Herden einen extrem hohen Energiebedarf, sodass
trotz ( aus unserer Sicht ) ungünstiger Ernährung Übergewicht und Stoffwechselerkrankungen nicht entstehen.
In Japan erreichen die Menschen die höchste Lebenserwartung von allen Industrieländern. Innerhalb Europas werden die Kre–
ter am ältesten. Informiere dich über die möglichen Ursachen.
In der traditionellen japanischen Küche herrschen völlig andere Ernährungsgewohnheiten als in westlichen Ländern: sehr wenig
fettes Fleisch, geringer Einsatz von tierischen Fetten und Zucker, sehr viel Fisch und andere Nahrung aus dem Meer, sehr viel
pflanzliche, ballaststoffreiche Kost, schonende Zubereitung. In den letzten Jahren ist die „Kretadiät“ auch in Deutschland populär geworden: sehr viel Obst, Salate, Gemüse, Fleisch nur zu besonderen Gelegenheit, Verwendung von Olivenöl.
Material: Gesunde Ernährung (Seite 183)
Vergleiche die Speisen auf den Fotos links bezüglich der Inhaltsstoffe und des Energiegehalts. Benutze eine Nährwerttabelle.
–
Stelle die Unterschiede übersichtlich dar und bewerte begründet die gesundheitliche Qualität der beiden Mahlzeiten.
Quark, Gemüse und das Vollkornbrötchen (oben) enthalten mehr Ballaststoffe und weniger Fett als die unten abgebildete Mahlzeit.
Stelle für einen Tag 5 über den Tag verteilte Mahlzeiten zusammen, die den Anforderungen einer vollwertigen Ernährung ge–
recht werden.
Energiebedarf bei leichter Arbeit: ca. 10 000 kJ / Tag. Werte gerundet.
1. Frühstück (ca. 25 % der Energiezufuhr): Cornflakes oder Müsli (150 g, 2 450 kJ), Milch (200 g, 280 kJ)
2. Frühstück (ca. 10 %): Banane (100 g, 380 kJ), Jogurt (150 g, 410 kJ)
Mittagessen (ca. 30 %): Hühnerfleisch (150 g, 900 kJ), Vollkornnudeln (200 g, 1150 kJ), Gemüse (100 g, 300 kJ), Kopfsalat,
angemacht (100 g, 400 kJ), Pudding (50 g, 270 kJ)
Nachmittags (ca. 10 %): Apfel (200 g, 450 kJ), Rohkost (100 g, 100 kJ) Orangensaft (200 g, 410 kJ)
Abendessen (ca. 25 %): Vollkornbrot (200 g, 160 kJ), Butter (20 g, 630 kJ), Würstchen (100 g, 1100 kJ), Tomate (50 g, 40 kJ),
Apfelsaft (200 g, 400 kJ)
Vergleiche die in der Kennzeichnung angegebenen Inhaltsstoffe verschiedener Lebensmittel, aber auch verschiedener Sorten
–
von Fruchtsäften (z.B. Apfelsaft, Apfel-Nektar, Apfelsaftgetränk), fettarmer Milch, Vollmilch, ... Stelle die Ergebnisse in einer Tabelle dar. Wie weit ist bereits eine Qualitätsbeurteilung möglich? Was bleibt unklar?
Eine Beurteilung hinsichtlich der enthaltenen Nährstoffe und deren Anteile sowie eventuell enthaltener Vitamine und Mineralsalze ist möglich, außerdem kann teilweise der Energiegehalt angegeben sein. Eine Beurteilung bezüglich der darin enthaltenen
Schadstoffe, wie Schwermetalle und Pestizidrückstände, sowie der Produktionsmethoden der jeweiligen Lebensmittel ist nicht
möglich.
Überprüfe einen Tag lang deine Fettaufnahme. Notiere den Fettgehalt der verzehrten Lebensmittel. Vergleiche dann deinen
–
Tagesverbrauch an Fett mit dem wünschenswerten. Der liegt bei ca. 0,8 g Fett pro kg Körpergewicht und Tag.
Problematisch sind vor allem die so genannten versteckten Fette in verschiedenen Lebensmitteln (Fleisch und Wurst bis 60 %,
bestimmten Käsesorten wie Limburger, Briekäse, Cambozola bis zu 70 % Fett i. Tr.) sowie das in Soßen enthaltene Fett. Andererseits wird Fett aber zur Deckung des Bedarfs an essenziellen Fettsäuren und zur Ausnutzung fettlöslicher Vitamine unbedingt benötigt.
Stelle die in der Tabelle genannten Werte zum Vitaminverlust verschiedener Lebensmittel in Abhängigkeit von ihrer Lagerzeit in
–
einem Säulendiagramm dar. Welche Schlussfolgerungen ergeben sich aus den Ergebnissen für deine Ernährung?
Obst und Gemüse sollten möglichst frisch verzehrt werden. Bei einer längeren Lagerung ist auf eine ausreichende Kühlung zu
achten. Damit kann der Verlust an bestimmten Vitaminen, wie dem gegenüber Wärme- und Sauerstoffeinwirkung sehr empfindlichen Vitamin C, gering gehalten werden.
42
Der Weg der Nahrung durch unseren Körper (Seite 185)
Man kann die Verdauungsvorgänge gut verstehen, wenn man sich ein Modell baut. Eine lange Perlenkette ist das Modell für die
–
Stärke. Die Perlen sind die Traubenzuckerteilchen. Wir bohren in den Deckel eines Schuhkartons Löcher in der Größe der Perlen und legen die Kette hinein. Dann bewegen wir den Deckel hin und her. Anschließend zerlegen wir die Kette in die einzelnen
Bausteine und legen diese wieder in den durchlöcherten Deckel. Vergleiche den Modellversuch mit den Vorgängen bei der Verdauung. Wo liegen die Grenzen des Modellversuchs?
Stärke (Perlenkette) muss in ihre Untereinheiten (Traubenzucker) zerlegt werden, denn erst der Zucker (einzelne Perlen) kann
durch die Wände der Darmzotten in das Blut übertreten (s. Abb. 2).
Die Oberfläche aller Darmzotten beträgt ca. 36 m2. Zeichne auf dem Schulhof mit Kreide ein Quadrat mit dieser Fläche. Erläute–
re an diesem Beispiel das Prinzip der Oberflächenvergrößerung.
Die Oberflächenvergrößerung ergibt sich durch die Struktur der Darmwand: Faltungen, Darmzotten und die darauf sitzenden
Mikrovilli vergrößern die Gesamtoberfläche des Innenraums im Vergleich zu einem glatten Rohr enorm. Die Resorption der
Nährstoffe findet im Darm statt. Die Resorption kann durch die vergrößerte Oberfläche in wesentlich kürzerer Zeit ablaufen als
bei geringerer Oberfläche. Diese Strukturen verkürzen die Verdauungszeit erheblich. Dem Organismus steht also die Energie
der Nahrung nach der Nahrungsaufnahme erheblich schneller zur Verfügung.
Gehört das Innere des Verdauungstraktes zur „Innenwelt“ oder zur „Außenwelt“ des Körpers?
–
Das Innere des Verdauungstraktes stellt aus Perspektive des Körperinneren noch immer eine Außenwelt dar. Der Verdauungstrakt verläuft wie ein Rohr durch den Körper. Erst durch die Resorption gelangen die Nährstoffe in das Körperinnere. (Verdauungsenzyme werden also vom Körper aus betrachtet nach außen abgegeben. Auch die Bakterien im Magen werden aus dieser
Perspektive außerhalb des Körpers durch die Magensäure unschädlich gemacht. Das Erbrechen ist eine Abwehrreaktion, die
den Körper vor der Aufnahme von Schadstoffen schützen kann. Für die Antwort dieser Frage muss also zunächst die Perspektive der Beobachtung deutlich gemacht werden.)
Enzyme – Bau und Funktion (Seite 186)
Beschreibe den Unterschied zwischen Nahrungszerkleinerung und ihrem enzymatischen Abbau.
–
Während der Nahrungszerkleinerung wird die Nahrung mithilfe des Einspeichelns in kleinere Nahrungsteile zerlegt. Verdauungsenzyme sind in der Lage, die Nahrung in ihre Bausteine zu zerlegen, sodass sie schließlich durch die Darmwand passen
und vom Körper aufgenommen werden können.
Ist es sinnvoll, Gallenflüssigkeit als Enzym zu bezeichnen? Begründe.
–
Ist fetthaltige Nahrung durch die Gallenflüssigkeit in viele kleine Tröpfchen zerlegt, haben die Verdauungsenzyme eine größere
Angriffsfläche und können somit die Nahrung schneller abbauen. Gallenflüssigkeit zerlegt Fette in kleine Tröpfchen, ohne sie
abzubauen. Sie ist also kein Enzym.
Enzyme sind leicht mit Wasser, aber nur schlecht mit Fett mischbar. Fette sind deshalb schwer verdaulich. Gallenflüssigkeit
–
zerlegt fettreiche Nahrung in viele kleine Tröpfchen, wirkt also ähnlich wie ein Spülmittel. Erläutere, was mit der Formulierung
auf Seite 184 gemeint ist: „Gallenflüssigkeit, die bei der Fettverdauung hilft“.
Gallenflüssigkeit zerlegt (emulgiert) Fette in viele kleine Tröpfchen, die eine größere Oberfläche aufweisen als der Nahrungsbrei
ohne Gallenflüssigkeit. Die Enzyme aus den Verdauungssäften haben somit eine größere Angriffsfläche zur Verfügung, was einen schnelleren Abbau der Fette ermöglicht.
Praktikum: Verdauung und Oberflächenvergrößerung (Seite 187)
Modellexperiment: Kauen
Durch die mechanische Zerkleinerung wird die „innere Oberfläche“ der Nahrung freigelegt, d.h. die Angriffsfläche für die Verdauungsenzyme vergrößert. Das Oberflächenverhältnis großer Quader zu kleinen Einzelquadern ist 1:3, d.h. die Gesamtoberfläche der
Einzelquader ist dreimal so groß wie die des Großquaders.
Stärkeverdauung
Die im Speichel enthaltene Amylase zersetzt die Stärke zu Malzzucker (Abnahme der Blaufärbung). Der Ansatz, der keine Amylase
enthält, bleibt unverändert. Überprüfung: Bei Ansatz A und B ist die Fehling-Probe positiv. Die Erwärmung im Wasserbad beschleunigt die Reaktion.
Galle
Galle wirkt emulgierend auf Fett, die fein verteilten Fetttröpfchen sind nun für Lipase besser angreifbar. Wie im Modellexperiment
wird hier die innere Oberfläche des Fetts freigelegt und für den enzymatischen Abbau verfügbar. Gallseife emulgiert das Fett verschmutzter Kleidung und begünstigt so den Reinigungsvorgang.
43
Stofftransport in Lebensmittel (Seite 189)
Eine Zuckerlösung wird in eine Schweinsblase gefüllt. Die Zellmembran dieser Schweinsblase ist halbdurchlässig, d.h. Was–
sermoleküle können sie passieren, Zuckermoleküle nicht. Diese mit einer Zuckerlösung gefüllten Schweinsblase wird in einen
Behälter gehängt, der mit Wasser gefüllt ist. Beschreibe und erkläre, was im weiteren Versuchsablauf zu beobachten sein wird.
Es herrscht innerhalb und außerhalb der Schweinsblase eine unterschiedliche Konzentration von Zucker- und Wassermolekülen. Aufgrund ihrer Eigenbewegungen haben die Moleküle das Bestreben, einen Konzentrationsausgleich herzustellen. Dieser
kann aber nur erreicht werden, wenn die Wassermoleküle durch die semipermeable Membran der Schweinsblase diffundieren,
da diese undurchlässig für Zuckermoleküle ist. Längerfristig betrachtet, wird die Schweinsblase durch die Menge des in sie hinein diffundierenden Wassers platzen.
Erkläre, warum der Geruch von einem kleinen stinkenden Stück Käse, das unverpackt im Kühlschrank liegt, sehr schnell im
–
gesamten Kühlschrank wahrnehmbar ist.
Die „Käsemoleküle“ (Gasmoleküle) haben aufgrund ihrer Eigenbewegung das Bestreben, einen Konzentrationsausgleich im
Kühlschrank herzustellen. Sie diffundieren durch den Kühlschrank bis ein Konzentrationsausgleich erreicht ist und sich an jedem Ort im Kühlschrank in etwa gleich viele „Käsemoleküle“ befinden.
Das Plasma von pflanzlichen Zellen enthält u.a. gelöste Salze und Wasser. Die semipermeable Membran dieser Zellen ist
–
durchlässig für Wasser, nicht jedoch für Salze. Im Winter wurde früher auf Straßen bei Schneefall und Glätte Salz gestreut, um
die Unfallgefahr für Autofahrer und Fußgänger durch Glättebildung zu verringern. Die Folge war jedoch, dass viele Bäume, die
an Straßen standen, auf denen häufig Salz im Winter gestreut wurde, abstarben.
Erkläre, warum die Straßenbäume das Streuen von Salz im Winter dauerhaft nicht überleben konnten.
Hohe Salzkonzentrationen im Boden führen zu einer hohen Salzaufnahme der Bäume. Zum Ausgleich der hohen Salzkonzentration in den Zellen müssen die Bäume sehr viel Wasser aufnehmen. Ist dieses nicht in ausreichendem Maß möglich, sterben
sie teilweise ab.
Verdauungsvorgänge im Dickdarm (Seite 190)
Bei Durchfallerkrankungen ist die Verweildauer des Speisebreis im Verdauungskanal kürzer als normal. Erläutere!
–
Durchfallerkrankungen sind mit einer Störung der Wasserresorption verbunden. Durch die Füllung des Darms mit Wasser und
den dadurch erhöhten Druck erfolgt eine beschleunigte Ausscheidung
Nenne ballaststoffreiche Nahrungsmittel, die die Dickdarmtätigkeit beeinflussen können. Erkläre, warum man Abführmittel ver–
meiden sollte.
ballaststoffreiche Nahrungsmittel: Obst, Gemüse, (möglichst unbehandelte) Getreideprodukte wie Vollkornbrot, Vollkornmehl,
Vollkornnudeln, Müsli u.ä.
Abführmittel sorgen dafür, dass die im Dickdarm befindliche Nahrung ausgeschieden werden kann, ohne dabei den Darm zu
einer Eigenaktivität anzuregen. Die Darmmuskulatur wird durch Abführmittel nicht angeregt. Im Gegenteil: Durch die Einnahme
von Abführmitteln wird eine Darmträgheit gefördert, da die Darmmuskeln hier nicht mehr aktiv werden müssen.
Warum verdauen wir uns eigentlich nicht selbst? Begründe!
–
Verdauungsenzyme werden nur als Vorstufen synthetisiert. Dadurch werden die produzierenden Zellen kaum angegriffen. Erst
bei der Verdauung des Nahrungsbreis werden sie aktiviert. Die Verdauungsorgane selbst schützen sich durch Schleimschichten
(Magen- und Darmschleimhaut), die nicht verdaut werden.
Verdauung im Überblick (Seite 191)
Erläutere, wovon die Verweildauer des Speisebreis in den einzelnen Abschnitten des Verdauungstrakts abhängt.
–
Die Verweildauer hängt von der Zusammensetzung der Nahrung ab. Leicht verdauliche, eiweißhaltige Speisen wie Milch und
Milchprodukte bleiben etwa 1 bis 2 Stunden im Magen, schwer verdauliche, fetthaltige Speisen wie Speck oder Ölsardinen 5 bis
8 Stunden.
Stelle mithilfe des Lehrbuchtextes auf den vorangegangenen Seiten zusammen,
–
– wie viel Verdauungssaft im Durchschnitt von den beteiligten Organen jeweils gebildet wird,
– welche Enzyme er jeweils gegebenenfalls enthält,
– welche Vorgänge in den einzelnen Abschnitten stattfinden.
Mund: 1 Liter Mundspeichel mit Speichelamylase zur Zerlegung von Stärke in Malzzucker
Magen: 1,5 bis 2 Liter Magensaft (Pepsin und Kathepsin zur Spaltung von Eiweiß)
Leber: 0,5 Liter Gallensaft zur Emulgierung von Fett
Bauchspeicheldrüse: 1,5 Liter Bauchspeichel (Amylase, Maltase, Trypsin und Lipasen)
Dünndarm: 3 Liter Dünndarmsaft mit verschiedenen Enzymen. Spaltung von Stärke, Malzzucker, Eiweiß und Fett auch mithilfe
der Enzyme der Bauchspeicheldrüse
Fertige in deinem Heft Tabellen nach dem vorgegebenen Muster an. Damit erhältst du einen guten Überblick über die Vorgänge
–
im Verdauungstrakt des Menschen.
individuelle Lösung
44
Weshalb werden die Schleimhautzellen des Magens und des Dünndarms ständig durch neue ersetzt? Begründe deine Ansicht.
–
Durch die Bildung von Enzymen werden die Zellen mehr als andere Schleimhautzellen geschädigt, sodass sie schneller als
andere Zellen ersetzt werden müssen. (Zudem werden die enthaltenen Enzyme erst durch den Zerfall der Zellen freigesetzt.)
Welche Aufgaben haben die vielen Milliarden Darmbakterien? Durch welche Nahrungsmittel werden sie zu besonders großer
–
2
Aktivität angeregt?
Die Dickdarmbakterien bauen einen Teil der sonst unverdaulichen Zellulose ab, ebenso bisher nicht verdaute Eiweißstoffe und
Kohlenhydrate. Dabei bauen sie die Vitamine K und Biotin auf. Sie werden durch zellulosereiche Nahrungsmittel zu größerer
Aktivität angeregt.
Atmung
Bau und Funktion der Lunge (Seite 195)
Erläutere die Veränderung des Kalkwassers im Versuch der Mittelspalte.
–
Kalkwasser wird beim Einleiten von Kohlenstoffdioxid milchig-trüb. In der Ausatemluft liegt also im Vergleich zur eingeatmeten
Luft eine hohe Kohlenstoffdioxid-Konzentration vor.
Beschreibe weitere Beispiele, an denen der Zusammenhang zwischen Bau und Funktion eines Organs erkennbar ist.
–
Beispiel: Der Darm ist lang (dies gibt Zeit für den Nährstoffabbau) und hat durch innere Auffaltungen eine sehr große Oberfläche (dies erleichtert die Aufnahme der Verdauungsprodukte).
Praktikum: Herz, Kreislauf und Atmung (Seite 196/197)
Herztöne und Puls
Durch welche Vorgänge im Herzen könnten diese Töne verursacht werden?
– Herztöne ergeben sich beim Anspannen der Herzmuskulatur, Schließen der Herzklappen und durch Strömen des Blutes.
Messung des Blutdrucks
Warum ist noch ein Blutdruck vorhanden, wenn der Herzmuskel erschlafft ist?
– Arterien des elastischen Typs, speziell die Aorta, haben eine sog. Windkesselfunktion. Während der Systole werden sie gedehnt, während der Diastole ziehen sie sich wieder zusammen und üben so auf das in ihnen enthaltene Blut einen Druck aus.
–
Miss (ähnlich wie bei der Messung des Pulses) den Blutdruck unter verschiedenen Belastungen, notiere die Werte und finde
eine Erklärung für sie.
Der Blutdruck steigt unter körperlicher Belastung. Auf diese Weise können pro Zeiteinheit mehr Blut, d.h. mehr Sauerstoff
transportiert werden.
Messung des Atemvolumens
Das Fassungsvermögen der Lunge ist das maximal austauschbare Luftvolumen. Formuliere den mathematischen Zusammenhang zwischen Ergänzungs-, Atem-, Reservevolumen und Fassungsvermögen. Stelle diesen Zusammenhang grafisch dar. Wie
kann man überprüfen, ob die obigen 3 Messungen sorgfältig durchgeführt wurden?
– Atemvolumen + Reservevolumen = Fassungsvermögen
Ergänzungsvolumen + Atemvolumen = Fassungsvermögen
–
–
Welche Unterschiede im Fassungsvermögen gibt es in deiner Klasse zwischen Sportlern und Nicht-Sportlern, Mädchen und
Jungen, Schülern, die ein Blasinstrument spielen und dem Durchschnitt der Klasse?
Es ist zu erwarten, dass das Fassungsvermögen durchschnittlich folgende Unterschiede aufweist: Sportler ≥ Nicht-Sportler,
Jungen ≥ Mädchen, Bläser ≥ Nicht-Bläser
Vergleiche diese Ergebnisse mit den Messungen zu Pulsfrequenz und Blutdruck. Welche Zusammenhänge werden erkennbar?
Die Pulsfrequenz und der Blutdruck steigen bei kurzzeitigen Belastungen. Das Fassungsvermögen der Lunge steigt bei Langzeitbelastungen.
Modellversuch zur Brustatmung
Vergleiche beide Werte. Formuliere entsprechende Schlussfolgerungen.
– Wird das „Brustbein“ angehoben, erhöht sich die der „Lunge“ zur Verfügung stehende Fläche. Beim Anheben des Brustbeins
kann die Luft in die gedehnte Lunge strömen.
–
–
Welche Vereinfachungen weist das Modellexperiment verglichen mit der Wirklichkauf auf?
Das Modell ist zweidimensional im Gegensatz zu den Verhältnissen der Lunge. Darüber hinaus berücksichtigt es nicht die
Bauchfellatmung.
Welche Vergrößerung der „Lunge“ ist bei diesem Modellexperiment zu erwarten, wenn sich das „Brustbein“ beim Einatmen um
3 cm anhebt?
Die Vergrößerung muss mathematisch berechnet werden und variiert, je nachdem welcher Schenkel des „Brustbeins“ angehoben wird.
45
Teer im Tabakrauch
Beschreibe Aussehen, Geruch und Tasteindruck des Rückstands auf der Wasseroberfläche.
– Auf dem Wasser schwimmen braune, unangenehm riechende Teerflocken. Teer löst sich nicht in Wasser. Bei Berührung mit
den Fingern bleibt Teer an ihnen kleben.
–
Deute deine Beobachtungen hinsichtlich der Wirkung des Tabakrauchs auf die Lunge.
Teer verklebt die respiratorische Oberfläche der Lunge und verhindert so den Gasaustausch.
–
Erläutere den Modellcharakter des Experiments.
Das Modell gibt nicht die Bedingungen der Lunge wieder: Entgiftung und Schädigung, physiologisches Milieu.
3
Blut und Kreislauf
Das Blutgefäßsystem (Seite 198)
Beschreibe den Blutkreislauf mithilfe von Abbildung 1.
–
Linke Kammer – Körperarterie – Abzweigungen zu Kopf, Armen, inneren Organen und Beinen – Kapillaren – Körpervene
Rechter Vorhof – rechte Kammer – Lungenarterie – Kapillare – linker Vorhof – linke Kammer.
Erkläre die Ventilwirkung der Venenklappen (s. Randspalte).
–
Dieser Mechanismus ermöglicht eine gerichtete Blutbewegung in den Venen. Durch die Pulswelle der benachbarten Arterien
(oder durch Kontraktionsverdickung beanspruchter Muskeln) wird die Vene zusammengedrückt. Dadurch fließt Blut nach oben
durch eine Taschenklappe, die wie ein Ventil wirkt. Das Blut kann nicht nach unten fließen, weil die nächst untere Taschenklappe dies verhindert. So wird das Blut auch entgegen der Schwerkraft in Richtung Herz befördert.
Das Herz (Seite 199)
„In den Venen fließt sauerstoffarmes Blut, in den Arterien sauerstoffreiches.“ Begründe, warum diese Aussage nur teilweise
–
richtig ist.
Dies gilt zwar für den Körperkreislauf, aber nicht für den Lungenkreislauf. In diesem fließt sauerstoffarmes („venöses“) Blut von
der rechten Herzkammer durch die Lungenarterie in die Lunge, es kommt sauerstoffreiches („arterielles“) Blut aus den Lungen
durch die Lungenvene zurück zur linken Herzvorkammer.
Es gibt Menschen, bei denen sich bei der Geburt ein Loch in der Herzscheidewand nicht schließt. Welche Auswirkungen hat
–
das?
Da sich dann sauerstoffarmes mit sauerstoffreichem Blut vermischt, wird auch in den Arterien des Körpers Mischblut fließen.
(Häufig ist die Auswirkung geringfügiger als zunächst zu befürchten wäre. Durch den großen Druck in der linken Herzkammer
wird eher sauerstoffreiches Blut durch das Loch in der Herzscheidewand in die rechte Herzkammer gedrückt, als sauerstoffarmes in die linke Kammer. Dennoch zeigen sich Mangelerscheinungen, da insgesamt weniger Blut in den Körper getrieben wird.)
Finde auf diesen Seiten Beispiele für das Basiskonzept Struktur und Funktion (s. Seite 250/251).
–
Beispiele: Venen mit Venenklappen, Herz als Hohlmuskel mit ungleichen Hälften, schleimig feuchte Innenwände des Herzbeutels, Arterien mit Muskelfasern
Herzinfarkt – muss nicht sein! (Seite 201)
Erkläre, warum Herz-Kreislauf-Erkrankungen in Industrieländern die Todesursache Nr. 1 geworden sind.
–
mögliche Ursachsen für eine Erkrankung sind: zu wenig Bewegung, Stress, Fehlernährung, Rauchen, Schadstoffbelastung,
Fettleibigkeit, Bluthochdruck. Alle Faktoren werden durch die Lebensweise der Menschen in den Industrieländern gefördert.
Entwickle begründete Ratschläge für eine gesunde Lebensweise, um das Risiko eines Herzinfarkts zu minimieren.
–
Ratschläge für eine gesunde Lebensführung:
– viel Bewegung: Sport (für Menschen mit wenig Zeit für sportliche Aktivitäten: Treppen laufen anstelle der Fahrstuhlbenutzung; kurze Weg laufen und nicht mit dem Auto fahren; Gymnastik vor dem Fernseher u.ä.)
– gesunde (ausgewogene) Ernährung
– kein Übergewicht, bzw. Reduktion eines vorhandenen Übergewichts durch Sport und gesunde Ernährung
– kein Nikotingenuss
– Beseitigung von psychischen Dauerbelastungen (an dieser Stelle könnte der Unterschied zwischen positivem und negativem Stress thematisiert werden).
Stelle stichpunktartig die im Zettelkasten genannten Erste-Hilfe-Maßnahmen zusammen.
–
Notarzt informieren; betroffene Person richtig lagern, damit sie gut atmen kann; warm halten; Mut zusprechen
46
Zusammensetzung und Aufgaben des Blutes (Seite 203)
Warum ist das Blut ein Organ? Erkläre.
–
Blut besteht wie jedes Organ aus verschiedenen Zellen und Zwischenzellflüssigkeit. Es hat wie jedes andere Organ seinen
eigenen Aufgabenbereich. Ein Unterschied zu anderen Organen: Die Blutzellen haben keinen festen Verband.
Erstelle nach Abb. 202.1 ein Diagramm zur Zusammensetzung des Blutes.
–
Es bietet sich ein Kreisdiagramm oder die entsprechende Unterteilung einer Strecke an.
Erläutere den Unterschied zwischen Blutplasma und Serum.
–
Im Blutplasma sind die Gerinnungsstoffe enthalten, im Blutserum fehlen diese.
Beschreibe anhand der Abbildung 1 den Stoffaustausch im Kapillarbereich.
–
Die Abbildung zeigt die Verhältnisse in den Kapillarbereichen des Körperkreislaufs. Hier führen die vom Herzen kommenden
Adern und Kapillaren sauerstoffreiches Blut heran. (Im Lungenkreislauf liegen die Verhältnisse umgekehrt.) Aus den arteriellen
Kapillaren strömt Plasma mit Sauerstoff und Nährstoffen beladen zwischen die Zellen. Die Zellen nehmen diese Stoffe auf und
geben Kohlenstoffdioxid und andere Abfallstoffe ab. Die entstandene Zwischenzellflüssigkeit tritt in die Lymphkapillare und die
venöse Kapillare ein.
Der Wundverschluss (Seite 204)
Informiere dich über den „Bluterguss“. Beschreibe, wie er entstehen kann.
–
Nach der Verletzung eines Blutgefäßes (z. B. durch eine Quetschung) kann sich Blut in das Gewebe ergießen. Es wird dort
langsam abgebaut.
Weshalb kann ein Bluterguss einem Bluter zum Verhängnis werden?
–
Auch eine innere Verletzung muss gestillt werden. Da Bluter eine Blutgerinnungsstörung aufweisen, droht bei schweren inneren
Verletzungen das Verbluten.
Unter „Thrombose“ versteht man die Verstopfung von Adern durch ein Blutgerinnsel. Erkläre, warum dies lebensgefährlich sein
–
kann.
Die Verstopfung einer Ader führt zu einer Unterversorgung mit Sauerstoff, das Gewebe stirbt ab (z. B. Herzinfarkt, Hirnschlag).
Nach Operationen wird dem Patienten meist ein Mittel gegen die Blutgerinnung gegeben. Warum?
–
Da bei Operationen auch Blutgefäße verletzt werden, können sich Gerinnsel bilden, die vom Blutstrom fortgetragen werden und
die sich in den engen Kapillaren festsetzen können.
Erkläre, warum bei manchen Wunden das Blut stoßweise austritt.
–
Das Herz erzeugt Druckwellen.
Welche Erste-Hilfe-Maßnahmen sind bei Arterien- und Venenverletzungen durchzuführen? Begründe die zu ergreifenden Erste–
Hilfe-Maßnahmen.
Bei Verletzung größerer Arterien droht aufgrund des hohen Blutdrucks Verbluten. Im Bereich der Extremitäten wird ein Druckverband angelegt, in schweren Fällen wird auch abgebunden. Venenverletzungen können aufgrund des niedrigeren Blutdrucks
leicht durch einen Druckverband zum Stillstand gebracht werden.
Wenn es nicht möglich ist, eine kleinere blutende Wunde sofort zu säubern, zu desinfizieren und zu verbinden, sollte man ab–
warten, bis die Blutung von selbst zum Stehen gekommen ist und nicht die blutende Stelle in den Mund nehmen. Erläutere die
Gründe dafür.
Durch den Speichel können Botenstoffe und Gerinnungsfaktoren aus dem Wundgewebe gelöst werden. Dies würde den Ablauf
ebenso stören wie das Herauslösen von Fibrinogen.
Blutgruppen und Bluttransfusion (Seite 205)
Blut der Blutgruppe A kann zwar Antikörper B besitzen, nicht aber Antikörper A. Begründe.
–
Antikörper A reagieren mit den auf den roten Blutzellen liegenden Antigenen A. Das Blut verklumpt.
Könnte man Serum der Blutgruppe A im Reagenzglas mit Blutgruppe AB ohne Verklumpung mischen? Begründe.
–
Nein, da im Serum der Blutgruppe A Antikörper B auftreten, die mit den Antigenen B der Blutgruppe AB reagieren.
Als Reagenzien stehen bereit: Serum der Blutgruppe A und Serum der Blutgruppe B. Wie könntest du herausfinden, welche
–
Blutgruppe du hast?
Man mischt das zu untersuchende Blut jeweils mit Serum A und mit Serum B. Es ergeben sich vier Möglichkeiten.
47
Erkläre, weshalb Blutkonserven der Gruppe AB/rh– so selten sind.
–
Die Blutgruppe AB kommt in Mitteleuropa nur bei etwa 6 %, rh– nur bei 15 % der Bevölkerung vor. Die Wahrscheinlichkeit, dass
diese beiden Eigenschaften bei einem Menschen vorkommen ist 0,06 x 0,15 = 0,009. Der prozentuale Anteil dieser Menschen
beträgt 0,9 %. Nicht einmal jeder hundertste Mitteleuropäer besitzt AB und rh–-Blut.
Welche Blutgruppenkombination ist die häufigste in Mitteleuropa?
–
Die Blutgruppe A haben 43 % und Rh+ 85 % der Bevölkerung. Das ergibt eine Wahrscheinlichkeit von 0,43 x 0,85 = 0,3655 bzw.
36,55 %.
Die Niere – ein wichtiges Ausscheidungsorgan (Seite 207)
–
Vergleiche die Zusammensetzung des Primärharns und des Endharns mithilfe der Abbildung 1.
Das Volumen des Endharns ist stark eingeengt, er weist mit 35 g die gleiche Harnstoffmenge wie der Primärharn auf. Der Endharn weist keinen Zucker und nur noch einen geringen Kochsalzanteil auf.
Beschreibe die Vorgänge der Resorption zwischen den vier markierten Stellen in der Abbildung 1.
–
Zwischen 1. und 2. Markierung: Traubenzucker vollständig, Kochsalz und Wasser großteils im absteigenden Ast des Nierenkanälchens resorbiert.
Zwischen 2. und 3. Markierung: In der verengten (Henle-) Schleife wird weiter Kochsalz und Wasser entzogen (Gegenstromprinzip).
Zwischen 3. und 4. Markierung: Auch noch im Sammelröhrchen wird Wasser zurückgewonnen.
Warum ist es gesund, genügend zu trinken und salzärmer zu essen?
–
So wird eine Überforderung der Nieren verhindert.
Informiere dich über die Entstehung von Nierensteinen. Welche Bedingungen fördern ihre Bildung und welche Beschwerden
–
können sie verursachen?
Die häufigsten in Nierensteinen gefundenen Substanzen sind Calciumphosphat, Harnsäure und Urat. Eine Nierensteinbildung
kann entweder durch zu hohe Plasmakonzentrationen oder einer gestörten Nierenresorption der genannten Substanzen verursacht werden. Der Harnabfluss wird behindert, Nierenschäden können auftreten, ebenso starke Schmerzen (Nierenkolik).
Die Haut – nicht nur ein Sinnesorgan (Seite 209)
Beschreibe mit eigenen Worten die Zusammenhänge, die in Abbildung 208.4 dargestellt sind.
–
Ohne Pigmente kann die gefährliche UV-Strahlung tief in die Haut eindringen und sie schädigen. Dies kann zu Sonnenbrand
oder gefährlichen Hautkrankheiten führen. Sind Pigmente vorhanden, kann das UV-Licht nur in die oberen Schichten gelangen,
da es durch die Braunpigmente gefiltert wird. Dort können sie keinen Schaden anrichten, da die oberste Zellschicht abgestorben ist und von innen immer wieder neu gebildet wird.
Erstelle ein Informationsplakat über den Aufbau und/oder die verschiedenen Funktionen der Haut.
–
individuelle Lösung (Anmerkung: angesprochen werden müssen Thermoregulation, Stoßschutz durch Fettpolster, Energiespeicher durch Fettpolster, Aufnahme verschiedener Sinnesreize, Verhinderung des Eindringens von Keimen, etc.)
Formuliere Verhaltensregeln, mit deren Hilfe du Fußpilz, Sonnenbrand und Pickeln vorbeugen kannst.
–
Regelmäßiges Waschen verhindert Körpergeruch sowie Verschmutzung der Haut und damit auch Pickel. Dies entzieht auch
Krankheitserregern den Nährboden. Bei Pickeln können ggf. bestimmte Hautpflegemittel helfen. Sonnenbrand verhindert man
durch angemessene Kleidung und durch Sonnenschutzcremes. Nach dem Winter muss sich die Haut erst langsam wieder an
das Sonnenlicht gewöhnen.
Beurteile die folgende Aussage: „Die Haut enthält mehrere Sinnesorgane gleichzeitig.“
–
Die Aussage ist korrekt: Wärme- und Kälterezeptoren, Vibrations- und Druckwahrnehmung, Aufnahme mechanischer Reize und
Berührungsreize.
Transplantation (Seite 210)
Erkläre mithilfe von Abbildung 1 den Verlauf der Abstoßungsreaktionen, die der Körper gegen ein neues Gewebe in Gang setzt.
–
Unter dem Hauttransplantat bilden sich zahlreiche Blutgefäße, die dieses u.a. mit Sauerstoff versorgen. Nach 3 bis 7 Tagen ist
der Prozess der Blutgefäßbildung abgeschlossen. 7 bis 10 Tage nach der Transplantation werden die Leukocyten aktiv, die das
Transplantat als einen Fremdkörper erkennen und mit dessen Zerstörung beginnen (natürliche Immunreaktion). Dabei wird
auch das neu gebildete Blutgefäßsystem zerstört. Nach 10 bis 14 Tagen ist dieser Prozesse soweit fortgeschritten, dass das
Transplantat abstirbt.
Nenne die körperlichen Folgen, an denen Menschen mit einem transplantierten Organ vermutlich zu leiden haben.
–
Menschen mit transplantierten Organen müssen ihr Leben lang Medikamente schlucken, die die körpereigene Abwehr gegen
Krankheitserreger (das Immunsystem) unterdrücken. Dies ist notwendig, da sonst (wie in Abb. 1 dargestellt) das körpereigene
48
Immunsystem mit der Zerstörung des Transplantats beginnt, da dieses vom Immunsystem als Fremdkörper erkannt wird, den
es zu vernichten gilt. Die Folge von einer dauerhaften Unterdrückung des körpereigenen Immunsystems zum Erhalt des Transplantats ist, dass die betroffenen Patienten damit natürlich anfälliger für sämtliche vorhandenen Krankheitserreger werden.
Der Organempfänger erhält keinerlei Informationen über den Spender und dessen Angehörige. Auch die Angehörigen des
–
Spenders haben keine Möglichkeit, Informationen über den Empfänger zu beziehen oder mit diesem in Kontakt zu treten. Erkläre diese Maßnahme.
Mit dieser Maßnahme sollen persönliche Kontakte und damit eventuell auftretende psychische Konflikte der Betroffenen vermieden werden.
Organspende (Seite 211)
a
b
–
Welche unterschiedlichen Perspektiven es zum Thema Organentnahme gibt, könnt ihr mittels eines Rollenspiels erfahrbar
machen. Teilt euch in Gruppen ein. Recherchiert mithilfe von Internet und/oder Literatur und erarbeitet euch die Argumente von
Philosophen und Ethikern, Psychologen und Soziologen, Religionswissenschaftlern, Ärzten und Biologen sowie Juristen.
Jede Gruppe bekommt einen Sprecher oder eine Sprecherin, der/die in einer Podiumsdiskussion die erarbeiteten Argumente
und Perspektiven vertritt. Ein Schüler/ eine Schülerin sollte sich speziell auf die Moderation der Diskussion vorbereiten. Da die
Gruppensprecher/-innen in dieser Diskussion möglicherweise nicht ihre persönliche Meinung zu diesem Thema vertreten, sondern das Ergebnis ihrer Arbeitsgruppe, erhalten die Gruppensprecher einen anderen Namen (z.B. Herr Dr. Specht) und treten
nun in ihren Rollen als Juristen o.ä. in eine Diskussion über die Organentnahme nach dem TPG ein. Die Zuhörer/-innen notieren sich in einer Tabelle alle gehörten Pro- und Contra-Argumente. Anschließend kann diskutiert werden, wer am überzeugendsten aufgetreten ist. In einem letzten Arbeitsschritt wird dafür gesorgt, dass die Pro-/Contra-Tabelle vollständig ausgefüllt
ist und man notiert unter diese Tabelle begründet seine eigene Meinung.
individuelle Lösung: Im Folgenden wird eine mögliche Auswahl an Pro und Contra-Argumenten aufgeführt:
Ärzte:
– haben die Pflicht, Leben zu erhalten →möglichst viele Transplantationen durchführen
– Interesse der noch lebenden Empfänger steht vor dem der toten Spender
– fundamentales Menschenrecht: Recht auf Leben
– Hirntod = Tod des Menschen: keine Wahrnehmung von Sinneseindrücken, keine Reaktionen auf die Umwelt, ohne Hilfe
nicht überlebensfähig, keine Interessen, da kein Bewusstsein
– sichere Feststellung des Hirntodes (Dafür gibt es extra Richtlinien, die dies absichern sollen: z.B. müssen zwei Ärzte unabhängig voneinander den Hirntod diagnostizieren)
– Informationspflicht: möglichst viele Organe (→ kein Organhandel); Angehörige werden informiert, haben aber kein Einspruchsrecht (keine Belastung der Angehörigen mit Entscheidung, keine Zeitverschwendung durch Befragung der Angehörigen)
Juristen:
– Grundgesetz (Artikel2, Absatz 2): Recht auf Leben und körperliche Unversehrtheit
– § 34 Strafgesetzbuch: rechtfertigender Notstand → Abwendung einer gegenwärtigen, nicht anders abwendbaren Gefahr im
Interesse eines Empfängers (kleineres Übel für den Spender)
– aber auch § 168. Störung der Totenruhe → Widerspruch muss möglich sein (Persönlichkeitsrecht des Spenders muss gewahrt werden)
– Totensorgerecht der Hinterbliebenen: Was zählt mehr § 168 oder § 34? → Auslegungssache (Angehörige könnten Schadenersatzansprüche stellen, falls gegen den Willen Organe entnommen werden ↔ Ärzte könnten wegen unterlassener Hilfeleistung angezeigt werden, falls sie die Organe nicht entnehmen)
Informationslösung: jeder hat das Recht auf Widerspruch → Selbstbestimmungsrecht; Angehörige können Widerspruch einlegen → Wahrung der Totenruhe; trotzdem wahrscheinlich mehr Organe als jetzt → kein Organhandel
– keine Entscheidungspflicht aber in Anbetracht der Hirntodproblematik (im Zweifelsfalle sollten hirntote Menschen als lebend
angesehen werden, deren Leben geschützt werden muss) → Informationslösung problematisch, da über den Kopf des Betroffenen entschieden wird (dieser Aspekt wurde von den Juristen unterschlagen).
Religionswissenschaftler:
– wichtigste Religionen sind für die Organspende
– auch die beiden großen Kirchen (evang./kath.) unterstützen die Organspende: Akt der Nächstenliebe; Zeichen der Solidarisierung mit Kranken und Behinderten; Wohlergehen der Menschheit; kein Widerspruch zur Auferstehung
– Hirntod wird als Tod anerkannt: Unterscheidung zwischen menschlichem und biologischem Leben; menschliches Leben ist
mit dem Hirntod beendet: kein Selbstbewusstsein und keine Kommunikationsfähigkeit mehr; Hirntod = unaufhebbare Trennung vom irdischen Leben; Körper nur als Hülle
– erweiterte Zustimmungslösung; aber: Es gibt auch Kritiker, die die eindeutige „Werbung“ der Kirchen für die Organspende
unangemessen finden: Die Gläubigen würden regelrecht gezwungen, ihre Organe zur Verfügung zu stellen (moralische
Verpflichtung). Dies hätte mit Nächstenliebe nichts zu tun. Außerdem müsste sich unbedingt jeder selbst zu Lebzeiten entscheiden, damit es echte Nächstenliebe sei. Angehörige können die Nächstenliebe nicht „verordnen“. Des Weiteren wird
wiederum in Anbetracht der Hirntodproblematik von Kritikern gefordert, dass jeder selbst bestimmen muss, ob er Organe
spenden möchte oder nicht.
Philosophen:
– akzeptieren den Hirntod nicht als den Tod des Menschen: 97 % des Körpers leben noch (der Körper ist warm, das Herz
schlägt, ...); viele Wesensmerkmale des Lebens werden noch erfüllt; Mensch als Geist-Seele-Leib-Einheit; was ein hirntoter
Mensch tatsächlich empfindet, kann niemand sagen, außer dieser Mensch selbst; Gefahr der Ausweitung des Totenbegriffs
z.B. auf Teilhirntod (nur Ausfall des Großhirns) oder Wachkomapatienten (Stammhirn intakt aber ohne Bewusstsein)
– Hirntote sind Sterbende
– allgemeines Problem den Tod bzw. das Leben zu definieren
– Hirntoddefinition wurde nur legitimiert, da sie „praktisch“ (nützlich) ist (1968 von Harvard-Kommission) → viele Organe,
keine Last durch irreversibles Koma
49
–
Maschinen, die den Hirntod feststellen sollen, können Fehlfunktionen haben; genauso treffen Menschen Fehlentscheidungen
– enge Zustimmungslösung: Jeder muss selbst entscheiden, ob er durch eine Organentnahme den Sterbeprozess beenden
möchte, nachdem dieser durch Maschinen zunächst verlängert wurde.
Psychologen:
– Entscheidung für Verstorbene zu treffen belastet Angehörige.
– Häufig haben Angehörige nach einer Zustimmung Zweifel und Schuldgefühle
– Für Organempfänger ist eine Transplantation lebensrettend bzw. verbessert die Transplantation die Lebensqualität enorm.
Allerdings können folgende Probleme auftreten: Abstoßung als ständige Bedrohung → Angst; lebenslängliche Einnahme
von Medikamenten, die das Immunsystem unterdrücken; permanente medizinische Kontrolle; Schuldgefühle gegenüber
dem Spender; Beschäftigung, Identifizierung mit dem Spender (in Deutschland erfährt man keine Namen); Identitätsstörung,
Persönlichkeitsveränderung, Entfremdung (Organ muss auch „psychisch“ angenommen werden)
– Anti-Informationslösung: Organe sollen, wenn kein Widerspruch des Verstorbenen vorliegt, entnommen werden; Angehörige
werden nicht informiert oder Entscheidungspflicht
– Spendernamen bleibt anonym
– psychische Betreuung für Empfänger und Angehörige sehr wichtig
– Schon vor einer Transplantation sollen mögliche Empfänger und Angehörige über die Probleme informiert werden.
4
Süchte und Drogen
Süchte und Drogen (Seite 212)
Stelle den Teufelskreis der Sucht in einem Pfeildiagramm dar.
–
Probierphase (Neugier, u.ä.) → regelmäßiger Konsum / Gewöhnungsphase → Dosissteigerung → Veränderung des sozialen
Umfelds → Entzugserscheinungen beim Absetzen der Droge / des selbstschädigenden Verhaltens
Nenne weitere stoffgebundene und -ungebundene Süchte.
–
stoffgebundene Süchte. Heroin-, Kokain- Crack-, Lösungsmittelsucht („Schnüffeln“), u.a.
stoffungebundene Süchte: Essstörungen (obwohl sie zum Teil mit der Einnahme von Nahrung verbunden sind, zählen sie zu
dieser Gruppe), Spielsucht, Sexsucht, Waschzwang, Selbstverletzung („Ritzen“) u.ä.
Alkohol – Alltagsdroge Nr. 1 (Seite 215)
Erkläre die mögliche Entstehung einer Alkoholabhängigkeit.
–
Neugier; unbewältigte Probleme, die man vergessen will; Stress; Gruppendruck; Leutseligkeit
Erkläre die Bedeutung der Überschrift„Alkohol – Alltagsdroge Nr. 1!.
–
Alkohol ist eine legale Droge und problemlos überall erhältlich. Das Trinken von Alkohol ist gesellschaftlich akzeptiert. Alkohol
wird annähernd überall konsumiert.
Erkläre, warum eine Alkoholabhängigkeit von dem Betroffenen und seinem sozialen Umfeld häufig erst spät entdeckt wird.
–
Eine Alkoholabhängigkeit wird von dem Betroffenen und seinem sozialen Umfeld häufig erst spät entdeckt, weil Alkohol eine
gesellschaftlich akzeptierte Droge ist. Zu vielen gesellschaftlichen Anlässen wird Alkohol getrunken, z.B. bei gemeinsamen Essen, Kneipenbesuchen, Geburtstagen, Partys u.ä. Wird Alkohol sehr regelmäßig konsumiert, so kann auch schon der Konsum
von kleineren Mengen zu einer Sucht führen. Viele Menschen sind dessen nicht bewusst und bemerken ihre Alkoholabhängigkeit erst dann, wenn sie bereits weit fortgeschritten ist, beim Auftreten von Entzugserscheinungen, wie z.B. körperlichen
Schmerzen, Zittern usw.
Entwickle Ideen/Strategien, wie man sich gegen einen Gruppendruck, Alkohol trinken zu müssen, erfolgreich wehren kann.
–
–
–
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„Verbündete“ suchen: Es gibt häufig Menschen, die bei einer Party oder einem gemeinsamen Treffen auch keinen Alkohol
trinken wollen.
Auf „Anmache“, wie „... du bis ja noch ein Kind“ oder „... du Angsthase“ nicht reagieren, um diese nicht ausufern zu lassen.
Diskussionen und/oder Belehrungen derjenigen, die jemanden zum Alkoholkonsum überreden wollen, sind hier zumeist
sinnlos. Am besten von dieser Thematik ablenken, indem man ein neues Thema anschneidet, einen Witz macht o.ä.
Das Thema „Alkoholkonsum“ zu einem späteren Zeitpunkt mit den Freunden/ Bekannten in einer entspannten Atmosphäre
thematisieren.
Beschreibe, was man unter Co-Alkoholismus versteht.
–
Unter Co-Alkoholismus fasst man alle Personen und Umstände im Umfeld eines Alkoholikers zusammen, die die Sucht des
Alkoholikers unterstützen und decken und damit weiterhin ermöglichen.
50
Rauchen – nein danke! (Seite 216)
Stelle die körperlichen Auswirkungen des Rauchens in einem Pfeildiagramm dar.
–
Muskeln und Gefäßwände ziehen sich zusammen → Durchblutungsstörungen, Kopfschmerzen → Herzbeschwerden → Husten, Luftknappheit → Bronchitis, Herzinfarkt, Lungenkrebs, Raucherbein
Entwirf anhand der Informationen auf Seite 217 ein Plakat, mit dem du einen Jugendlichen überzeugen kannst, erst gar nicht
–
mit dem Rauchen anzufangen.
Folgende Aspekte könnten bei einer Plakaterstellung berücksichtigt werden:
– bildnerische und textliche Darstellung von gesundheitsschädigenden Folgen des Rauchens incl. Einschränkungen der körperlichen Leistungsfähigkeit
– Kostenaspekt
– Passivrauchen
– Suchtentwicklung
– Kosten-Nutzen-Aspekte: „Ich will cool sein und dazugehören.“ und „Diesen Preis zahle ich dafür ...“
Eine Pille – und man fühlt sich wohl? (Seite 219)
Beschreibe den Teufelskreis einer Medikamentenabhängigkeit am Beispiel der Karikatur.
–
–
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–
–
Um wach zu werden, nimmt der Betroffene bereits morgens nach dem Aufstehen ein Aufputschmittel.
Um den anstrengenden Berufsalltag zu überstehen wird vormittags Kaffee getrunken.
Gegen Nachmittag werden weitere (leistungssteigernde) Aufputschmittel genommen.
Um von den Aufputschmitteln wieder herunterzukommen, d.h. wieder ruhig zu werden, um einschlafen zu können, werden
abends Beruhigungsmittel (Schlaftabletten) genommen.
Um morgens wieder wach zu werden, d.h. die beruhigende Wirkung der abendlichen Medikamentendosis wieder aufzuheben, werden wieder Aufputschmittel genommen.
Mache Vorschläge, wie Menschen, die unter Leistungsdruck stehen, auch ohne Medikamente auskommen können.
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Gespräche mit Freunden, Kollegen, Vorgesetzten und Verwandten darüber führen, wie man den Stress mindern könnte
kurze Pausen einlegen, in denen Entspannungsübungen gemacht werden
einen kurzen Spaziergang an der frischen Luft machen
gesunde Ernährung
nach der Arbeit Sport treiben (oder ein anderes Hobby), um sich gedanklich von der Arbeit ablenken zu können
vor dem Einschlafen Entspannungsübungen machen
Stellt Übungen zur Entspannung vor Klassenarbeiten zusammen.
–
Gegen Aufregung und Angst bei Klassenarbeiten helfen zum Beispiel Atemübungen. Dazu atmet man ganz bewusst tief und
ruhig und betont dabei besonders die Ausatmung. Es kann auch helfen, sich gedanklich an einen ruhigen Ort zu versetzen
oder sich angenehme Vorstellungen zu machen, z.B. ein Bild mit friedlicher Stimmung . Man kann sich selbst beruhigen, indem
man sich immer wieder sagt, dass man gut vorbereitet ist und nichts zu befürchten hat.
Informiere dich über die Wirkung von Heilpflanzen. Welche Kräuter eignen sich z.B. zur Linderung von Erkältungsbeschwer–
den? Welche wirken entspannend oder regen an?
Beruhigend und entspannend wirken zum Beispiel Baldrian, Johanniskraut, Melisse und Passionsblume. Erkältungsbeschwerden lindern beispielsweise Minze, Linde und Sonnenhut.
Hanf – Drogen von der Nutzpflanze (Seite 220)
Nenne Gründe, die Jugendliche zum Konsum von Cannabisprodukten verleiten können.
–
Neugier; zu der Clique dazugehören wollen; Cool sein; Probleme in der Schule oder im Elternhaus (abschalten wollen).
Entwickle Strategien/Ideen, wie Jugendliche der Aufforderung von Freunden einen Joint mitzurauchen, entgegentreten können.
–
–
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„Verbündete“ suchen: Es gibt häufig Menschen, die bei einer Party oder einem gemeinsamen Treffen auch keinen Joint
rauchen wollen.
Auf „Anmache“ wie „... du bis ja noch ein Kind“ oder „... du Angsthase“ nicht reagieren, um diese nicht ausufern zu lassen.
Diskussionen und/oder Belehrungen derjenigen, die jemanden zum Cannabiskonsum überreden wollen, sind hier zumeist
sinnlos. Am besten von dieser Thematik ablenken, indem man ein neues Thema anschneidet, einen Witz macht, o.ä.
Darauf verweisen, dass man keinen Joint braucht, um sich „cool“ zu fühlen: Dazu brauchst du dieses Hilfsmittel („für Kinder“) nicht.
Beschreibe die Gefahren, die sich besonders für Jugendliche aus dem Konsum von Haschisch und Marihuana ergeben können,
–
wenn sie in der Schule oder in der Ausbildung sind und regelmäßig lernen müssen.
allgemein: Müdigkeit, Antriebslosigkeit, Sinnestäuschungen, Organschäden (Absterben von Gehirnzellen und Lungenschäden),
psychische Abhängigkeit (die sich auch oft körperlich auswirkt), Konzentrations- und Gedächtnisstörungen, Einschränkungen
der Urteilsfähigkeit.
Jugendliche: In der Pubertät reagiert gerade das Gehirn sehr empfindlich auf THC. Das Gehirn entwickelt schneller ein „Suchtgedächtnis“ als es bei Erwachsenen der Fall ist, sodass Jugendliche bei regelmäßigem Cannabiskonsum sehr viel schneller als
Erwachsene eine Sucht entwickeln.
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Praktikum: Drogen – ohne mich! (Seite 221)
Zigarettenrauch auf Kresse
Beobachte die Keimung und das Wachstum der Kressepflanzen. Bestimme nach etwa 5 Tagen den Anteil der Samen, die
gekeimt sind, sowie die Länge der Keimlinge in den verschiedenen Ansätzen. Erkläre die Versuchsergebnisse.
– Mit zunehmendem Zigarettenrauch in den Gläsern nimmt die Keimung und das Wachstum der Kressesamen ab. Zigarettenrauch wirkt als Stoffwechselgift.
Alkohol auf Kresse
Beobachte das Wachstum der Kressepflanzen. Bestimme nach etwa 5 Tagen die Keimungsrate und die Länge der Keimlinge in
den verschiedenen Ansätzen. Erkläre.
– Mut zunehmender Alkoholkonzentration nimmt die Keimung und das Wachstum der Kressesamen ab. Alkohol wirkt als Stoffwechselgift.
Liebe, Partnerschaft und Sexualität
1
Pubertät – Ich veränderte mich
Hormone bewirken die Pubertät (Seite 227)
Jugendliche schließen sich in der Pubertät oft zu Cliquen zusammen. Nenne Vor- und Nachteile der Cliquenbildung.
–
In der Gruppe der Gleichaltrigen können gemeinsame Interessen verfolgt werden, man fühlt sich geborgen. Allerdings kann die
Gruppenstruktur auch einen Anpassungsdruck in eine Richtung erzeugen, der den individuellen Interessen Einzelner nicht gerecht wird.
Schreibe zwei Listen mit typisch männlichen und weiblichen Verhaltenseigenschaften auf, die in einer Gruppe Jugendlicher
–
gezeigt werden.
(Hinweis: Die Antworten der Schüler können auf Karteikarten geschrieben werden und an der Tafel typisch männlichem und
weiblichem Verhalten zugeordnet werden. In der Lerngruppe ist zu klären, ob sich die Verhaltensweisen tatsächlich eindeutig
zuordnen lassen, oder ob nicht doch eher Mischformen die Regel sind.)
Erkläre die Wirkung der Hormone auf Jungen oder Mädchen nach Abbildung 1.
–
Androgene (Jungen): Wachstum der männlichen Geschlechtsorgane, männliches Behaarungsmuster, Muskulatur, Stimmbruch.
Östrogen, Progesteron (Mädchen): Wachstum der weiblichen Geschlechtsorgane, weibliches Behaarungsmuster, Entwicklung
der Brust.
Partnersuche (Seite 229)
Sammelt einige Bilder aus Zeitschriften, die ganz verschiedene Mädchen und Jungen zeigen. Notiert in getrennten Jungen- und
–
Mädchengruppen darüber, was euch an ihnen gefällt und was nicht. Vergleicht dann die Ergebnisse: Wo sind Gemeinsamkeiten, wo Unterschiede zwischen der Bewertung durch die Mädchen und der durch die Jungen.
individuelle Lösung: (Die Schülerinnen und Schüler sollen im Prozess die eigene Wahrnehmung und Bewertung von Geschlechterrollen erfahren und die Kommunikation darüber üben.)
In Gesichtern kann man lesen: Überlegt in kleinen Gruppen drei verschiedene Stimmungen (z.B. Freude, Trauer, Cool sein,
–
Ekel, Unsicherheit etc.). Versucht dann, die Stimmung auszudrücken und lasst euch mit einer Digitalkamera fotografieren. Die
Klasse sieht die Bilder an und rät, welche Stimmung ausgedrückt wurde.
individuelle Lösung
Diskutiert die Frage, ob Schönheitsoperationen sinnvoll sind. Überlegt, warum Menschen sich solchen Operationen unterzie–
hen.
Schönheitsoperationen sind nach Unfällen und Verletzungen sicherlich für das Selbstbewusstsein sinnvoll und notwendig. Das
gleiche gilt für Missbildungen, die operativ korrigiert werden können. Die Beurteilung von Schönheitsoperationen, die sich an
Schönheitsklischees orientieren, ist schwieriger. Hier sollten die Vor- und Nachteile diskutiert werden, die Kurzlebigkeit von Moden und die Risiken solcher Operationen.
Stellt begründet dar, was ihr von Bodybuilding und intensivem Körpertraining in Fitnesscentern haltet.
–
Grundsätzlich ist ein maßvoller Sport gut für die Gesundheit, vor allem in einer Zeit, die insgesamt von Bewegungsarmut geprägt ist. Ausgleichssport, Konditionstraining und die damit verbundene Körperorientierung sind positiv zu bewerten. Kritisch
wird es, wenn der Sport zur Sucht wird. Die entstehenden körperlichen Veränderungen beim extremen Bodybuilding, das
eventuell mit der Einnahme von Eiweißpräparaten einhergeht, können Gesundheitsrisiken darstellen. Im Unterschied zum Vereinssport können Fitnessstudios auch zu isoliertem Einzelsport führen.
52
Die Geschlechtsorgane des Mannes (Seite 230)
Stelle einander gegenüber: primäre und sekundäre Geschlechtsmerkmale, innere und äußere Geschlechtsorgane des Mannes.
–
primäre Geschlechtsmerkmale: Penis, Hodensack; sekundäre Geschlechtsmerkmale: Bartwuchs, tiefe Stimme, breite Schultern; innere Geschlechtsorgane: Spermienleiter, Bläschendrüse, Cowper‘sche Drüse, Vorsteherdrüse; äußere Geschlechtsorgane: Hoden und Hodensack, Penis
Lege eine Tabelle an, in der du die Strukturen der Geschlechtsorgane des Mannes ihren Funktionen gegenüberstellst.
–
siehe Tabelle
Struktur
Funktion
Hoden
männliche Keimdrüsen, Produktion von Spermien und Geschlechtshormonen
Nebenhoden
Speicherung der Spermien
Vorsteherdrüse
Produktion von Sekreten zur Gleitfähigkeit der Spermien
Bläschendrüse
Produktion von Sekreten zur Gleitfähigkeit der Spermien
Spermienleiter
transportiert Spermien von den Nebenhoden zur Harn-Sperma-Röhre
Harn-Sperma-Röhre
Verbindung zur Außenwelt: Harnspüleffekt
Penis
wird in die Scheide eingeführt; innere Befruchtung
Schwellkörper
versteift den Penis
Vorhaut
Schutz der Eichel
Eichel
erregbarer Teil des Penis
Die Spermien (Seite 231)
Warum haben sich in der Evolution so viele Hindernisse für die Spermien auf dem Weg zur Eizelle entwickelt?
–
Die Vagina der Frau ist eine mögliche Eintrittspforte für Krankheitserreger. Schutzvorrichtungen für solche Fremdkörper stellen
somit einen Selektionsvorteil dar. Spermien sind jedoch auch Fremdkörper, müssen aber zur Eizelle gelangen. Für die Spermien bedeuten die Schutzvorrichtungen der Frau einen Nachteil. Die Menge der Spermien und ihre Bewegungseinrichtungen
können als Anpassung an diesen Umstand interpretiert werden. Beschädigte Spermien werden diese Hürden mit höherer
Wahrscheinlichkeit nicht bewältigen, sodass diese Hürden auch einen gewissen Selektionsdruck auf die Spermien darstellen.
Finde eine Erklärung dafür, dass Spermien mehrere Tage im Eileiter fruchtbar bleiben.
–
Je länger die Spermien befruchtungsfähig bleiben, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass es zu einer Befruchtung der
nur wenige Stunden befruchtungsfähigen Eizelle kommt. Auch ein Geschlechtsverkehr ein oder zwei Tage vor dem Eisprung
kann somit zur Befruchtung führen.
Was bedeutet es für die Empfängnisverhütung, dass Spermien im Eileiter mehrere Tage befruchtungsfähig bleiben?
–
Die Verhütung muss mehrere Tage vor dem Eisprung einsetzen. Dieser Umstand verdeutlicht z.B. die Unsicherheit der Temperaturmessmethode als einzige Verhütungsmaßnahme.
Die Geschlechtsorgane der Frau (Seite 232)
Welches sind die primären und sekundären Geschlechtsmerkmale der Frau?
— primäre Geschlechtsmerkmale: Scheide, Gebärmutter, Eierstöcke
sekundäre Geschlechtsmerkmale: schmale Schultern, breites Becken, Brüste
Ordne den Geschlechtsorganen der Frau die jeweils vergleichbaren des Mannes zu.
–
Eierstock – Hoden; Eileiter – Spermienleiter; Kitzler – Eichel
Stelle den Strukturen der weiblichen Geschlechtsorgane in einer Tabelle die jeweilige Funktion gegenüber.
–
siehe Tabelle
53
Struktur
Funktion
Scheide
Verbindung zur Gebärmutter
Kitzler
erregbarer Schwellkörper
Schamlippen
schützen den Scheideneingang
Gebärmutterhals
Übergangsstelle von äußeren zu inneren Geschlechtsorganen, durch Schleimpfropf verschlossen
Gebärmutter
dehnbarer Hohlmuskel; Ort der Embryonalentwicklung
Eileiter
verbindet Eierstock mit Gebärmutter
Trichter des Eileiters
nimmt reifes Ei aus dem Eierstock nach Eisprung auf
Eierstock
weibliche Keimdrüse; Reifung der Eizellen in Follikeln; Produktion von Geschlechtshormonen
Bau und Bildung der Eizellen (Seite 233)
Stelle in einer Tabelle Gemeinsamkeiten und Unterschiede in der Entwicklung der Spermien und der Eizellen aus ihren jeweili–
gen Mutterzellen zusammen.
– In beiden Fällen entwickeln sich die (haploiden) Keimzellen in den Keimdrüsen (Eierstöcke bzw. Hoden) durch (Reduktions-)
Teilung (Meiose) aus (diploiden) Urkeimzellen.
– Aus einer Spermienmutterzelle reifen vier Spermien; aus einer Eimutterzelle aber nur eine Eizelle und drei Polkörperchen,
die zugrunde gehen. Zudem läuft die Eizellreifung in einer besonderen Struktur, dem Follikel, ab.
– Ca. 400 000 Eizellen liegen bereits bei der Geburt vor. Nur ein kleiner Teil (etwa 450) reift in der Zeit von der Menarche
(12.–14. Lebensjahr) bis zur Menopause (Klimakterium) etwa im 45. Lebensjahr heran, jeden Monat eine Eizelle (vgl. den
weiblichen Zyklus S. 234 / 235).
– Die Spermien bilden sich ständig neu, wobei bei einem Spermienerguss ca. 200 Millionen Spermien abgegeben werden.
Der weibliche Zyklus (Seite 235)
Erstelle eine Tabelle mit allen am Zyklus beteiligten Hormonen. Stelle ihnen die biologische Bedeutung gegenüber.
–
siehe Tabelle
Hormon
Drüse
Aufgabe
FSH (Follikel stimulierendes Hormon)
Zentren in der Hypophyse
Follikelwachstum und -reifung
LH (luteinisierendes Hormon)
Zentren in der Hypophyse
Eireifung, Follikelsprung und Bildung des Gelbkörpers
Östrogene
reifender Follikel
Wachstum der Gebärmutterschleimhaut, Hemmung der
FSH- und LH-Ausschüttung
Progesterone
Gelbkörper
weiteres Wachstum der Gebärmutterschleimhaut, Hemmung der LH-Ausschüttung
HCG (Schwangerschaftshormon)
Gewebe des Embryos
Erhaltung des Gelbkörpers; Anregung der Milchdrüsen
Welche Folgen hätte es für den Zyklus, wenn das FSH bzw. die Progesterone ausfallen würden?
–
Der Wegfall des FSH würde die Reifung des Follikels und damit die Bildung einer reifen Eizelle verhindern. Eine Schwangerschaft wäre nicht möglich. Das Ausfallen der Progesterone würde die Vorbereitung der Gebärmutter auf die Einnistung einer befruchteten Eizelle verhindern. Nach einer Befruchtung könnte sich die Eizelle somit nicht einnisten. Eine Schwangerschaft wäre
nicht möglich.
Östrogen bewirkt auch ein Auflösen des Schleimpfropfes. Erläutere die biologische Bedeutung dieses Vorgangs.
–
Östrogene werden durch den reifenden Follikel gebildet. Nach dem Eisprung ist die Eizelle nur wenige Stunden befruchtungsfähig. Die Auflösung des Schleimpfropfes erleichtert den Spermien den Zugang zur Eizelle und gehört somit zur Vorbereitung der
Empfängnismöglichkeit. Es ist daher auch sinnvoll, dass sich der Schleimpfropf bereits vor der Reifung des Follikels anfängt
aufzulösen.
Bei regelmäßiger und exakter Messung der Körpertemperatur (Basaltemperaturmethode) erhält man einen Überblick über den
Zyklusverlauf. Kann mit dieser Methode der Zeitpunkt angegeben werden, wann ein Eisprung erfolgen wird?
54
–
Nein, denn erst nach dem Eisprung steigt die Temperatur um ein halbes Grad Celsius. Diese Veränderung lässt sich messen.
Praktisch ist diese Messung oft nicht exakt, weil die Körpertemperatur vielen Einflüssen unterworfen ist. Sie ändert sich z.B.
auch durch Stress oder Infektionen. Die Messungen müssen sehr regelmäßig erfolgen und die Frau muss eine gute Selbstwahrnehmung haben, um den genauen Zeitpunkt des Eisprunges zu erkennen. Auch sollte der Zyklus sehr regelmäßig erfolgen, was bei vielen Frauen nicht der Fall ist. Als reguläre und einzige Verhütungsmethode wird die Temperaturmessung daher
nicht empfohlen.
Erkläre am Beispiel des weiblichen Zyklus die Bedeutung des Basiskonzepts Steuerung und Regelung (s. Seite 256/257).
–
Stoffwechselprozesse müssen initiiert, durchgeführt und wieder gestoppt werden. Dieser komplexe Ablauf muss gesteuert
werden. Der weibliche Zyklus ist eines von vielen Beispielen für einen solchen Steuerungsvorgang: Die Eizellen der Frau reifen
zyklisch heran. Die mit dem Zyklus einhergehenden körperlichen Prozesse unterliegen nicht der bewussten Steuerung der
Frau, sondern einem sich selbst steuernden biologischen Regelkreis. Dabei wird die Reifung der Eizelle in Gang gesetzt, die
Gebärmutter für den Fall einer Befruchtung vorbereitet und die aufgebaute Schleimhaut wieder abgebaut (Menstruation), wenn
es nicht zur Befruchtung kommt. (Die Rückkopplung über eine erfolgte Befruchtung bzw. über das Gegenteil erfolgt einerseits
an das Steuerzentrum, andererseits an Zwischenregler. Die beteiligten Hormone bilden Reaktionsketten, die jeweiligen Stationen lösen die Bildung neuer Hormone aus, die zum Teil für die nächste Reaktion oder aber für die Rückkopplung verantwortlich
sind. Die Hormone haben entweder hemmende oder aktivierende Wirkung auf die jeweiligen Einzelprozesse.)
Formuliere Fragen, die Biologen untersuchen und beantworten müssen, um hormonelle Regelkreise zu verstehen.
–
2
Welche Hormone sind beteiligt?
Welche Wirkungen haben die einzelnen Hormone?
Wie arbeiten die Hormone zusammen?
Wie beeinflussen sich die Hormone gegenseitig?
Gibt es eine Hierarchie der Hormone oder eine Wirkkette?
Welche inneren und äußeren Faktoren lösen die Ausschüttung von Hormonen aus?
Durch welche Faktoren wird die Produktion von Hormonen wieder gestoppt?
Welche Drüsen und Organsysteme sind an der Produktion, der Regulation bzw. der Wirkung der Hormone beteiligt?
Die Entwicklung
Schwangerschaft und Geburt (Seite 238)
Warum sind Alkohol, Nikotin, Drogen und andere Gifte gerade in den ersten drei Monaten der Schwangerschaft besonders
–
gefährlich für das Kind?
Alkohol, Nikotin und auch manche Medikamente müssen strikt gemieden werden, weil sie die Plazentaschranke passieren können. Selbst wenn eine direkte Schädigung nicht auftreten würde, wären Kreislauf und Atmung der Mutter gestört, was sich auf
den Fetus auswirkt. Die Schadwirkung dieser Stoffe ist in den ersten drei Schwangerschaftsmonaten deshalb so groß, weil in
dieser Zeit die Organe des Embryos angelegt werden. Es werden also gerade diejenigen Zellen geschädigt, aus denen sich
durch Differenzierung, Teilung und Wachstum alle Gewebe und Organe bilden.
Sind in deiner Familie noch Ultraschallaufnahmen vorhanden, die während der Schwangerschaft deiner Mutter aufgenommen
–
wurden? Bringe sie mit und beschreibe, was darauf zu erkennen ist.
Je nach Schwangerschaftsdauer sind Körperteile und Organe unterschiedlich gut erkennbar.
Warum legt man das Neugeborene auf den Körper der Mutter?
–
Dort kann es gut den Herzschlag hören, es ist warm und weich. Wahrscheinlich bewirkt die gewohnte Stimme der Mutter eine
Beruhigung. Es beginnt nach der physischen Einheit eine psychische Einheit „Mutter – Kind“, die die ganze Kindheitsphase anhält. Diese Mutter-Kind-Beziehung ist wichtig für die körperliche und geistige Reifung des Kindes.
Die Lebensabschnitte (Seite 239)
① Jedes Alter hat Vor- und Nachteile. Nenne Argumente zu der Aussage und diskutiere sie.
–
(Altern ist ein Phänomen, das Schülern und Schülerinnen geläufig ist. Die Schüler/ -innen wissen auch, dass die verschiedenen
Lebensalter durch jeweils spezifische Handlungsmöglichkeiten und Belastungen charakterisiert sind. In der schulischen Ausbildungsphase z. B. ermöglichen es wachsende körperliche und geistige Kräfte, spielerisch individuellen Neigungen nachzugehen.
In der Phase der Berufsausbildung werden Entscheidungen über die Platzierung im Arbeitsmarkt getroffen, es wird gelernt,
Verantwortung für Menschen, die nicht dem eigenen sozialen Umfeld angehören, zu übernehmen, usw.)
55
3
Sexualität und sexuelle Orientierung
Sexualität und Verantwortung (Seite 242)
Was gehört für dich zur Liebe? Schreibt eure Vorstellungen auf und sprecht darüber in Gruppen
–
individuelle Lösung: (Um den Schülern Raum zur Formulierung ihrer Liebesvorstellungen zu geben, eignet sich ein Arbeiten in
Kleingruppen. Es werden Begriffe gesammelt, die für die Jugendlichen zu einer Liebesbeziehung gehören, wie z. B.: Treue, Geborgenheit, Offenheit, Sexualität, gutes Aussehen, Geld usw. Die Begriffe werden auf Karteikarten geschrieben, aus den Karten
wird ein Haus gebaut. In den Gruppen wird geklärt, an welcher Stelle die Begriffe in das Haus integriert werden. Die Begriffe
bekommen symbolische Bedeutung: Was ist das Fundament einer Liebesbeziehung? Was ist die Tür, die in eine Liebesbeziehung führen kann? Was gehört eher an den Rand, um im Beispiel zu bleiben: in den Garten oder Vorgarten?)
Erstelle nach dem Lexikon auf Seite 243 eine Tabelle, in der die Wirkungsweise und Zuverlässigkeit der Verhütungsmethoden
–
aufgeführt sind. Welche der Methoden sind für Jugendliche geeignet?
siehe Tabelle
Verhütungsmethode
Wirkungsweise
Zuverlässigkeit
Kondom
mechanischer Schutz, Spermien können nicht zur Eizelle
gelangen; schützt auch vor AIDS und anderen Krankheiten
hoch
Diaphragma mit spermizidem Gel
mechanischer und chemischer Schutz; verhindert Eindringen der Spermien in Gebärmutter und tötet Spermien zusätzlich ab
relativ hoch
Spirale
freigesetztes Kupfer hemmt Spermienbeweglichkeit; Einnistung des Keimes wird zusätzlich verhindert
relativ hoch
Pille
verhindert Reifung der Follikel; Schleimpfropf im Gebärmutterhals verfestigt sich
sehr hoch
Minipille
Progesteron verändert Schleimpfropf im Gebärmutterhals
relativ hoch
Verhütungsring
setzt kontinuierlich Hormone frei
hoch, keine regelmäßige Einnahme wie
bei Pille notwendig
Hormonimplantate
setzen über langen Zeitraum Hormone frei
keine Angaben
chemische Verhütungsmittel
in Kombination mit mechanischen Verhütungsmitteln; töten
Spermien ab
sehr unsicher
Koitus interruptus
Herausziehen des Gliedes vor dem Orgasmus
sehr unsicher, da auch im Vorlusttropfen Spermien enthalten sind
Ich bin anders ... na und? (Seite 245)
Stellt euch vor, dass Maren oder Florian in eurer Clique ist. Entwickelt ein Rollenspiel zu einer Situation, in der er oder sie sich
–
vor euch „outet“.
individuelle Lösung
Diskutiert, ob es fair ist, eine andere Person zu outen.
–
Das „Outen“ sollte betroffenen Personen selbst überlassen bleiben, das Selbstbestimmungsrecht der Personen sollte akzeptiert
werden. Manchmal outen Selbsthilfegruppen Prominente, um zu zeigen, dass auch öffentliche Personen homosexuell sind.
Diese Praxis ist jedoch sehr umstritten und fragwürdig.
Schreibt einen Dialog, wie ein Gespräch zwischen Maren und ihren Eltern verlaufen könnte, in dem Maren sich ihnen anver–
traut.
individuelle Lösung
„Das Gefühl, als Kreis in einer Welt von Quadraten zu leben“ (Seite 245)
In diesen Zitaten kommen verschiedene Gefühle zum Ausdruck. Diskutiert, welche Gefühle für homosexuelle Jugendliche
–
typisch sein könnten und welche auch von heterosexuellen Jugendlichen in der Pubertät empfunden werden könnten.
Viele Jungen verspüren sicherlich den Druck, sich behaupten zu müssen und meinen, keine Empfindsamkeiten zeigen zu dürfen. Unter Jugendlichen kann es schnell zu Hänseleien wie „Heulsuse“ oder „Der ist doch schwul!“ kommen. Jungen, die sich
zum eigenen Geschlecht hingezogen fühlen, sind hier vielleicht noch ängstlicher und könnten befürchten, dass andere Jungen
ihre Gefühle mitbekommen.
56
Auch die Erfahrung oder das Gefühl, aufgrund äußerer Merkmale in eine Schublade eingeordnet zu werden, ist nicht auf
Schwule oder Lesben beschränkt und kann aus unterschiedlichen Gründen entstehen. Aber Schwule und Lesben haben mit
speziellen Klischees zu kämpfen.
Die Erfahrung „anders“ zu sein, kann man auch aus ganz unterschiedlichen Gründen haben. Wenn man deswegen verurteilt
wird, ist die Grunderfahrung „nicht dazu zu gehören“ vergleichbar. Gerade in der Pubertät machen viele Jugendliche dieses Gefühl durch, unabhängig von ihrer sexuellen Orientierung. In allen Fällen bedeutet dies die Herausforderung, sich selbst anzunehmen und seine Besonderheit selbst wertzuschätzen.
Basiskonzepte
Basiskonzept: Struktur und Funktion (Seite 251)
Erläutere das Konzept von Struktur und Funktion. Zeige anhand geeigneter Beispiele, dass es bei verschiedenen Arten und bei
–
Ein- und Mehrzellern gilt.
(Hinweis: Hierbei handelt es sich um eine reine Wiederholungs- bzw. Anwendungsaufgabe. Die Beispiele richten sich nach den
bisher im Unterricht behandelten Inhalten.)
Vergleiche den Aufbau eines Spermiums mit dem einer Eizelle. Nenne Gemeinsamkeiten und Unterschiede. Die Funktion der
–
Eizelle lässt sich aufgrund ihres Baus erschließen. Erkläre.
Gemeinsamkeiten zwischen Eizelle und Spermium: Sie bestehen nur aus einer Zelle, sie dienen der Fortpflanzung und sie
weisen Zellkern und Zellplasma auf.
Unterschiede: Die Eizelle ist viel größer. Sie ist nicht aktiv beweglich und sie enthält viel Zellplasma. Die energiereichen Stoffe
des Zellplasmas dienen der Ernährung der befruchteten Eizelle, während sie durch den Eileiter zur Gebärmutterschleimhaut
transportiert wird.
Die Eizelle ist recht groß (Nährstoffvorrat für die erste Zeit der Entwicklung) und unbeweglich (Spermien gelangen zu ihr).
Die linke Herzkammer hat eine dickere Wand und einen größeren Hohlraum als die rechte. Erkläre dies. Vergleiche auch den
–
Querschnitt von Arterien und Venen. Erkläre dazu den Zusammenhang zwischen Struktur und Funktion.
Die linke Herzkammer transportiert das Blut durch den Körperkreislauf, die rechte durch den viel kleineren Lungenkreislauf (s.
Seite 198/199). Arterien haben u. a. eine viel dickere Mittelschicht als Venen.
Struktur: Die dicke Mittelschicht der Arterien enthält zahlreiche ringförmige Muskelfasern. Funktion: Während des Herzschlags
werden sie gedehnt, Blutdruckschwankungen werden gedämpft. Bei der Erschlaffung des Herzmuskels ziehen sie sich wieder
zusammen, dabei wird das Blut weiter transportiert.
Leistungssport führt manchmal zu sichtbaren Strukturveränderungen am Körper der Sportler, z.B. haben Fußballer eine ausge–
prägte Beinmuskulatur. Finde weitere Beispiele.
(Hier ist wegen der Vielzahl möglicher Beispiele eine Musterlösung nicht sinnvoll. Der Lehrer sollte jedoch sicherheitshalber ein
besonders markantes Beispiel vorbereiten und ggf. als zusätzliche Lernzielkontrolle einsetzen. Beispiel: eine Abbildung der extrem ausgebildeten Halsmuskulatur der Formel 1-Rennfahrer.)
Beschreibe die Oberflächenvergrößerung anhand der abgebildeten Atmungsorgane.
–
Luft gelangt durch die Luftröhre über die Bronchien in die feingliedrigeren Lungenbläschen. Von diesen gibt es zwischen 300
und 750 Millionen. Sie müssen also sehr klein sein, d.h. auch, dass ihre Gesamtheit eine große Oberfläche ergibt. Sauerstoff
und Kohlenstoffdioxid können so reichlich und schnell ausgetauscht werden.
Hohe Stabilität bei gleichzeitiger Materialeinsparung zu erzielen, ist biologisch sinnvoll. Erläutere dies am Beispiel der Luftröhre
–
und der Tracheen. Finde ein Beispiel aus der Technik.
Die Wand von Luftröhre und Tracheen ist relativ dünn. Die nötige Stabilität wird durch ringförmige, spiralige oder spangenförmige Verstärkungselemente erreicht. (Mögliche Beispiele aus der Technik findet man z.B. in „Das große Buch der Bionik“ von W.
NACHTIGALL und K. BLÜCHEL.)
Nenne ein weiteres Beispiel, an dem man das Schlüssel-Schloss-Prinzip erkennen kann.
–
Jeder Nährstoff kann nur durch ein bestimmtes Enzym abgebaut werden, der Malzzucker etwa nur durch das Enzym Maltase.
(Weil uns die Cellulase fehlt, können wir die Ballaststoffe nicht als Energieträger verwerten.)
Benenne die Organe, die auf Seite 250 beim Stoffaustausch abgebildet sind. Erläutere jeweils die Oberflächenvergrößerung.
–
Die Oberflächenvergrößerung erfolgt beim Verdauungs- und Atmungssystem durch die Vergrößerung der inneren Oberfläche,
beim Kreislaufsystem durch die Bildung von Kapillaren.
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Basiskonzept: Stoff- und Energieumwandlung (Seite 253)
Gib zu den in den Knoten genannten Beispielen die genutzte Energiequelle und die entstehenden Energieformen an.
–
(Bei allen Energieumwandlungen geht ein Teil als Wärme verloren und erhöht die thermische Energie der Umgebung. Dies wird
hier nicht jedes Mal aufgeführt.)
Beispiel
Energiequelle
entstandene Energieformen
Zimmerpflanze
Licht
chem. Energie
Radfahrer
chem. Energie
Bewegungsenergie
Baby
chem. Energie
Bewegungsenergie, chem. Energie (Baustoffe)
Getreidekeimling
chem. Energie
chem. Energie (Baustoffe)
Benenne die Zellbestandteile, die in den Grafiken zur Fotosynthese und zur Zellatmung mit den Kugeln dargestellt sind.
–
Fotosynthese: Chloroplast; Zellatmung: Mitochondrium
Ändere die Grafik zur Energiebilanz, wenn statt eines Radfahrers ein ruhender Mensch dargestellt wird.
–
Die Bewegungsenergie fällt weg und der Gesamtumsatz ist geringer.
Vergleiche den Stoffwechsel eines Säuglings mit dem eines Weizenkeimlings. Beschreibe Unterschiede und Gemeinsamkeiten.
–
Unterschiede: Der Säugling wird gesäugt (Zufuhr von Nährstoffen), der Weizenkeimling nutzt Nährstoffe des Mehlkörpers (Vorrat von Nährstoffen); ein Säugling setzt viel mehr Energie um und produziert mehr Wärme.
Gemeinsamkeiten: Zellatmung, Aufnahme von Sauerstoff und Abgabe von Kohlenstoffdioxid, Wachstum, Wärmeabgabe.
Mitochondrien werden oft als die „Kraftwerke der Zelle“ bezeichnet. Finde einen entsprechenden Begriff für die Chloroplasten.
–
Die Chloroplasten könnten als „Solarzellen der grünen Pflanzen“ bezeichnet werden. Wenn man betonen will, dass die Chloroplasten die Energieträger für die Kraftwerke liefern, wäre auch die Bezeichnung „Bergwerke der Zelle“ denkbar.
„Wer abnehmen will, muss weniger essen und viel Sport treiben.“ Erkläre diese Aussage mit Energieumwandlungen.
–
Wer abnehmen will, muss im Körper gespeicherte Energieträger (z.B. Fett) abbauen. Dazu muss mehr Energie verbraucht
werden als zugeführt wird.
Der Kern einer Kirsche ist von einem nährstoffreichen Fruchtfleisch umgeben. Erläutere die biologische Bedeutung der Nähr–
stoffe im Fruchtfleisch.
Nährstoffe im Fruchtfleisch dienen oft der Anlockung von Tieren zur Samenausbreitung. (Anmerkung: Die Nährstoffe im Samen
sind für den Keimling bestimmt.)
Pflanzen produzieren Nährstoffe, die von Tieren mit der Nahrung
–
aufgenommen werden. Durch den Abbau von Nährstoffen ist es Tieren
möglich, sich zu bewegen. Stelle die beschriebenen Energieumwandlungen
von Pflanze und Tier in einer Grafik dar.
siehe Abbildung (In der Grafik sollte der Energiefluss deutlich werden.)
„Die Sonne spendet Leben.“ Erläutere diesen Satz. Beachte dabei die
–
energetischen Aspekte.
Ohne Sonne könnten Pflanzen keine Nährstoffe produzieren und Leben
auf der Erde wäre nicht möglich. (Alternative Begründung: Der Energiefluss
käme zum Erliegen.)
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Basiskonzept: Biosysteme (Seite 255)
Beschreibe anhand des Schachtelmodells das Prinzip der Kompartimentierung und setze dies in Bezug zu den einzelnen Kno–
tenpunkten.
Das Prinzip der Kompartimente wird hier so verstanden, dass einzelne Reaktionsräume (d.h. Schachteln) vorhanden sind, die
entweder durch eine Membran oder andere Mittel (d.h. Schachtelwand) gegeneinander abgegrenzt sind. Sie können in einer
größeren Einheit (z.B. weitere Schachtel) zusammenarbeiten und Stoffe austauschen. (Das geht bei den Schachteln nicht: Modellkritik!) Die Organellen werden meist durch eine Membran umgrenzt, die Zelle entweder durch eine Membran oder eine Zellwand und Organe bzw. Organismen, z.B. von Bindegewebe, Haut oder Abschlussgewebe. Arten haben keine sichtbare Umgrenzung, die Lebewesen können sich aber nur innerhalb der Art fruchtbar fortpflanzen. Auch den Ökosystemen fehlt die sichtbare Umgrenzung; sie sind eher eine vom Menschen in natürliche Zusammenhänge interpretierte Einheit. In der Biosphäre
schließlich sind alle Kompartimente vereinigt.
Blut wird laut Biolexikon als „flüssiges Gewebe“ bezeichnet. Manche Autoren betrachten das Blut auch als Organ. Nenne Argu–
mente, die für oder gegen die jeweilige Bezeichnung sprechen.
Dem Blut wird eine besondere Bedeutung zugeordnet, da es über das verzweigte Gefäßsystem mit allen Organen und über die
durchlässigen Gefäßwände mit sämtlichen Geweben des Körpers in sehr enger Beziehung steht. Man kann es als Gewebe ansehen, da das Blut eine bestimmte Aufgabe erfüllt. Man kann es aber auch als Organ betrachten, wenn man die roten und weißen Blutzellen und Blutplättchen jeweils als ein (flüssiges) Gewebe sieht: („Blut ist ein komplex zusammengesetztes ,flüssiges
Organ', das im Plasma (Blutflüssigkeit) aufgeschwemmte Zellelemente enthält und spezifische Transport- und Abwehraufgaben
erfüllt.“ (GIEBELER, 1983))
Könnte man die Stockwerke des Waldes als „Kompartimente“ betrachten?
–
Da sich bestimmte Pflanzen und Tiere im oder am Boden, in der Kraut- und Strauchschicht oder in der Baumschicht wiederfinden, kann man die jeweiligen Stockwerke ähnlich den Ökosystemen als nicht direkt umgrenzte Kompartimente betrachten.
Wodurch sind unter natürlichen Bedingungen die Tiere oder Pflanzen einer Art gegen Tiere oder Pflanzen einer anderen Art
–
abgegrenzt?
Tiere oder Pflanzen einer Art können sich nur untereinander fruchtbar fortpflanzen.
Diskutiere mögliche Parallelen zwischen den Ebenen Zelle – Gewebe – Organ – Organismus und Population – Ökosystem –
–
Biosphäre.
Die Abstufung Zelle – Gewebe – Organ – Organismus geht vom Grundbaustein zum gesamten System. Ebenso ist die Population in einem Ökosystem der Ausgangspunkt, weil die Lebewesen nur in Wechselbeziehungen miteinander überleben können
(ebenso wie die Zellen in einem mehrzelligen Organismus). Mit dem Organismus wäre in dieser Abstufung dann die Biosphäre
vergleichbar.
Basiskonzept: Steuerung und Regelung (Seite 257)
Untersuche die gezeigten Beispiele nach Gemeinsamkeiten entsprechend folgender Kriterien: Was soll geregelt werden? Wie
–
erfolgt die Regelung?
Im Beispiel „Hormone“ wird deren Konzentration im Blut geregelt, die wiederum den Zustand der Gebärmutter beeinflussen. Die
Regelung erfolgt durch die Hormondrüsen, die von der Hirnanhangsdrüse gesteuert werden. Im Pflanzenbeispiel wird der Wasserhaushalt und der Gasaustausch in den Blättern geregelt. Dies geschieht u.a. osmotisch durch die Weite der Spaltöffnungen.
Die Pupille regelt den Lichteinfall durch Erweitern und Verengen. Bei den Bewegungsabläufen regelt das Gehirn die Muskelaktivitäten durch Nervensignale. Die Leistung nach Bedarf wird ebenfalls über das Gehirn geregelt. Das Heizungsbeispiel zeigt die
Regulation der Raumtemperatur. Es ist gleichzeitig ein Beispiel für Steuerung, da der Mensch den Sollwert verändern kann.
Nachdem wir einige Zeit Sport getrieben haben, regeln sich Atem- und Herzfrequenz auf bestimmte Werte ein. Diese liegen
–
zwar höher als die entsprechenden Werte in Ruhe, sind aber geringer als zu Beginn der sportlichen Aktivität. Erkläre.
Die Körperzellen benötigen unter Belastung mehr Energie, die Zellatmung läuft verstärkt ab. Hierzu ist auch mehr Sauerstoff
nötig. Daher wird die Atmung forciert, sodass mehr Sauerstoff ins Blut gelangt. Gleichzeitig steigt der Puls, sodass der Sauerstoff schneller zu den Zellen transportiert werden kann. Die entsprechende Betrachtung gilt für Kohlenstoffdioxid.
Bei zu starkem Licht setzen wir gerne eine Sonnenbrille auf. Dies kann vor allem dann gefährlich sein, wenn die Brille keinen
–
ausreichenden UV-Schutz hat. Erkläre.
Durch das dunkle Glas gelangt wenig Licht in das Auge, die Pupille weitet sich. UV-Strahlung kann dann die Netzhaut schädigen.
Finde weitere Beispiele, bei denen Abläufe aus deiner Umwelt technisch geregelt werden.
–
individuelle Lösung: möglich wären etwa ein Tempomat im Auto (konstante Geschwindigkeit); durch Licht- und Windmesser
geregelte Jalousien
„Die Regelung einer konstanten Körpertemperatur bei gleichwarmen Tieren ist viel komplizierter als die Regelung einer kon–
stanten Raumtemperatur.“ Finde Gründe für diese Aussage. Bedenke dabei z.B., ob du bereits Situationen erlebt hast, in denen
dir kalt oder warm wurde, ohne dass die Umgebungstemperatur gering oder hoch war.
Die Körpertemperatur des Menschen wird nicht nur durch die Umgebungstemperatur oder die durch körperliche Aktivität entstehende Wärmeenergie beeinflusst (wie etwa eine kühle Umgebung eines Zimmers oder ein heizender Ofen in einem Raum).
Wir frieren oder schwitzen z.B. auch, wenn wir aufgeregt oder verängstigt sind. Emotionen spielen also auch eine Rolle.
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Basiskonzept: Austausch und Verarbeitung von Information (Seite 259)
Suche weitere Beispiele für die Kommunikation von Zellen, Organen oder Organismen. Untersuche dabei jeweils, wer Sender
–
und wer Empfänger ist und welche Information transportiert wird.
individuelle Lösung: Weitere Beispiele auf der Ebene der Zellen sind die Botenstoffe, die zum Wundverschluss ausgetauscht
werden müssen oder zu Abstoßungsreaktionen bei transplantierten Organen führen. Beispiele auf der Ebene von Organen findet man bei der Entwicklung des Embryos und Fetus. Kommunikation zwischen Organismen zeigt die Tanzsprache der Bienen,
die Partnersuche bei Insekten, das Verhalten der Waldameisen (Duftstraßen) oder die Sprache der Delfine bzw. Hunde.
Der Nilhecht ist in der Lage, mit elektrischen Signalen sein Revier zu verteidigen oder in der Fortpflanzungsperiode ein Weib–
chen anzulocken. Was ist dazu auf der „Empfängerseite“ notwendig?
Wenn elektrische Signale ausgelesen werden und beim Empfänger eine Reaktion bewirken sollen, muss dieser die Signale
auch wahrnehmen können, d.h. entsprechende Sinnesorgane besitzen.
Bei Säugetieren sind Duftstoffe ein wichtiges Mittel zur Verständigung. In der menschlichen Kommunikation spielen sie dage–
gen eine untergeordnete Rolle. Begründe.
Beim Menschen sind besonders Augen und Ohren als „Leitsinne“ ausgeprägt, weniger die Nase. Außerdem verfügt der Mensch
über eine sehr differenzierte Sprache, durch die mehr Information vermittelt werden kann als durch chemische Signale.
Untersuche die Werbung in Zeitschriften oder auf Plakaten im Hinblick auf sexuelle Signale. Welche Funktion haben sie?
–
Individuelle Lösung: Sexuelle Signale haben auf Werbeplakaten meist wenig mit dem beworbenen Produkt zu tun. Sie wirken
nur als „Aufhänger“ oder „Hingucker“ und sollen dann entsprechend positive Assoziationen auslösen.
Gruppierungen von Jugendlichen (Peergroups) fallen zum Beispiel durch gleiche Kleidung auf. Nenne Beispiele. Inwiefern
–
handelt es sich um eine Form der Kommunikation und welche Informationen werden so übermittelt?
Gemeinsames T-Shirt, besonders weite und tiefsitzende Hosen oder Uniformen, aber auch spezielle Abzeichen und Logos
teilen ohne Worte den anderen mit, zu welcher Gruppe man sich zählt, welche Gedanken und Werte man vertritt.
Pflanzen setzen bestimmte chemische Substanzen frei, wenn sie durch fressende Raupen verletzt werden. Durch diese Duft–
stoffe werden dann Schlupfwespen oder andere Feinde der Schmetterlingsraupen angelockt. Dies ist ein Beispiel dafür, dass
verschiedene Arten miteinander kommunizieren können. Suche ähnliche Beispiele.
In diesem Beispiel haben Pflanze, Schmetterling und Schlupfwespe miteinander kommuniziert. Ein weiteres Beispiel ist: Ameisen stoßen z.B. Warnrufe aus, wenn eine Katze ins Revier eindringt. Diese Laute zeigen der Katze nicht nur, dass sie gesehen
wurde, sondern werden auch von anderen Vogelarten verstanden.
Basiskonzept: Reproduktion (Seite 261)
Erläutere die Begriffe Reproduktion, Fortpflanzung und Vermehrung allgemein und anhand geeigneter Beispiele.
–
Reproduktion: Produktion von Nachkommen; Fortpflanzung (sexuelle Fortpflanzung): Produktion von Geschlechtszellen, aus
denen nach Zygotenbildung Nachkommen entstehen; Vermehrung: hierzu gehört auch die vegetative Vermehrung, z.B. durch
Ableger bei Pflanzen.
Menschen und Menschenaffen beschützen, versorgen und erziehen ihre Kinder über mehrere Jahre. Die Zahl der Nachkom-
–
men ist pro Paar sehr gering. Blattläuse hingegen haben fast massenhaften Nachwuchs, um den sich die Elterntiere nicht
kümmern. In den zwei Beispielen werden Möglichkeiten deutlich, mit deren Hilfe Lebewesen ihren eigenen Nachwuchs sicherstellen. Erläutere.
Einerseits sichert die Pflege des Nachwuchses dessen Überlebenschancen, sie ist aber so arbeitsaufwändig, dass sie nur
wenigen Nachkommen zuteil werden kann. Andererseits kann die Überlebenschance einiger Nachkommen gesichert sein,
wenn massenhaft Individuen als Nachkommen erzeugt werden. Eine aufwändige Pflege ist dann weder nötig noch möglich.
Bei Tieren ist die Unterscheidung männlich – weiblich meist kein Problem, ganz anders bei Pflanzen: Dattelpalmen, Große
–
Brennnesseln und andere so genannte zweihäusige Arten sind „männlich“ oder „weiblich“. Informiere dich, warum bei Pflanzen
diese Einteilung gerechtfertigt ist.
Männliche Pflanzen bilden zahlreiche kleine Fortpflanzungszellen, die zu den weiblichen Fortpflanzungszellen transportiert
werden. Weibliche Pflanzen bilden weniger Fortpflanzungszellen, die (bei Angiospermen) in einen Fruchtknoten eingeschlossen
und somit unbeweglich sind. Die weibliche Pflanze übernimmt die Versorgung der Nachkommen mit energiereichen Stoffen.
In vielen Familien und Partnerschaften sind Gespräche über Fragen der Sexualität eher die Ausnahme. Finde Gründe.
–
individuelle Lösung: (Hier eine konkrete Lösung zu formulieren, ist aufgrund der sehr unterschiedlichen Lebenswelten unserer
Schüler schwierig. Die beiden häufigsten Schülerantworten sind erfahrungsgemäß: traditionelle religiöse Erziehung und fehlendes Vertrauen zwischen den Partnern.)
Finde mögliche Ursachen dafür, dass in Ländern mit geringer Wirtschaftskraft und niedrigem Bildungsniveau das Bevölke–
rungswachstum am größten ist. Deutschland hat weltweit eine der niedrigsten Geburtenraten. Erläutere.
In Entwicklungsländern gibt es keine funktionierende Alterssicherung. Viele Kinder erhöhen die Wahrscheinlichkeit, dass die
Eltern in fortgeschrittenem Alter von ihren Nachkommen versorgt werden können.
Mögliche Gründe für die derzeit niedrige Geburtenrate in Deutschland: Zukunftsängste, lange Ausbildungszeiten, Furcht vor
Einkommensverlusten, hohe zeitliche Belastung, Unvereinbarkeit mit dem Beruf, Scheu vor der Übernahme von Verantwortung,
funktionierende Altersversorgung.
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Erkläre, inwiefern Ei- und Spermienzellen gut an ihre Funktion angepasst sind. Findet sich hier ein weiteres biologisches Prin–
zip? Erläutere.
Die männliche Eizelle ist klein aber gut beweglich. Daher kann sie aber keinen großen Nährstoffvorrat mit sich tragen. Die weibliche Eizelle ist groß, weil sie einen großen Nährstoffvorrat mit sich trägt. Sie sichert die Versorgung der Zygote und ist daher
bedeutend. Wegen der Größe ist eine Eigenbewegung nicht möglich (Prinzip: Struktur und Funktion).
Basiskonzept: Variabilität und Angepasstheit (Seite 263)
Beschreibe an selbst gewählten Beispielen die Unterschiede zwischen Variabilität, Angepasstheit und Anpassung.
–
Variabilität zeigt sich zwischen Geschwistern, Angepasstheit im Körperbau aller Individuen einer Art und Anpassung bei individuellen Reaktionen.
Die Kiemen der Fische verdeutlichen in ihrem Aufbau ein biologisches Prinzip, das im Basiskonzept Struktur und Funktion dar–
gestellt wird. Erkläre.
Durch die Ausbildung der zahlreichen Kiemenblättchen an jedem Kiemenbogen wird auf engstem Raum eine enorme Oberflächenvergrößerung erreicht. Damit ist die Austauschfläche für die Atemgase (Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid) stark vergrößert und
die Versorgung effektiver.
Vergleiche die Skelette von Wirbeltieren untereinander und mit dem Skelett der Insekten, Spinnen oder Krebse. Welche Unter–
schiede und welche Gemeinsamkeiten kannst du feststellen?
Die Skelette der Wirbeltiere sind knöcherne (selten knorpelige) Innenskelette. Insekten, Spinnen und Krebse haben Außenskelette. Gemeinsam ist, dass an den Skeletten die Muskulatur ansetzt und dadurch Bewegung ermöglicht wird.
An welche Faktoren in ihrer Umgebung sind Polarfuchs und Wüstenfuchs angepasst? Suche weitere Beispiele dieser Art.
–
Der Polarfuchs gibt durch sein dickes Fell, den gedrungenen Körper und die kleinen Ohren nur wenig Wärme nach außen ab,
ist also gut an tiefe Temperaturen angepasst. Außerdem ist er durch die Fellfarbe getarnt. Letztere gilt auch für den Wüstenfuchs. Er ist durch den Körperbau und die Fellstruktur aber an hohe Temperaturen und Wärmeabgabe angepasst. Weiteres
Beispiel: Feldhase, Schneehase
Gleichartige Umweltbedingungen können auch bei nicht näher verwandten Arten eine gleichartige Angepasstheit bewirken. Die
–
Ausbildung solcher Ähnlichkeiten nennt man Konvergenz. Erkläre dies am Beispiel Hai, Delfin und Pinguin. Finde weitere Beispiele dieser Art.
Hai, Delfin und Pinguin sind durch den stromlinienförmigen Körper an ihren Lebensraum angepasst. Er erzeugt einen geringen
Wasserwiderstand, sodass die Tiere weniger Energie zur Fortbewegung aufwenden müssen. Obwohl es sich um Fisch, Säugetier und Vogel handelt, gleichen sie sich daher im Körperumriss. Weiteres Beispiel: Maulwurf, Nacktmull, Beutelmull
Warum können sich besondere Angepasstheiten auf Inseln schneller entwickeln als auf dem Festland?
–
Die Populationen der Lebewesen sind auf einer Insel von einer Durchmischung ihres Erbmaterials (ihrer angeborenen Eigenschaften) mit angrenzenden Populationen abgeschnitten. Ereignet sich auf der Insel z.B. eine besondere Mutation, so kann sie
sich schneller ausbreiten als auf dem Festland.
Basiskonzept: Entwicklung (Seite 265)
Häufig gibt es zwei unterschiedliche „Zeitaspekte“, unter denen das Thema betrachtet wird. Beschreibe kurz die genannten
–
Themen und Aspekte. Untersuche dann, ob auch die Metamorphose der Amphibien unter diesen beiden Zeitaspekten gesehen
werden kann.
Der eine Zeitaspekt ist jeweils die individuelle Entwicklung (wie z.B. das einzelne Küken aus dem Ei entsteht und sich weiterentwickelt), der andere die stammesgeschichtliche Entwicklung (wie sich z.B. die Vögel aus Reptilienvorfahren entwickelt haben). Die Entwicklung aus dem Ei oder aus Samen zeigt beide Aspekte, ebenso die Entwicklungslinien. Die Metamorphose der
Amphibien spiegelt auch wieder, wie sich einstmals erste Landformen entwickelt haben könnten. Die Koevolution betrifft sehr
lange Zeiträume, die Sukzession in diesen Größenordnungen eher kurze.
Die Mistel ist ein Beispiel aus dem Pflanzenreich, wo man von Parasit und Wirt sprechen könnte. Sie sitzt auf den Ästen der
–
Bäume, saugt Wasser und Mineralsalze aus den Leitungsbahnen der Wirtspflanze, besitzt aber Blattgrün und kann Fotosynthese betreiben. Ist sie ein echter Parasit?
Die Mistel wird als Halbparasit bezeichnet, weil sie über die Fotosynthese ihre Nährstoffe selbst produziert.
Vier Fünftel aller Landpflanzen besitzen eine Mykorrhiza. Da einzelne Hyphen der Pilze bis in die Wurzelrinde vordringen,
–
scheint auf den ersten Blick eine parasitische Beziehung vorzuliegen. Fehlt aber diese Wurzelverpilzung, gedeihen die Pflanzen
besonders auf mineralstoffarmen Böden sehr schlecht. Informiere dich über die wechselseitige Beziehung und begründe, warum hier kein Parasitismus vorliegt.
Die Mykorrhiza ist eine Symbiose, da beide Partner Vorteile aus der Beziehung haben.
Ist die individuelle Entwicklung der Pflanzen mit den Entwicklungsschritten der Tiere zu vergleichen? Betrachte z.B. was ist die
–
Zygote, der Embryo und der „junge“ Organismus.
Die Zygote entsteht sowohl bei Pflanzen als auch bei Tieren durch die Verschmelzung einer männlichen und weiblichen Keimzelle. Die entstehenden Samen der Pflanzen besitzen z.B. eigene Nährstoffe wie sie auch das Hühnerküken im Ei hat. Der
Pflanzenembryo (siehe Bohnenkeimung) hat meistens eine andere Gestalt als die ausgewachsene Pflanze, während „junge“
Organismen den älteren stärker gleichen als bei den Tieren.
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