Biologie-Lerntext meiner 7e

Roland Heynkes, 15.12.2019

Gliederung

	Die Sicherheitsbelehrung
	Was ist Biologie?
	Die Naturwissenschaftliche Methode
	Die Domänen und Reiche der Lebewesen
	Ökosystem Wald
	Nährstoffe
	Biobuch Seite 20
	Biobuch Seite 24
	Erarbeitung der Buchseiten 30-31
	einheimische Vögel
	Der Mensch als Multisymbiose mit vielen Ökosystemen

Hier findet Ihr die Sicherheitsbelehrung für Biologie-Räume.

Was man über den Begriff Biologie mindestens wissen sollte, findet Ihr im ersten Kapitel des Lerntextes Biologie.

Eine vereinfachte Darstellung der Naturwissenschaftlichen Methode des Lernens findet Ihr im Lerntext: "Wie forschen Biologen".

Dieses Kapitel befindet sich jetzt im Lerntext Lebewesen.

In der Jahrgangsstufe 7 beschäftigen wir uns unter anderem mit der biologischen Teildisziplin Ökologie am Beispiel des Ökosystems Wald, den wir von Parks und Forsten unterscheiden. Es geht in der Ökologie weder um einzelne Lebewesen, noch um die Beziehungen zwischen Individuen. Vielmehr geht es darum, wie die Wechselbeziehungen zwischen den Spezies Symbiosen und verschiedene Nahrungsketten bzw. Nahrungspyramiden und Nahrungskreisläufe bilden, die insgesamt das Nahrungsnetz eines Ökosystems darstellen. Man sollte verstehen, wie durch sie die im Falle des Ökosystems Wald ursprünglich von der Sonne stammende Energie von Stufe zu Stufe fließt, immer wieder umgewandelt wird und was in diesem Zusammenhang der Energieerhaltungssatz bedeutet. Dazu muss man die Fotosynthese sowie die Bedeutung der chemischen Energie kennen und wissen, dass bei jeder Energieumwandlung ein Teil der nutzbaren Energie als nicht mehr nutzbare Wärmeenergie verloren geht und dass es deshalb im Wald keinen Energiekreislauf gibt.

Zum Verständnis des Ökosystems Wald gehört die Unterscheidung von Biotop und Biozönose. Man soll Flechten, Moose, Kräuter, Sträucher und Bäume als die wichtigsten Produzenten kennen, aber auch die Primär-, Sekundär- und Tertiärkonsumenten sowie Destruenten unter den Tieren, Pilzen sowie Schleimpilzen. Ganz wichtig ist die Bedeutung des Waldbodens mit den in ihm lebenden Tieren, Pilzen und Mikroorganismen, der Humusbildung und der Probleme Bodenverdichtung, Erosion und Bodenversauerung. Man sollte auch wissen, warum es Frühblüher und verschiedene Waldgesellschaften gibt.

Der Lehrplan verlangt von uns außerdem, zwischen Sporen- und Samenpflanzen, Bedeckt- und Nacktsamern unterscheiden zu können und einige typische Vertreter dieser Gruppen zu kennen. Schüler sollen das dynamische Gleichgewicht in der Räuber-Beute-Beziehung, die Anpassungen von Organismen an ihre Umwelten, ein ausgewähltes Ökosystem im Wechsel der Jahreszeiten, langfristige Veränderungen von Ökosystemen, Veränderungen von Ökosystemen durch Eingriffe des Menschen, das Zusammenleben in Tierverbänden wie Wirbeltierherden oder Insektenstaaten, den Treibhauseffekt und seine Bedeutung für die Biosphäre beschreiben und erklären können.

Zum Thema Nährstoffe findet man in Biologie-Schulbüchern überwiegend unsinnige Behauptungen. Als Nährstoffe werden da Stoffe wie Proteine, Fette und Kohlenhydrate bezeichnet, die für viele Spezies gar keine Nährstoffe sind. Und andererseits wird da behauptet, die von wirklich allen Lebewesen zu ihrer Ernährung benötigten Mineralstoffe seien gar keine Nährstoffe. Dabei sagt schon die Definition der Mineralstoffe, dass es sich bei ihnen um die anorganischen Stoffe handelt, welche wir für unsere Ernährung brauchen. Und wer mit Pflanzen arbeitet, nennt sie selbstverständlich Pflanzen-Nährstoffe. Vergessen wir also die unsinnige Behauptung unseres Buches, Pflanzen benötigten keine Nährstoffe.

In ihren aktiven Lebensphasen benötigen alle Lebewesen Baustoffe, um ihre Zellen aufzubauen und ständig zu erneuern. Deshalb müssen alle aktiv lebenden Lebewesen Nährstoffe aufnehmen, um Baustoffe zu bekommen. Die meisten Lebewesen müssen außerdem Nährstoffe aufnehmen, um daraus chemische Energie zu gewinnen. Alle diese Lebewesen nennt man heterotroph. Pflanzen, pflanzliche Einzeller und Cyanobakterien heißen autotroph, weil sie stattdessen die Strahlungsenergie von Licht mit passenden Wellenlängen oder die Oxidation anorganischer Moleküle als Energiequelle nutzen können.

• Pflanzen decken ihren Energiebedarf aus der Strahlungsenerie des Lichts.
• Pflanzen bilden die Nahrungsgrundlage der Pflanzenfresser.

• Greifvögel und andere Jäger (früher Raubtiere, heute Beutegreifer) ernähren sich von anderen Tieren.
• Alle Lebewesen müssen irgendwann sterben? Nein, diese Aussage ist falsch, denn die meisten Lebewesen müssen keineswegs sterben. Bakterien sterben nur, wenn sie gefressen, vergiftet oder beispielsweise von Viren getötet werden. Sie altern nicht und sind heute noch genauso fit wie vor über 3 Milliarden Jahren.
• Nach ihrem Tod zerfallen Lebewesen letztlich zu Mineralsalzen, aber auch zu Wasser und CO2. Das passiert aber oft nicht sofort. Oft entsteht aus den toten Resten ehemalige Lebewesen zunächst Humus.

• Die Ökologie untersucht in Ökosystemen (z.B. Wald, Fluss, See, Meer) die Beziehungen (z.B. Nahrungsketten und -kreisläufe) der Levewesen untereinander und mit der unbelebten Umwelt.

Auch wenn unser Biologiebuch diesen Eindruck zu erwecken versucht, existiert gar kein klar und einheitlich definierter Begriff namens Biomasse. Biologen verschiedener Fachrichtungen meinen damit unterschiedliches. Unser Buch bezeichnet als Biomasse die Masse aller lebenden und abgestorbenen Organismen eines Lebensraumes und deren Stoffechselprodukte. In der Biologie kann aber mit Biomasse die Masse eines einzelnen oder die Masse vieler Lebewesen gemeint sein, die Masse abgetrennter Körperteile oder auch die Ausscheidungen von Lebewesen. In der Energie-Technik ist damit nur der zur Energiegewinnung geeignete Anteil der von Lebewesen produzierten Masse gemeint. Ich persönlich würde jede von Lebewesen produzierte Masse als Biomasse bezeichnen.

Energie kann weder erschaffen noch vernichtet werden. Aber es gibt verschiedene Arten von Energie, die in einander umgewandelt werden können. Wir kennen Strahlungsenergie, chemische Energie, potentielle Energie, (kinetische) Bewegungsenergie, elektrische Energie und Wärmeenergie, die bei jeder Energie-Umwandlung quasi als Abfallprodukt anfällt.

Steigen wir im Schwimmbad auf den Fünfmeterturm, dann wandeln unsere Muskeln die in Fett und Kohlenhydraten steckende chemische Energie in Bewegungsenergie und Wärme um. Außerdem nimmt beim Aufstieg unsere potentielle Energie zu. Springen wir dann herunter, wandelt sich unsere potentielle Energie in Bewegungsenergie und ein winziges bischen Wärme um. Prallen wir schließlich aufs Wasser, dann wandeln wir unsere Bewegungsenergie in Bewegungsenergie des Wassers, weil der Aufprall Moleküle des Wassers beschleunigt und zusätzlich in Schwingungen versetzt. Die Schwingungen der Moleküle nennen wir Wärme. Gleichzeitig wandeln Lampen an der Hallendecke elektrische Energie in Strahlungsenergie und Wärme um.

Die Chloroplasten in den Blättern grüner Pflanzen nutzen die Strahlungsenergie von Licht, um aus den energiearmen Stoffen Wasser und Kohlenstoffdioxid den energiereichen Stoff Glucose (Traubenzucker) zu machen. Als Abfallprodukt fällt dabei auch Sauerstoff ab. Die Chloroplasten wandeln also die Strahlungsenergie des Lichts in die chemische Energie des Zuckers um. Die Zellatmung in den Mitochondrien kehrt diesen Prozess um und holt die chemische Energie aus dem Traubenzucker wieder heraus.

Das folgende Schema soll den symbiotischen Zusammenhang zwischen der von Cyanobakterien und Pflanzen betriebenen Fotosynthese und der Zellatmung in den Zellen von Pilzen und Tieren verständlich machen.

Nahrungsketten beschreiben Beziehungen zwischen mehreren Spezies, bei denen eine der anderen als Nahrung dient und die andere ihrerseits Beute einer weiteren Spezies ist. Nahrungsketten drücken also aus, wer von wem gefressen wird. Am Anfang einer Nahrungskette steht ein Produzent, also eine autotrophe Spezies, die kein anderes Lebewesen fressen muss, um seine Energie zu gewinnen. Am Ende einer Nahrungskette steht ein Endkonsument, der (außer vielleicht von Menschen) von keiner anderen Spezies gejagt wird und bis zu seinem Tod fast die gesamte Energie verbraucht, welche die unzähligen Produzenten am Anfang seiner Nahrungskette aus dem Sonnenlicht gewonnen haben.

Wenn ein Lebewesen ein anderes frisst, dann nimmt es dessen Moleküle in sich auf. Aus den gefressenen Molekülen kann es Baustoffe für seinen eigenen Stoffwechsel sowie Energie für alle seine Lebensprozesse gewinnen. Säugetiere und Vögel verwenden einen großen Teil der aufgenommenen chemischen Energie, um eine konstante Körpertemperatur aufrecht zu erhalten. Sie müssen deshalb sehr viel mehr essen als Amphibien und Reptilien, die sich von außen wärmen lassen, anstatt Wärme selbst zu produzieren. Ausgewachsene Tiere verbrauchen die aufgenommenen Stoffe und Energien komplett für den Betrieb und die Erneuerung ihrer Körper. Aus diesem Grund schlachtet man landwirtschaftliche Nutztiere spätestens, wenn sie ausgewachsen sind. Sie würden sonst Futter verbrauchen, ohne ihren Wert weiter zu steigern. Solange Lebewesen aber noch wachsen, nutzen sie dafür einen Teil der Energie und Stoffe ihrer Nahrung. Dieser Anteil ist allerdings bei verschiedenen Spezies derart unterschiedlich, dass die als Faustformeln genannten Werte in unserem Buch völlig unsinnig genau sind. Während es unter den Fischen extrem gute Futterverwerter gibt, bauen junge Rinder verglichen mit den aufgenommenen Futtermengen nur sehr wenig Fleisch auf.

Von wenig Sachverstand beeinflusst ist auch die Behauptung unseres Buches, alle Lebewesen würden irgendwann sterben und dann von Destruenten abgebaut. Wäre es so, dann hätten sich aus abgestorbenen Lebewesen niemals Torf, Kohle, Öl oder Gas entwickeln können. Außerdem ist kein einziger Vorfahr der unzähligen heute noch auf der Erde lebenden Bakterien und Archäen jemals gestorben und von Destruenten abgebaut worden. Selbst die im Gegensatz zu Bakterien und Archäen alternden Lebewesen sterben eher selten an Altersschwäche, Hunger oder Krankheiten. Sie werden von anderen Lebewesen gefressen, sodass Destruenten leer ausgehen. Denn Destruenten sind Lebewesen, die Leichname fressen, die sie schon tot gefunden haben. Sie setzen die Atome der von ihnen abgebauten Biomasse wieder frei und schließen damit Nahrungsketten zu Stoffkreisläufen, weil die von Destruenten und allen anderen Tieren und Pilzen freigesetzten Mineralstoffe, CO₂ und Wasser wieder von den Produzenten aufgenommen werden.

Im Gegensatz zu den Stoffen wird in jeder Nahrungskette die Menge der nutzbaren Energie immer weniger, während die Menge der nicht mehr nutzbaren Wärmeenergie stetig zunimmt. Einen Energiekreislauf gibt es daher nicht.

Biotop nennt man einen Lebensraum mit all seinen abiotischen Umweltfaktoren, wobei man die darin immer auch existierenden Lebewesen ignoriert.

Biozönose nennt man die Lebensgemeinschaft aller in einem Biotop lebenden Lebewesen.

Ökosystem nennt man die Summe aus einem Biotop und einer darin lebenden Biozönose.

Umweltfaktoren, Ökofaktoren oder ökologische Faktoren nennen Ökologen lebende (biotische Umweltfaktoren) oder nicht lebende (abiotische Umweltfaktoren) Umwelteinflüsse auf Lebewesen in Ökosystemen.

Biotische Umweltfaktoren sind von Lebewesen ausgehende Einflüsse auf andere Lebewesen, wobei mal Beziehungen zwischen Spezies gemeint sind und mal Wechselwirkungen zwischen Individuen, welche unterschiedlichen oder der selben Art angehören können. Logischer ist eine Beschränkung auf die Betrachtung der Wechselwirkungen zwischen Spezies, weil es generell in der Ökologie nicht um Beziehungen zwischen Individuen, sondern um Wechselwirkungen zwischen Spezies geht.

Ökologische Nische nennt man die Summe aller abiotischen und biotischen Umweltfaktoren, an die sich eine Spezies angepasst hat.

Abgeschlossenes System nennt man ein System, das mit seiner Umgebung nicht wechselwirkt und weder Energie, noch Informationen oder Stoffe austauscht. Im Gegensatz dazu tauscht ein offenes System Energie und/oder Stoffe mit seiner Umgebung aus.

Es folgen einige Fotos von einheimischen Vögeln, die man kennen sollte.

Amsel
Roland Heynkes, CC BY-NC-SA 4.0

Blaumeise
Roland Heynkes, CC BY-NC-SA 4.0

Ringeltaube
Roland Heynkes, CC BY-NC-SA 4.0

Maeusebussard
Roland Heynkes, CC BY-NC-SA 4.0

Saatkrähe
Roland Heynkes, CC BY-NC-SA 4.0

Stieglitz
Roland Heynkes, CC BY-NC-SA 4.0

Ökosysteme findet man nicht nur in Wald und Meer, sondern wir selbst enthalten verschiedene Ökosysteme in und auf unseren Körpern. Man kann den Menschen auch als Multisymbiose betrachten. Was wir darüber lernen, findet sich im Lerntext: "Mikroorganismen".

buchunabhängige Lerntexte

Lernmodule

meine Biologieseite

Kommentare und Kritik von Fachleuten, Lernenden und deren Eltern sind jederzeit willkommen.

Roland Heynkes, CC BY-SA-3.0 DE