LERNZETTEL
BIOLOGIE ABITUR
- 2023 -
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, INHALTSVERZEICHNIS
1. ÖKOLOGIE ..............................................................................................................................................3
1.1 Abiotische Umweltfaktoren ..............................................................................................................3
1.2 Biotische Umweltfaktoren .................................................................................................................5
1.3 Räuber-Beute-Beziehungen ..............................................................................................................8
1.4 Populationsökologie..........................................................................................................................9
1.5 Schädlingsbekämpfung....................................................................................................................10
1.6 Systemökologie ...............................................................................................................................11
2. EVOLUTION ..........................................................................................................................................15
2.1 Entwicklung des Evolutionsgedankens ............................................................................................15
2.2 Evolutionsfaktoren verändern Arten ...............................................................................................16
2.3 Hinweise für die Evolutionstheorie .................................................................................................19
2.4 Evolution des Menschen .................................................................................................................23
3. ZELLBIOLOGIE/STOFFWECHSELPHYSIOLOGIE ........................................................................................27
3.1 Aufbau und Funktion der Zelle ........................................................................................................27
3.2 Entwicklung von Zellen ...................................................................................................................28
4. GENETIK ...............................................................................................................................................30
4.1 Molekulargenetik ............................................................................................................................30
4.2 Aspekte der Gentechnik und Biotechnologie ..................................................................................33
4.3 Klassische Genetik ...........................................................................................................................35
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, 1. ÖKOLOGIE
1.1 ABIOTISCHE UMWELTFAKTOREN
Einwirkung der unbelebten Natur, z.B. Klima, Atmosphäre, Wasser, Wärme, Temperatur, Licht, Strömung,
Salinität, Konzentration an Nährsalzen und anderen chemischen Stoffen
TOLERANZ UND REAKTIONSNORMEN, PHYSIOLOGISCHE UND ÖKOLOGISCHE POTENZ
Physiologische Potenz (s. Ökologische Fundamentalnische [Seite 7])
• Toleranzbereich in Bezug auf einen Faktor ohne Konkurrenz
• optimale Laborbedingungen, die unter realen Bedingungen nicht zu finden sind
• Art wird im gesamten (und für sie maximalen) Toleranzbereich zu finden sein, weil es keine
Konkurrenzarten gibt
Ökologische Potenz (s. Ökologische Realnische [Seite 7])
• tatsächlicher Toleranzbereich in Bezug auf einen Faktor und im
direkten Wettbewerb zu anderen Arten
• Die Art wird in der Regel nie im gesamten Toleranzbereich ihrer
ökologischen Potenz zu finden sein, weil die ökologische Potenz
anderer Arten bei gewissen Umweltfaktoren höher ist
• Die ökologische Potenz entspricht daher einer
natürlichen/tatsächlichen Potenz unter realen Bedingungen
UMWELTFAKTOR TEMPERATUR
Einflüsse der Temperatur auf Tiere und Pflanzen
• Pflanzen:
◦ Laubabfall bei Wassermangel bzw. hohen Temperaturen/Fotosynthese, biologische
Oxidation/Keimung, Fruchtbildung, Samenreifung/Blütenbildung
◦ Frühblüher: haben Zwiebeln an Wurzel (Nährstoffspeicherung) → Wärme erwärmt Boden um
Frühblüher herum → biologische Oxidation → Energie und Wärme
• gleichwarme Tiere:
◦ Körpertemperatur wird konstant gehalten → Ausgleich des Wärmeverlustes →
Körpertemperatur/Aktivität unabhängig von Schwankungen der Außentemperatur (endotherm)
◦ homoiotherm/endotherm → wärmeisolierendes Haar- oder Federkleid, Speckschicht, hohe
Stoffwechselaktivität (Steuerung durch ein Regulationszentrum im Gehirn)
◦ Vorteil: auch in kalten Regionen lebensfähig; Nachteil: hoher Energiebedarf
• wechselwarme Tiere:
◦ Körpertemperatur passt sich der Umgebungstemperatur an → Abhängigkeit (ekotherm)
◦ Temperaturschwankungen im Wasser geringer als an Land (Lufttemperaturschwankung höher)
◦ physiologische Angepasstheit einiger Reptilien
◦ Vorteil: niedriger Energiebedarf in Form von ATP
◦ Nachteil: schlechte Aktionsbereitschaft/Einschränkung der Lebensräume/leichte Beute
• Winterstarre
◦ ekotherme Lebewesen (z.B. Eidechsen, Schlangen, Kröten, Insekten)
◦ Stoffwechsel sinkt auf Minimum ab/reduzierte Atem- und Herzfrequenz/leben von Fettreserven
• Winterruhe
◦ Säugetiere (z.B. Eichhörnchen, Dachse, Braunbären)
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, ◦ Nahrungsvorräte werden im Herbst gesammelt → kaum Fettreserven
◦ Ruhe, ohne den Stoffwechsel deutlich herunterzufahren
• Winterschlaf
◦ Säugetiere (z.B. Igel, Feldhamster, Fledermäuse, Siebenschläfer)
◦ sinkende Körpertemperatur, Atem- und Herzfrequenz
◦ Reduktion des Stoffwechsels → sinkender Energiebedarf (wird Temperaturminimum
unterschritten, wachen die Tiere auf und suchen einen wärmeren Ort)
Ökogeografische Regel
• Bergmannsche Regel
◦ Individuen einer Art sind in kalten Gebieten meist größer als in warmen
◦ Größere Tiere haben im Verhältnis zum Volumen eine geringere Oberfläche (geringerer
Wärmeverlust, weniger Energieaufwand)
• Allensche Regel
◦ Körperanhängsel (Ohren, Extremitäten) bei Tieren einer Art sind in kälteren Gebieten kleiner als in
warmen → große relative Oberfläche → kühlen leichter aus
◦ Tiere in warmen Gebieten können überschüssige Körperwärme leichter an die Umgebung abgeben
• Glogersche Regel
◦ Arte in Gebieten mit höherer Sonneneinstrahlung haben eine dunklere Pigmentierung der Haut als
Artverwandte in Gebieten mit weniger Sonneneinstrahlung
• Hessesche Regel
◦ endotherme Tiere (Vögel, Säugetiere) entwickeln in kälteren Klimaten ein größeres Herzgewicht
und -volumen als Artgenossen in wärmeren Regionen; Ursache: gesteigerte Stoffwechselleistung
zur Aufrechterhaltung der Körpertemperatur als Anpassung
• Oberflächenregel
◦ Stoffwechselrate nimmt bei abnehmender Größe der Tiere zu; große Tiere brauchen weniger
Energie pro Kilogramm
RGT-Regel
• Beziehung zwischen Temperatur und Lebensprozessen
• Temperaturerhöhung von 10°C → Stoffwechselprozesse beschleunigen sich um das 2- bis 3-fache
UMWELTFAKTOR WASSER
Einflüsse des Wassers auf Tiere und Pflanzen
• Wasserpflanzen, Feuchtpflanzen, Trockenpflanzen
• Aufbau der Blätter beeinflusst den Wasserbedarf einer Pflanze
• Wasserverlust durch Verdunstung an der Körperoberfläche (schwitzen)
• Ausgleich durch Trinken, Wassergehalt der Nahrung, Wasseraufnahme über die Haut, Wassersynthese
bei der Zellatmung
• der Eisbär nimmt im Winter kein Wasser zu sich, ernährt sich nur von Fettreserven
Wasserhaushalt, Angepasstheiten an Standorte (Pflanzen)
Hydrophyt Xerophyt
• Wasserpflanzen • Trockenpflanzen
• kein Verdunstungsschutz • Verdunstungsschutz: sehr kleine Blätter,
Dornen, verdickte Cuticula, eingesenkte
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, • Luft kann in den Blättern gespeichert werden Spaltöffnungen, mehrschichtige Epidermis
• Spaltöffnungen auf der Blattoberseite • Wasserspeicherung in der Sprossachse
• keine Epidermis, kaum ausgebildete Wurzeln • verzweigtes, tiefes Wurzelsystem
Mesophyt Hygrophyt
• Wechselfeuchtpflanzen • Feuchtpflanzen
• Winterüberdauerung durch Blattabwurf • geringe Verdunstung: große Blattfläche, sehr
• mäßig dicke Cuticula, einreihiges dünne Cuticula, viele Spaltöffnungen
Palisadengewebe, lockeres Schwammgewebe erleichtern Wasserabgabe (aktive
Wasserausscheidung)
UMWELTFAKTOR LICHT
Einflüsse des Lichts auf Tiere und Pflanzen
• beschleunigt Wachstum, aktiviert den Stoffwechsel und dient zur Orientierung
• Einfluss auf Tiere
◦ Lichtintensität: steuert Aktivierung
◦ Tageslänge/Lichtdauer: Saisondimorphismus, Laichverhalten, Vogeluhr
◦ Lichtrichtung: Sonnenstand dient der Orientierung (Vogelzug, Bienen)
◦ UV-Licht: Pigmentierungsgrad, Fell, Federn
• Einfluss auf Pflanzen
◦ Fotosynthese (Sonnenpflanzen, Halbschattenpflanzen, Schattenpflanzen) → Angewiesenheit
◦ Sonnen- und Schattenblätter → Pflanzen wachsen dem Licht entgegen (positiver Fototropismus)
◦ Lichtintensität: Stellung der Blätter, Blattaufbau, Gedeihfaktor
◦ Tageslänge/Lichtdauer: Blütenbildung, Entwicklungsprozesse (Fotoperiodizität)
◦ UV-Licht: Blattfärbung, Blattaufbau, Blattstellung
◦ Langtagpflanzen: blühen nur bei einer Belichtungszeit von über 12 Stunden (kritische Tageslänge)
z.B. Getreide, Salat, Zuckerrübe
◦ Kurztagpflanzen: bilden die Blüten bei einer Belichtung unter der kritischen Tageslänge, z.B. Mais,
Hirse, Chrysanthemen
◦ Tagneutrale: auf die Blütenbildung hat die Tageslänge keinen Einfluss, z.B. Sonnenblume,
Hirtentäschel
MINIMUMGESETZ DER WIRKUNGSFAKTOREN
Definition
• Wachstum von Pflanzen ist durch die im Verhältnis knappste Ressource (Nährstoffe, Wasser, Licht etc.)
eingeschränkt → Minimumfaktor → andere Ressourcen können dies nicht ausgleichen
• Das Minimumgesetz ist u.a. eine wichtige Grundlage bei der Düngung.
• „Minimum-Tonne“: Tonne mit unterschiedlich langen Dauben lässt sich nur bis zur Höhe der kürzesten
Daube füllen → Organismus kann sich nur so weit entwickeln, wie es die knappste Ressource erlaubt
1.2 BIOTISCHE UMWELFAKTOREN
Konkurrenz, Räuber-Beute, Parasitismus, Symbiose, Krankheitserreger, Nahrungsbeziehungen, Partner
INTRASPEZIFISCHE BEZIEHUNGEN
Schlafverband (z.B. Fledermäuse, Krähen)
• anonymer Verband, Tiere übernachten gemeinsam
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, • Ausnutzung geringen Platzes, Schutz vor Feinden, gegenseitige Wärme
Überwinterungsgesellschaft (z.B. Kröten, Kriechtiere)
• Artgenossen überwintern gemeinsam
Fraßgemeinschaft (z.B. Schmetterlingsraupen, Heuschrecken)
• Tiere treffen sich zur gemeinsamen Nahrungsaufnahme → Artgenossenstimmung, Schutz vor Feinden
Jagdgesellschaft (z.B. Pelikane, Delphine, Wölfe)
• gemeinsames Jagen, um größere Beutetiere zu erlegen (bessere Fangergebnisse/schnellere Jagd)
Wandergesellschaft (z.B. Zugvögel, Antilopen)
• Verband, um weite Strecken zurückzulegen; gemeinsame Überwinterung, Nahrungssuche, Brut
• Wegfindung, Hilfe für schwächere Tiere, aerodynamisch
Fortpflanzungs- und Brutgesellschaften (z.B. Pelzrobben, Pinguine, Möwen)
• nur zur Fortpflanzung zusammen; gemeinsamer Kindergarten
• optimale Versorgung, Schutz der Schwachen
Tiergesellschaft/Familienverband (z.B. Affen, Elefanten, Erdmännchen)
• länger anhaltende Gemeinschaftsbeziehung mit persönlicher Bindung und Rangordnung
• soziale Bindung, Hilfe bei der Aufzucht
Tierstaat (z.B. Ameisen, Wespen, Bienen)
• gemeinsames Zusammenleben von Artgenossen
• Arbeitsteilung und Geruchserkennung → Spezialisierung
Intraspezifische Konkurrenz
• Wettbewerb zwischen Individuen einer Art um biotische und abiotische Faktoren (Raum, Nahrung,
Partner) → Gedrängefaktor
• Regulation durch: Revierbildung und Rangordnungsverhalten → Verminderung der Konkurrenz
INTERSPEZIFISCHE BEZIEHUNGEN
Interspezifische Konkurrenz
• Konkurrenz-Ausschluss-Prinzip
◦ wenn zwei konkurrierende Arten gleiche Umweltansprüche haben, ist die Möglichkeit, dass beide
nebeneinander im gleichen Biotop existieren, sehr gering
→ die konkurrenzstärkere Art wird die andere verdrängen
• Konkurrenzvermeidung
◦ eine der konkurrierenden Arten entwickelt neue Ansprüche, die nicht mehr mit denen der anderen
Art konkurrieren
Vergesellschaftungsformen
• Symbiose
◦ artfremde Interaktion mit beidseitigem Nutzen
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