BioTOP 4, Schulbuch

BioTOP 4

BioTOP 4, Schulbuch + E-Book Schulbuchnummer: 225285 BioTOP 4, Schulbuch E-Book Solo Schulbuchnummer: 225287 Mit Bescheid des Bundesministeriums für Bildung vom 9. Dezember 2025, GZ 2024-0.737.863, gemäß § 14 Abs. 2 und 5 des Schulunterrichtsgesetzes, BGBl. Nr. 472/86, und gemäß den derzeit geltenden Lehrplänen als für den Unterrichtsgebrauch für die 4. Klasse an Mittelschulen im Unterrichtsgegenstand Biologie und Umweltbildung (Lehrplan 2023) und für die 4. Klasse an allgemein bildenden höheren Schulen – Unterstufe im Unterrichtsgegenstand Biologie und Umweltbildung (Lehrplan 2023) geeignet erklärt. Dieses Werk wurde auf der Grundlage eines zielorientierten Lehrplans verfasst. Konkretisierung, Gewichtung und Umsetzung der Inhalte erfolgen durch die Lehrerinnen und Lehrer. Liebe Schülerin, lieber Schüler, du bekommst dieses Schulbuch von der Republik Österreich für deine Ausbildung. Bücher helfen nicht nur beim Lernen, sondern sind auch Freunde fürs Leben. Kopierverbot Wir weisen darauf hin, dass das Kopieren zum Schulgebrauch aus diesem Buch verboten ist – § 42 Abs. 6 Urheberrechtsgesetz: „Die Befugnis zur Vervielfältigung zum eigenen Schulgebrauch gilt nicht für Werke, die ihrer Beschaffenheit und Bezeichnung nach zum Schul- oder Unterrichtsgebrauch bestimmt sind.“ Umschlagbild: David Jakes / Getty Images - iStockphoto Illustrationen: Michel Fleck, Wien: Seiten: 6.1; 6.2; 7.3; 7.4; 8.1; 8.2; 9.1; 10.1; 10.2; 12.2; 13.4; 14.1; 16.1; 17.4; 17.5; 18.1; 19.1; 20.2; 22.A2; 30.1; 30.2; 31.5; 32.1; 32.2; 33.3; 36.1; 38.2; 40.1; 44.2; 44.3; 45.4; 46.2; 46.3; 46.4; 47.5; 50.1; 51.5; 54.A2; 59.6; Rebecca Meyer, Wachtberg: Seiten: 65.6; 76.4; 111.5; Adam Silye, Wien: Seite: 68.3; 68.4; 1. Auflage (Druck 0001) © Österreichischer Bundesverlag Schulbuch GmbH & Co. KG, Wien 2026 www.oebv.at Alle Rechte vorbehalten. Jede Art der Vervielfältigung, auch auszugsweise, gesetzlich verboten. Redaktion: Marion Heszle, Wien; Patricia Dolejsi, Wien Herstellung: Oliver Stolz, Wien Umschlaggestaltung: Visuelle Lebensfreude, Bodem + Sötebier GbR, Hannover Layout: Visuelle Lebensfreude, Bodem + Sötebier GbR, Hannover Satz: Arnold & Domnick GbR, Leipzig Druck: Ferdinand Berger & Söhne GmbH, Horn ISBN 978-3-209-11540-9 (BioTOP SB 4 + E-Book) ISBN 978-3-209-12862-1 (BioTOP SB 4 E-Book Solo) Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

www.oebv.at Susanna Jilka Sabine Lasinger Sabrina Mašek 4 BioTOP Hol dir die Quiz-App zum Schulbuch im App-Store (iOS) oder Google Play-Store (Android)! Wähle in der App dein Buch aus, gib den Gratis-Code biot4 ein und los geht’s! www.esquirrel.at Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

113 Weitere Maßnahmen gegen Hitze und schlechte Luft Grünanlagen wie Parks, kleine Gärten oder Blumeninseln verbessern die Luft und sorgen für ein angenehmes Klima ( B 4). Sie filtern Staub, binden CO2 und setzen Sauerstoff frei. Menschen genießen die Sonne oder den Schatten und beobachten die Tiere der Stadt (siehe Seite 116–117). Kleine Teiche oder Springbrunnen sorgen durch die Verdunstung für zusätzliche Kühlung. Kühlung bringt auch eine Fassadenbegrünung, zB durch die Mauerkatze ( B 2, Seite 114). Damit wird verhindert, dass die Hauswände Wärme speichern und sie in der Nacht abstrahlen. ( B 5). Außerdem filtern die Pflanzen auch hier Staub und CO2. Ebenfalls wirksam sind Pflanzen auf Fensterbrettern, Balkonen und Dachterrassen. Fassaden, Dachböden und Keller sollten gedämmt sein, um im Winter Heizkosten zu sparen. Eine Maßnahme gegen die Bodenversiegelung auf Parkplätzen ist zB die Verwendung von Pflastersteinen, die das Wasser durchlassen ( B 6). B 5 Balkon- und Fassadenbegrünung Auf Seite 9 hast du gelernt, wie du einen Versuch durchführst. Nun geht es darum, deine Ergebnisse zu präsentieren. Du kannst dies in einem Textverarbeitungs oder Präsentationsprogramm machen. Die nötigen Schritte sind: • Sammle deine Ergebnisse und sortiere sie. Erstelle Grafiken oder Tabellen. Beschrifte deine Darstellungen genau (Titel, x und y Achse, Maßeinheiten, evtl. Datum Uhrzeit, …) • Formuliere eine Einleitung. Beschreibe darin deine Forschungsfrage: Was hast du erforscht? • Welche Vermutung hattest du zum Ergebnis deiner Forschung? • Beschreibe nun die Durchführung: Wie hast du den Versuch aufgebaut? Wo hast du geforscht? Welche Geräte hast du verwendet? Welche Variablen gab es? Wie viele Versuchswiederholungen hast du gemacht? (Ein genaues Protokoll hilft dir!) • Fasse deine gesamten Forschungsergebnisse übersichtlich in Grafiken und Tabellen zusammen. • Beantworte die Forschungsfrage. Nimm Stellung zu deiner Vermutung. Hat sie sich bewahrheitet oder nicht? • Du kannst deine Ergebnisse mit denen anderer Forschenden vergleichen. Falls sie unterschiedlich sind, nenne mögliche Gründe. • Du kannst auch beschreiben, welche weiteren Versuche neue Erkenntnisse zu deiner Forschungsfrage bringen könnten. Methode Forschungsergebnisse präsentieren Zusammenfassung Stadtplanung dient dazu, die Bedürfnisse von Menschen in der Stadt nach Wohn und Arbeitsräumen, Ausbildungsstätten, Geschäften und medizinischer Versorgung zu erfüllen. Dabei ist auf nachhaltiges Bauen, Maßnahmen gegen den Klimawandel und eine Verbesserung oder Erhaltung der Lebensqualität zu achten. B 6 Wasserdurchlässige Pflastersteine wirken gegen die Bodenversiegelung. 1 Bewerte deine Schule in Hinblick auf ihre Klimafreundlichkeit. Finde Folgendes heraus: Woher kommt der Strom? Gibt es Photovoltaikanlagen? Wie wird das Warmwasser bereitet? Gibt es eine Solartherme? Wird mit Gas geheizt, mit Strom oder mit Fernwärme? Sind die Fassaden gedämmt? Ist der Schulhof asphaltiert? Gibt es außerhalb der Schule oder in der Schule Pflanzen? 2 Notiere mögliche Schritte zur Verbesserung der Luftqualität deiner Schule und zur Senkung des CO2 Ausstoßes. 3 Präsentiere deine Forschungsergebnisse von Aufgabe 1 von Mach mit auf Seite 111. Mach mit ZL eu bdei ne s er amu mB uSctha d t 87 Mehr Ertrag durch Pflanzenzucht Nutzpflanzen sind meistens durch Zucht aus Wildpflanzen entstanden. Bei der Zucht wurden einige Eigenschaften der Pflanzen gezielt verändert (siehe Seite 52). Dies geschah zB dadurch, dass man Pflanzen, die zufällig über die gewünschten Eigenschaften verfügten, vermehrte. Die Körner der Wildgetreide fielen von den Pflanzen zu Boden, sobald sie reif waren – man musste sie mühsam mit der Hand aufsammeln. Also säte der Mensch die Samen von einzelnen Pflanzen, bei denen sie im reifen Zustand nicht herausfielen. Die Samenkörner heutiger Getreidesorten bleiben im Fruchtstand (in der Ähre) und können maschinell herausgelöst werden ( B 5). Auch die Reifezeit des Getreides und anderer Pflanzen wurde verkürzt, also die Zeit, die eine Pflanze zu ihrer Entwicklung braucht. Der Ertrag wurde durch die Züchtung größerer Pflanzen oder Früchte gesteigert, zB bei der Zwetschge (Urform: Schlehe,  B 6). Auch auf Abwechslung wurde bei der Zucht Wert gelegt, zB durch verschieden schmeckende Apfelsorten oder Kohlarten, bei denen unterschiedliche Pflanzenteile verwendet werden ( B 7). Bei anderen Pflanzen wurden enthaltenen Gift- und Bitterstoffe oder die Anzahl der Samen verringert. Massentierhaltung verursacht Tierleid Um viel Fleisch zu produzieren, werden Tiere oft unter qualvollen Bedingungen gehalten und mit gentechnisch verändertem Soja aus Südamerika gemästet. Auf viel zu engem Raum sind sie aneinandergedrängt. Das verursacht Stress und führt zu Aggression. Die Tiere verletzen einander. Um das zu verhindern, werden Hühnerküken die Schnäbel und Ferkeln die Eckzähne gekürzt. Schweine werden in zu kleinen Ställen zusammengepfercht und verletzen sich und andere Tiere (siehe Seiten 98–99). Auf engem Raum können sich Krankheiten leichter ausbreiten. Um eine weitere Ausbreitung zu verhindern, müssen oft hunderte Tiere getötet werden. Achtsamer Konsum Jährlich landet in Österreich 1 Million Tonnen Lebensmittel im Müll, davon werden 58 % in privaten Haushalten weggeworfen. Diese Lebensmittel wurden aufwändig, kosten und zeitintensiv hergestellt. Vieles davon war noch genießbar – das Mindesthaltbarkeitsdatum (im Gegensatz zum Verbrauchsdatum) kann bei zahlreichen Produkten überschritten werden – teilweise sehr lange. B 5 Mähdrescher auf einem Weizenfeld B 6 Schlehen (links), Zwetschgen (rechts) B 7 Verschiedene Kohlarten Zusammenfassung Die Weltbevölkerung steigt stetig – die Versorgung mit Nahrung ist ein globales Thema. Die Folgen sind der Einsatz von Kunstdünger und chemischen Spritzmitteln, die Rodung von Regenwäldern und qualvolle Massentierhaltung. Achtsamer Konsum ist ein Beitrag zum Schutz der Erde und des Klimas. 1 Recherchiere den Bodenbedarf und den Wasserbedarf für die Herstellung von 1 kg Kartoffeln (berechnet aus dem Ertrag pro m2). Vergleiche das mit der Herstellung von 1 kg Rindfleisch. 2 Notiere in einer Tabelle die Pflanzen, die du an einem Tag isst, und (wenn möglich) ihren Herkunftsort. Auch Knabbereien und Süßigkeiten enthalten Pflanzen! 3 Jemand postet: „Ich esse nur das, was es vor 10 000 Jahren schon gab. Alles andere ist ungesund.” Verfasse eine Antwort, ergänze sie durch ein Foto. Mach mit ZL au nd i ewsier tms c Bh au fcth 75 Moore und andere Feuchtgebiete Moore sind nasse Lebensräume, in denen kein Abbau toter Biomasse stattfindet ( B 5). Daher wird auch kein CO2 freigesetzt. Weltweit besteht nur etwa 3 % der Bodenfläche aus Mooren. In diesen Mooren ist aber doppelt so viel Kohlenstoffdioxid gespeichert wie in allen Wäldern der Erde, obwohl die Wälder mit 27 % die neunfache Fläche einnehmen. Moore werden zur Gewinnung von Torferde abgebaut. Um Flächen für die Landwirtschaft zu gewinnen, werden Moore und andere Feuchtgebiete trockengelegt. Dann setzt der Abbau durch Destruenten ein und große Mengen CO2 gelangen in die Atmosphäre. Außerdem sind Moore und andere Feuchtgebiete Lebensräume für zahlreiche seltene Tier- und Pflanzenarten, die in keinem anderen Biotop vorkommen. Moore speichern große Wassermengen, die sie dann langsam an die Umgebung abgeben. So dienen sie als natürlicher Schutz vor Hochwasser. Der Schutz und die Erhaltung von Feuchtgebieten ist ein wichtiger Beitrag zum Arten- und Klimaschutz. Permafrostboden Wenn weltweit Eismassen am Festland (Gletscher, Nord-, Südpol) schmelzen, taut auch der darunterliegende Boden auf ( B 6). Man spricht von Permafrostboden, wenn Boden permanent (= andauernd) mindestens zwei Jahre lang gefroren ist. Im gefrorenen Boden können keine Abbauprozesse stattfinden. Die Permafrostböden der Erde speichern doppelt so viel CO2, wie in der gesamten Erdatmosphäre enthalten ist. Die Klimaerwärmung führt dazu, dass sich auch der Boden erwärmt und CO2 freisetzt, was wiederum den Klimawandel verstärkt. Meere Durch die höhere CO2-Konzentration der Atmosphäre nehmen die Meere mehr CO2 auf, denn es gibt an der Oberfläche einen steten Austausch mit der Luft (siehe Seite 76). Dadurch sinkt der pH-Wert und das Wasser wird sauer. Auch der Sauerstoffgehalt sinkt. Lebewesen, die die veränderten Bedingungen nicht ertragen, verschwinden. Korallenriffe sterben und mit ihnen alle Lebewesen, die diese kostbaren Biotope besiedeln ( B 7). Algen produzieren 70 % des Sauerstoffs in der Atmosphäre und binden entsprechend viel CO2 – der Schutz der Meere ist für uns überlebensnotwendig! B 5 Moore speichern mehr CO2 als Wälder. B 6 Wenn Gletscher schmelzen, taut Permafrostboden auf. Zusammenfassung Tropische Regenwälder, Grünflächen, Moore und Feuchtgebiete, Permafrostböden und Meere speichern viel CO2. Ihre Zerstörung beschleunigt den Klimawandel. B 7 Ein totes Korallenriff 1 Formuliere eine klimaschonende Kaufempfehlung. Suche in einem Supermarkt nach Produkten, in denen Palmöl enthalten ist. Mach Fotos von der Verpackung und von den Inhaltsstoffen. Suche auch nach alternativen Produkte ohne Palmöl und fotografiere sie. 2 Jemand postet in einem sozialen Medium: „Rindfleisch aus Südamerika ist gesund! Die Tiere grasen auf großen natürlichen Weiden, daher wird die Umwelt geschont.“ Schreibe einen Kommentar. Suche im Internet (#Rindfleisch, #Amazonas) nach Quellen, die du zitieren kannst. Mach mit ZKul i md iaews eamn dBeul c h 59 Becken und Wirbelsäule sind für den aufrechten Gang geformt. Das Hinterhauptsloch liegt in der Mitte der Schädelbasis. Somit kann der Schädel aufgerichtet getragen werden. Schimpansen, die in den Wäldern Afrikas beheimatet sind, müssen an das Leben in den Bäumen angepasst sein. Die große Zehe und der Daumen können die anderen Zehen und die anderen Finger berühren. Daher können sie nicht nur mit den Fingern, sondern auch mit den Zehen greifen. Die Arme sind länger als die Beine. Am Boden bewegen sich die Schimpansen zumeist auf allen Vieren fort. Das Becken muss nicht ständig das Gewicht der inneren Organe tragen und ist daher lang und schmal. Der Mensch gebraucht seine Hände als Greifwerkzeuge. Seine große Zehe ist aber nicht so beweglich wie beim Schimpansen. Deutliche Unterschiede zeigen sich, wenn man die Schädel des Schimpansen und des Menschen miteinander vergleicht ( B 6). Der Schädel des Schimpansen besitzt eine deutliche Schnauze. Die Augen sind durch Oberaugenwülste vor Verletzungen geschützt. Der Gehirnschädel fasst ein Volumen von etwa 350 cm3. Die Kiefer des Schimpansen haben stark entwickelte Eckzähne. Beim heutigen Menschen ragt die Stirn hingegen gerade empor. Die Augen werden nicht mehr durch Oberaugenwülste geschützt. Der Gehirnschädel ist stark ausgebildet und umgibt das rund 1 300 bis 1 450 cm3 große Gehirn. Die Eckzähne des Menschen sind nicht größer als andere Zähne. Kommunikation von Mensch und Schimpanse Der Mensch hat im Vergleich zur Körpermasse ein großes Gehirn. Es bildet die Grundlage für die typisch menschlichen Fähigkeiten. In der langen Kindheit erlernen wir viele Fertigkeiten, die uns unser weiteres Leben erleichtern. Wir besitzen eine besondere Lernfähigkeit. Ohne diese wäre es den Menschen nie möglich gewesen, Werkzeuge gezielt zu erschaffen und einzusetzen. Wir können uns mit Worten verständigen. Dies verbessert unsere Fähigkeit, mit anderen Menschen zusammenzuleben. Schimpansen verständigen sich untereinander durch ausgeprägte Laute, Bewegungen und Zeichen (Gestik) und Veränderungen des Gesichts (Mimik). Zur deutlichen Sprache sind sie aufgrund der Lage ihres Kehlkopfes nicht fähig. Es konnte jedoch nachgewiesen werden, dass Schimpansen eine Verständigung mit Symbolen erlernen können. B 5 Orang-Utans Schimpanse Mensch B 6 Schädel von Schimpanse und Mensch im Vergleich (Schema) Zusammenfassung Menschen und Menschenaffen haben gemeinsame Vorfahren. Der nächste Verwandte des Menschen sind Schimpansen und Bonobos. Menschen unterscheiden sich von Affen durch den aufrechten Gang, den Gebrauch von Werkzeug, die Lernfähigkeit und die Sprache. 1 Greife etwas mit deinen nackten Zehen. Begründe die fehlende Notwendigkeit für diese Beweglichkeit. 2 Recherchiere zu Jane Goodall. Suche dazu ein Video, das ihre Forschungsarbeit erklärt. 3 Beschreibe die Unterschiede im Gehirnschädel von Mensch und Schimpanse. Erkläre, wie diese Unterschiede in der Evolution entstanden sind und was sie mit der jeweiligen Lebensweise zu tun haben. Mach mit ZEuntdwieicskelmunBgusgcheschichte Die Themenseiten: Dein Schulbuch für Biologie und Umweltkunde hat sechs große Abschnitte. Jeder Abschnitt hat eine unverwechselbare Leitfarbe: Mensch, Vererbung, Entwicklungsgeschichte des Menschen, Klimawandel, Landwirtschaft, Lebensraum Stadt Jede Doppelseite behandelt ein Thema (zB „Die Funktionen des Nervensystems“). 53 Risiken von transgenen Pflanzen Der Einsatz von gentechnisch veränderten Pflanzen birgt auch Risiken. Es ist daher wichtig, dass ihre natürliche Vermehrung verhindert wird. Die Erbanlagen sollen sich nicht mit Wildpflanzen vermischen. Daher werden die Pflanzen so verändert, dass sie nur unfruchtbare männliche Blüten oder nicht keimfähige Samen ausbilden. Sonst könnten Wildpflanzen zB resistent gegen Herbizide werden, wodurch der ursprüngliche Vorteil wieder verloren geht. Es könnten außerdem neue Pflanzen entstehen, die Auswirkungen auf das Ökosystem haben, indem sie zB schädlich für Nützlinge sind. Der großflächige Einsatz von Herbiziden hat Einfluss auf die natürlich vorkommenden Pflanzenarten. Sie werden durch den Einsatz von Herbiziden in ihrem Wachstum gehemmt. Diese Pflanzen fehlen dann als Nahrungsgrundlage für Insekten und andere Tiere. Verschiedene Länder legen unterschiedliche Maßstäbe für die Unbedenklichkeit fest. In den USA werden gentechnisch veränderte Pflanzen seit 1996 angebaut und verwendet. Weltweit steigen die Anbauflächen jährlich. In Österreich gibt es jedoch ein Anbauverbot für gentechnisch veränderte Pflanzen. Sie dürfen nur zur Forschung angebaut werden. Das wird streng kontrolliert und geschieht in abgeschlossenen Bereichen, zB in Gewächshäusern. Gentechnisch veränderte Produkte können jedoch nach Österreich eingeführt werden, zB gentechnisch veränderte Sojabohnen. Nahrungsmittel, die solche Produkte enthalten, müssen deutlich gekennzeichnet sein. Tierfutter ist häufig gentechnisch verändert. Die Fütterung von Tieren mit gentechnisch verändertem Futter ist für Konsumentinnen und Konsumenten oft nicht erkennbar. Sie muss auf tierischen Produkten nicht gekennzeichnet werden. Umwelt und Gentechnik Die Gentechnik birgt weitreichende Chancen für die Umwelt. Forscherinnen und Forscher arbeiten daran, mit gentechnisch veränderten Mikroorganismen und Pflanzen Umweltprobleme zu lösen. Man hat bereits Bakterien so gentechnisch verändert, dass sie bestimmte Schadstoffe wie Schwermetalle oder giftige Chemikalien abbauen. Außerdem können gentechnisch veränderte Mikroorganismen bei der Reinigung von belasteten Gewässern helfen. Ein weiterer Anwendungsbereich ist die Herstellung von Biokraftstoffen. Dazu wird zB an transgenen Algen geforscht ( B 6). B 5 Goldener Reis ermöglicht es, mehr Vitamin A aufzunehmen. B 6 Algen könnten in Zukunft zur Herstellung von Biokraftstoffen eingesetzt werden. Zusammenfassung Pflanzen werden gezüchtet, um die gewünschten Merkmale zu erhalten. Dies birgt Chancen und Risiken für die Umwelt. In Österreich ist der Anbau von gentechnisch veränderten Pflanzen verboten. 1 Gentechnisch veränderte Pflanzen liefern mehr Ertrag, bilden aber unfruchtbare Samen. Erläutere die Konsequenz für Landwirtinnen und Landwirte. 2 Auf einer Online Plattform siehst du, wie jemand Lebensmittel mit gentechnisch veränderten Inhaltsstoffen zeigt und Panik zu den gesundheitlichen Folgen verbreitet. Verfasse einen Kommentar. Mach mit ZVue rdeirebsuenmg B u c h 9 8 Arbeitsheftseite 4 Für bewusste Handlungen müssen Reize bewusst wahrgenommen werden. Das entscheidet sich im Zwischenhirn. Wenn ein Reiz wichtig und neu ist, wird er in den Bereich für Sehen in der Großhirnrinde weitergeleitet. Verarbeitet wird die Information nicht dort, sondern im Bereich für Entscheidungen. Im für Bewegung zuständigen Teil der Großhirnrinde wird die Bewegung des Schreibens vorbereitet. Über das Rückenmark wird daraufhin ein Impuls an die entsprechenden Muskeln weitergeleitet, die die geplante Bewegung ausführen. Du schreibst die Aufgabe von der Tafel ab. Unser Gehirn ist ständig einer Vielzahl neuer Reize und Eindrücke ausgesetzt. Es filtert diese gezielt, um eine Überforderung zu vermeiden. Was beeinflusst die Reaktionszeit? Die Zeit zwischen dem auftretenden Reiz und der erfolgten Reaktion nennt man Reaktionszeit. Sie kann sehr kurz sein, zB bei den Reflexen. Ein Reflex ist eine rasche, unwillkürliche Reaktion des Nervensystems. Die Reizleitung läuft jetzt über das Rückenmark. Das Gehirn wird nur informiert, zB über einen Schmerzreiz, und ist nicht an der direkten Ausführung des Reflexes beteiligt. Bei oft geübten Handlungen ist die Reaktionszeit ebenfalls kurz. Bei Müdigkeit, Stress, manchen Krankheiten und durch Medikamente wird die Reaktionszeit erheblich verlängert. Die Reizübertragung über die Synapsen kann zB durch beeinträchtigte Freisetzung von Neurotransmittern verlangsamt sein. 5 4 3 2 1 1 1 1 Reizaufnahme und -verarbeitung 2 Bewusste Entscheidung 3 Bewegungsplanung 4 Signalweiterleitung 5 Bewegungsausführung B 4 Ablauf einer bewussten Handlung In der 2. Klasse hast du bereits gelernt, wie man Versuche richtig durchführt: Man überlegt sich eine Forschungsfrage, erstellt eine Hypothese und plant den Versuch. Anschließend führt man den Versuch durch, notiert die Ergebnisse und diskutiert sie. Um Versuchsergebnisse vergleichen zu können, müssen die Bedingungen bei der Durchführung kontrolliert ablaufen: • Variablenkontrolle: Verändere immer nur eine Variable. Darunter versteht man eine Versuchsbedingung. Wenn du einen Versuch zur Reaktionszeit durchführst, kannst du zB die Bedingung „Tageszeit“ verändern, indem du den Versuch morgens und abends durchführst. Alle anderen Variablen müssen gleich bleiben. Wenn du zB am Abend ein schwereres Lineal verwendest, kannst du nicht klar feststellen, wodurch eine mögliche veränderte Reaktionszeit verursacht wurde. • Messwiederholungen: Ein einmaliger durchgeführter Versuch ist nicht aussagekräftig. Führe daher deinen Versuch immer mehrmals durch und vergleiche deine Ergebnisse. Beim Versuch zur Reaktionszeit kannst du die Durchschnittszeit berechnen, um aussagekräftige Ergebnisse zu erhalten. Methode Kontrollierte Versuchsdurchführung Zusammenfassung Nervenzellen leiten die Informationen mithilfe elektrischer Impulse und chemischer Signale durch den Körper. Die Reaktion auf Reize kann willkürlich oder unwillkürlich erfolgen. Die dafür benötigte Zeit nennt man Reaktionszeit. 1 Stelle eine Hypothese zur folgenden Forschungsfrage auf: „Was beeinflusst die Reaktionszeit?“ Plane dazu, welche Variable du kontrolliert, verändern möchtest. 2 Führe den Versuch durch. Du benötigst dazu ein 30 cm langes Lineal. Eine andere Person hält es über deine ausgestreckte Hand zwischen deinen gespreizten Daumen und Zeigefinger. Dabei sollte sich die Null direkt über deinem Daumen befinden. Ohne dich zu warnen, lässt sie oder er das Lineal fallen. Du versuchst, es mit Zeigefinger und Daumen zu greifen. Notiere, bei wie vielen Zentimetern du das Lineal gefangen hast. Führe den Versuch zehnmal durch (Mess Wiederholungen), trage die Werte in eine Tabelle ein und präsentiere deine Forschung (siehe Seite 113). 3 Vergleiche deine Ergebnisse mit anderen und interpretiere sie. Beantworte deine Forschungsfrage. Mach mit Das zentrale Nervensystem muss Informationen in Form von Reizen zu den Körperzellen leiten und es empfängt von dort Signale, die es zurück ans Gehirn leitet. Dafür ist eine schnelle Reizweiterleitung nötig, die auf elektrischen Impulsen und chemischen Signalen basiert. Wie erfolgt die Reizweiterleitung im Nerv? Reize werden in den Nervenzellen als elektrische Impulse übertragen. Vom Zellkörper wandert der Impuls über das Axon zu den Synapsen. Hier erfolgt die Übertragung des Reizes von einer auf die nächste Zelle. Die Synapse ist keine direkte Verbindung, sondern ein Übergangsbereich zwischen Nervenzellen oder zwischen Sinneszelle und Nervenzelle. Die Synapsen sind durch einen feinen Spalt (synaptischer Spalt) von der nächsten Zelle getrennt ( B 1). Hat ein elektrischer Impuls die synaptischen Endknöpfchen erreicht, wird er in ein chemisches Signal (Neurotransmitter) umgewandelt. Dieser Neurotransmitter wandert durch den synaptischen Spalt zur nächsten Zelle. An der Oberfläche der nächsten Zelle löst der Neurotransmitter wieder einen elektrischen Impuls aus. Auf diese Weise können Reize auf eine andere Zelle übertragen werden. Was passiert beim Lernen im Gehirn? Wenn du etwas Neues lernst, werden die Informationen zunächst nur für Sekunden (Ultrakurzzeitgedächtnis) oder Minuten (Kurzzeitgedächtnis) gespeichert. Dabei gibt es vorübergehende Änderungen an der Synapse, zB Abgabe von mehr Neurotransmittern. Damit aber Informationen im Langzeitgedächtnis gespeichert werden, müssen sie meist wiederholt werden. Dann werden neue Verbindungen zwischen Synapsen im Gehirn angelegt. Je häufiger Verbindungen genutzt werden, desto stabiler werden sie. Wenn bestimmte Verbindungen nicht genutzt werden, können sie sich zurückbilden oder ganz abgebaut werden. Das kennt man als Vergessen. Unwillkürliche und willkürliche Verarbeitung von Reizen Das unwillkürliche (vegetative) Nervensystem steuert gemeinsam mit dem Nachhirn lebenswichtige Körperfunktionen wie Herzschlag, Kreislauf, Atmung und Stoffwechselvorgänge ( B 2). Reize wie Berührungen oder Geräusche werden von den Sinnesorganen aufgenommen, in elektrische Signale umgewandelt und zum Rückenmark und Gehirn weitergeleitet. Das Zentralnervensystem löst die Reaktion aus, zB einen Reflex oder die Anpassung des Herzschlags ( B 3). Das willkürliche (somatische) Nervensystem ist für die Steuerung der bewussten Vorgänge wie Bewegungen zuständig ( B 4). Wenn du zB eine Aufgabe an der Tafel siehst, leiten Nervenfasern die Impulse von den Sehsinneszellen zum Rückenmark. Das Rückenmark leitet die elektrischen Impulse an das Gehirn weiter. Synapse Synapse am Axon Synapse am Dendrit Neurotransmitter elektrische chemische elektrische Weiterleitung synaptischer Spalt B 1 Weiterleitung der Impulse an einer Synapse Herzmuskel vorwiegend bewusste Steuerung Willkürliches Nervensystem glatte Muskulatur Skelettmuskulatur vorwiegend unbewusste Steuerung Unwillkürliches Nervensystem B 2 Willkürliches und unwillkürliches Nervensystem B 3 Niesen ist ein Reflex und passiert unwillkürlich. Zusatzmaterial v3b49z ZMuednisecshe m B u c h Funktionen des Nervensystems Die Zusammenfassung zeigt dir das Wichtigste auf einen Blick. Hier findest du Aufgaben zum Erarbeiten, Wiederholen und Festigen des Lernstoffes sowie Versuche und Aufgaben zum Bewerten und Beurteilen von Sachverhalten. Mach mit Dieses Kästchen liefert dir interessante Zusatzinformationen. Weißt du … In diesem Kästchen findest du Anleitungen zur Heranführung an wissenschaftliche Arbeitsweisen. Methode Erste Hilfe ist wichtig! Daher liefert dir dieses Kästchen Hinweise und Ratschläge zur Ersten Hilfe. Erste Hilfe In den verschiedenen Kästchen findest du Aufgaben und zusätzliche Informationen. 2 Wie arbeite ich mit diesem Buch? Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

Zimmerpflanzen selbst vermehren Zimmerpflanzen machen einen Raum nicht nur gemütlich, sie verbessern auch die Luft: Sie nehmen CO2 auf und setzen O2 frei. Außerdem erhöhen sie die Luftfeuchtigkeit, indem sie über ihre Blätter Wasser verdunsten. Viele Zimmerpflanzen kannst du ganz einfach selbst vermehren, nämlich durch Ableger oder Stecklinge. Ableger entstehen durch ungeschlechtliche Vermehrung. Die Sprossachse bildet einen sogenannten Ausläufer, also einen langen Seitentrieb. An dessen Ende entsteht eine neue kleine Pflanze, die in der Erde Wurzeln bildet. Ableger kommen zB bei Erdbeeren, aber auch bei der Grünlilie vor. Du kannst einen Ableger einfach abschneiden und in einen kleinen Blumentopf mit Erde stecken oder in einem Glas mit Wasser die Bildung weiterer Wurzeln anregen. Bei unterirdischen Ausläufern entsteht im Blumentopf eine neue kleine Pflanze, zB beim Glückstaler. Diese kannst du vorsichtig mit ihren Wurzeln ausgraben und in einen neuen Topf setzen oder abschneiden und in einem Glas mit Wasser weiter bewurzeln lassen. Stecklinge gewinnst du, indem du einen Trieb ohne Blüten bzw. Blütenknospen abschneidest. Es sollten etwa 3–6 Blätter daran sein. Je nach Pflanze kannst du den Steckling direkt in die Erde geben (zB vom Geldbaum oder Weihnachtskaktus) oder erst im Wasser bewurzeln lassen zB vom Zebrakraut. Wechsle das Wasser ein bis zweimal pro Woche. 1 Frage bei deinen Verwandten und Bekannten nach, welche Zimmerpflanzen sie besitzen und ob du dir etwas von dieser Pflanze nehmen darfst. Notiere hier die Namen der Zimmerpflanzen: 2 Recherchiere im Internet, wie du diese Pflanzen am besten vermehren kannst. Das geht nicht bei allen Pflanzen, zB von Orchideen kann man keine Ableger machen. Notiere auch die Bedürfnisse der verschiedenen Arten (zB viel oder wenig direkte Sonne, viel oder wenig Wasser, Lichtverhältnisse und benötigte Temperatur im Winter) Grünlilie mit Ablegern Glückstaler mit Jungpflanzen Das Zebrakraut lässt sich leicht vermehren. 1 Trage die gesuchten Begriff ein. Schreibe Umlaute als Umlaute. Das Lösungswort in den violetten Feldern beschreibt Wohngebiete am Rande von Städten, in denen viele Menschen leben. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 Das englische Wort, das sich aus „Rauch“ und „Nebel“ zusammensetzt, beschreibt eine Form der Luftverschmutzung. 2 Diese Vögel sorgen in der Stadt für Probleme. 3 … Verkehrsmittel erleichtert die Fortbewegung in der Stadt. 4 Böden, die mit Asphalt oder Beton bedeckt sind, nennt man … . 5 Regenwasser und Abwässer gelangen in die … 6 Durch … kann man die Müllmenge verringern und wertvolle Rohstoffe durch Recycling wiederverwenden. 7 Auf (13) herrscht oft eine große … 8 Pflanzen und Tiere, die in menschlichen Siedlungen vorkommen, nennt man … . 9 Eine Maßnahme gegen den Klimawandel ist die Verwendung … Energien. 10 Aus Biomüll entsteht durch Kompostierung … 11 Trinkwasser wird aus … gewonnen oder über Wasserleitungen in Städte transportiert. 12 In der Stadt herrscht ein … ähnliches Klima. 13 Unbebaute oder ungenutzte Flächen nennt man … . Auf ihnen gibt es oft eine große (7). 14 Verbrannter Müll wird auf … gelagert. 15 Jährlich fallen in Österreich 1,4 Mio t … an. 16 157000 t von (15) sind …, von denen ein Großteil noch genießbar wären. 2 Notiere Faktoren, die das Klima in der Stadt beeinflussen. 119 118 Zum Thema Das kann ich! Lebensraum Stadt Mit dieser Seite kannst du den Lernstoff des Kapitels wiederholen. Hier findest du oft weitere Informationen und dazu passende Aufgaben. Die Aufgaben: Alle Aufgaben in diesem Buch sind mit Zeichen markiert. Damit weißt du auf einen Blick, um welche Aufgabenart es sich handelt. Wenn du die Aufgaben löst, kannst du selbst überprüfen, was du gut beherrschst und wobei du dir noch schwertust. Untersuchungen, Versuche und aktive Aufgaben sind mit dem Lupensymbol gekennzeichnet. Aufgaben mit diesem Zeichen helfen dir, dein Fachwissen zu festigen und zu erweitern. Bei diesen Aufgaben kannst du Zusammenhänge herstellen, Erklärungen finden und die Ergebnisse deiner Untersuchungen und Versuche darstellen. Diese Aufgaben fordern dich auf, dir eine fachlich begründete Meinung zu unterschiedlichen Themen zu bilden, diese auszudrücken und entsprechende Empfehlungen zu verfassen. Das kann ich! und Zum Thema: Diese Seiten findest du immer am Ende eines Kapitels. BioTOP-Codes – genaue Verweise auf digitales Zusatzmaterial • zahlreiche Arbeitsblätter • Bio-Clips • Rundum-Blicke www.oebv.at 1. Webseite aufrufen Im Schulbuch eingedruckter BioTOP-Code 2. Gib den Code im Suchfeld ein. Zusatzmaterial bq3h5 Online-Code/Fach/ISBN kostenloses Zusatzmaterial 3 Zu diesem Buch Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

Mensch Das Nervensystem 6 Funktionen des Nervensystems 8 Methode: Kontrollierte Versuchsdurchführung 9 Das Hormonsystem 10 Zusammenarbeit des Nerven- und Hormonsystems 12 Gesunderhaltung des Nerven- und Hormonsystems 14 Das Immunsystem 16 Reaktionen des Immunsystems 18 Bakterien und Viren als Krankheitserreger 20 Das kann ich! 22 Zum Thema: Antibiotikaresistenzen 23 Die Pubertät 24 Geschlechtsidentitäten und sexuelle Orientierung 26 Grenzüberschreitungen 28 Die weiblichen Geschlechtsorgane und der Zyklus 30 Die männlichen Geschlechtsorgane 32 Sexualität und Verhütung 34 Sexuell übertragbare Infektionen 36 Die Schwangerschaft 38 Geburt und Entwicklung des Kindes 40 Das kann ich! 42 Zum Thema: Gesundheitsvorsorge und Vorsorgeuntersuchungen 43 Vererbung Grundlagen der Vererbung 44 Weitergabe genetischer Merkmale 46 Genetik des Menschen 48 Gentechnik in der Medizin und Forschung 50 Genetik verändert Pflanzen und Umwelt 52 Das kann ich! 54 Zum Thema: Die Bluterkrankheit (Hämophilie) 55 Entwicklungsgeschichte des Menschen Belege der menschlichen Entwicklung 56 Stammesgeschichte des Menschen 58 Die Entwicklung der ersten Menschen 60 Die Entwicklung des modernen Menschen 62 4 Inhalt Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

Wie der Mensch die Erde prägt 64 Methode: Sketchnotes 65 Das kann ich! 66 Zum Thema: Die Evolution menschlichen Verhaltens 67 Klimawandel Wetter und Klima 68 Klimawandel 70 Folgen des Klimawandels 72 Klimaschutz-Biotope 74 Der Kreislauf des Kohlenstoffs 76 Maßnahmen gegen den Klimawandel 78 Das kann ich! 80 Zum Thema: Fake News & Greenwashing 81 Landwirtschaft Entwicklung der Landwirtschaft 82 Biologische Landwirtschaft 84 Globale Landwirtschaft 86 Kohlenhydrate liefernde Pflanzen – Getreide 88 Kohlenhydrate liefernde Pflanzen – Hackfrüchte 90 Methode: Flussdiagramm 91 Öle und Eiweiß liefernde Pflanzen 92 Gemüse und Obst 94 Rinderzucht und -haltung 96 Schweinezucht und -haltung 98 Geflügelzucht und -haltung 100 Tierische Nahrungsmittel 102 Das kann ich! 104 Zum Thema: Kräuterbeet und Projekt Lebensmittelrettung 105 Lebensraum Stadt Leben in der Stadt 106 Methode: Brainstorming 107 Ökosystem Stadt 108 Unbelebte Faktoren im Lebensraum Stadt 110 Nachhaltige Stadtplanung 112 Methode: Forschungsergebnisse präsentieren 113 Pflanzen in der Stadt 114 Tiere in der Stadt 116 Das kann ich! 118 Zum Thema: Zimmerpflanzen selbst vermehren 119 Register 120 5 Inhalt Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

6 Arbeitsheftseite 3 In der 2. Klasse hast du bereits das Nervensystem als Organsystem kennengelernt. Es arbeitet mit anderen Systemen (zB dem Kreislaufsystem oder den Sinnesorganen) zusammen. Das periphere Nervensystem (PNS; außerhalb des Gehirns und des Rückenmarks) nimmt mithilfe der Sinnesorgane Reize aus dem Körper und der Umwelt auf und steuert innere Organe. Es leitet Reize über Nervenfasern weiter zum Zentralnervensystem (ZNS; Gehirn und Rückenmark). Das Nervensystem kann nicht nur nach seinem Aufbau (seiner Struktur) in peripheres Nervensystem und Zentralnervensystem gegliedert werden, sondern auch nach seiner Funktion in unwillkürliches und willkürliches Nervensystem (siehe Seite 8). Gebildet wird das Nervensystem von Milliarden Nervenzellen. Wie ist eine Nervenzelle aufgebaut? Nervenzellen haben wie andere Zellen im menschlichen Körper einen Zellkern, Zellplasma und eine Zellmembran (siehe BioTOP 2). Sie gehören zu den spezialisierten Zellen. Sie bestehen aus einem Zellkörper und verschiedenen Fortsätzen ( B 1). Am Zellkörper befinden sich viele kurze, baumartig verzweigte Fortsätze, die Dendriten. Die Dendriten nehmen die Informationen in Form von chemischen oder elektrischen Reizen von den Sinneszellen oder von anderen Nervenzellen auf und leiten sie zum Zellkörper der Nervenzelle. Die besondere Form der Nervenzellen mit ihren verzweigten Dendriten ermöglicht die Kommunikation mit zahlreichen anderen Zellen. Vom Zellkörper führt ein langer Fortsatz weg, das Axon. Ein Axon und seine Hüllzellen bilden die Nervenfasern. Sie durchziehen den gesamten Körper als verzweigtes System und verbinden viele Zellen des Körpers mit dem Gehirn. Lange Axone findet man im Rückenmark. Hier können sie bis zu einem Meter lang werden. Das Axon gibt Reize als elektrische Impulse weiter, ähnlich einem Stromkabel. Die Hüllzellen um die Axone lassen sich mit der Kunststoff-Isolierung rund um das Stromkabel vergleichen. Sie schützen das Axon und isolieren es. Außerdem sorgen sie für eine schnelle Weiterleitung von Impulsen (bis zu 120 m/s). Dadurch kann der Körper rasch reagieren. An seinem Ende ist das Axon verzweigt ( B 1). An den Enden der Verzweigungen befinden sich Synapsen (Endknöpfchen). Hier werden die elektrischen Impulse in chemische Signale umgewandelt und über den synaptischen Spalt an andere Nervenzellen oder Muskelzellen weitergeleitet (siehe Seite 8). Mithilfe der Synapsen können sich viele Nervenzellen miteinander zum Nervensystem vernetzen. Wie ist das Gehirn aufgebaut? Das Gehirn besteht aus etwa 14 Milliarden, miteinander verbundenen Nervenzellen. Sie bilden die „Schaltzentrale“ des Körpers, die besonders geschützt werden muss. Drei Hirnhäute umgeben das Gehirn. Gemeinsam mit der dazwischenliegenden Gehirn-Rückenmarksflüssigkeit (Liquor) dämpfen sie Stöße zwischen Gehirn und Schädelknochen ab. Der Liquor dient außerdem dazu, das ZNS mit Nährstoffen zu versorgen und sichert so die Funktion der Nervenzellen. Dendriten Synapsen Axon Zellkern Zellkörper Hüllzellen Dendriten einer anderen Nervenzelle Synapsen der Dendriten Dendriten anderer Nervenzellen B 1 Aufbau einer Nervenzelle 1 2 3 5 7 8 6 9 4 10 B 2 Das Gehirn: 1 – Großhirn, 2 – Balken, 3 – Zwischenhirn, 4 – Zirbeldrüse 5 – Mittelhirn, 6 – Kleinhirn, 7 – Nachhirn, 8 – Rückenmark, 9 – Hirnanhangdrüse, 10 – Hypothalamus Zusatzmaterial v3b2h6 Das Nervensystem Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

7 Das Großhirn macht beim Menschen einen sehr großen Teil des Gehirns aus und ist im Vergleich zu anderen Tieren sehr ausgeprägt ( B 2). Es ist in zwei Hälften, die Hemisphären, unterteilt. Die linke Gehirnhälfte steuert die rechte Körperhälfte und umgekehrt. Die beiden Hemisphären sind durch den Balken verbunden. Er besteht aus vielen, gebündelten Nervenfasern, die den Informationsaustausch und die Zusammenarbeit zwischen den beiden Hemisphären ermöglichen. Die äußere Schicht des Großhirns nennt man Großhirnrinde. Die Falten in der Großhirnrinde vergrößern die Oberfläche des Großhirns, sodass mehr Nervenzellen darin Platz finden. Informationsverarbeitung, Lernen, Wahrnehmung, Gedächtnis und Denken finden mithilfe der Nervenzellen des Großhirns statt. Außerdem gibt es bestimmte Bereiche, in denen sich Nervenzellen zusammenschließen und gemeinsam spezialisierte Aufgaben erfüllen ( B 3). Das Zwischenhirn liegt unterhalb des Balkens. Es steuert die inneren Organe und ist eine wichtige Schaltstelle zwischen den Sinnesorganen und dem Großhirn. Empfindungen wie Hunger und Durst entstehen hier und werden an das Großhirn weitergeleitet. Im Zwischenhirn befindet sich auch das Wach-Schlaf-Zentrum. Die Hypophyse (Hirnanhangdrüse) und die Zirbeldrüse sind zwei Hormondrüsen (siehe Seiten 10–11). Sie liegen beim Zwischenhirn. Das Mittelhirn liegt unterhalb des Zwischenhirns. Es bildet die Hauptschaltzentrale zwischen den Sinnesorganen und den Muskeln. Es steuert zB die Anpassungen der Augen an unterschiedlich weit entfernte Gegenstände und verschiedene Lichtstärken. Das Kleinhirn schließt an das Mittelhirn an. Es steuert die Bewegungen des Körpers und das Gleichgewicht. Informationen aus den Sinnesorganen werden mit Informationen aus den Muskeln abgestimmt. Das ermöglicht die Bewegung im Raum. Das Nachhirn verbindet das Gehirn mit dem Rückenmark. Es kontrolliert unbewusste, lebenserhaltende Vorgänge wie zB Atmung und Herzschlag. Es steuert aber auch wichtige Reflexe wie Husten, Niesen, Erbrechen und Schlucken. Das Rückenmark wird von den Wirbeln der Wirbelsäule geschützt. Es reicht vom Gehirn bis zu den Lendenwirbeln im unteren Rücken. Im Rückenmark befindet sich Liquor zum Schutz und zur Versorgung der Nervenzellen. Zwischen den Wirbeln führen je zwei Nervenstränge vom Rückenmark in den Körper ( B 4). Bewegungen Entscheidungen Sprachproduktion Sinneseindrücke der Haut Seherinnerungen/ räuml. Vorstellung Sehen Sprachverständnis Hören B 3 In der Großhirnrinde sind bestimmte Bereiche für spezialisierte Aufgaben verantwortlich. Wirbel Rückenmark Zentralkanal mit Liquor Bandscheibe Nervenstrang B 4 Schema des Rückenmarks und seiner Lage zwischen den Wirbeln Zusammenfassung Das Nervensystem ist für die Steuerung unseres Körpers verantwortlich. Möglich wird das durch die starke Vernetzung von Nervenzellen. Das Zentralnervensystem wird von Gehirn und Rückenmark gebildet. Das Gehirn wird in Großhirn, Zwischenhirn, Mittelhirn, Kleinhirn und Nachhirn eingeteilt. Das periphere Nervensystem wird von den Nervenfasern außerhalb des Gehirns und des Rückenmarks gebildet. 1 Male mit der linken Hand ein Quadrat und gleichzeitig mit der rechten Hand ein Dreieck. Diskutiere, inwieweit der Balken an dieser Aufgabe beteiligt ist. 2 Interpretiere Abbildung B 3 hinsichtlich möglicher Folgen bei Verletzungen in den jeweiligen Bereichen. 3 „Beim Scooter-Fahren brauche ich keinen Helm. Ich passe eh auf!“ Formuliere eine gesundheitsbewusste Antwort mit Bezug auf den Schutz des Gehirns. Mach mit ZMuednisecshe m B u c h Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

8 Arbeitsheftseite 4 Das zentrale Nervensystem muss Informationen in Form von Reizen zu den Körperzellen leiten und es empfängt von dort Signale, die es zurück ans Gehirn leitet. Dafür ist eine schnelle Reizweiterleitung nötig, die auf elektrischen Impulsen und chemischen Signalen basiert. Wie erfolgt die Reizweiterleitung im Nerv? Reize werden in den Nervenzellen als elektrische Impulse übertragen. Vom Zellkörper wandert der Impuls über das Axon zu den Synapsen. Hier erfolgt die Übertragung des Reizes von einer auf die nächste Zelle. Die Synapse ist keine direkte Verbindung, sondern ein Übergangsbereich zwischen Nervenzellen oder zwischen Sinneszelle und Nervenzelle. Die Synapsen sind durch einen feinen Spalt (synaptischer Spalt) von der nächsten Zelle getrennt ( B 1). Hat ein elektrischer Impuls die synaptischen Endknöpfchen erreicht, wird er in ein chemisches Signal (Neurotransmitter) umgewandelt. Dieser Neurotransmitter wandert durch den synaptischen Spalt zur nächsten Zelle. An der Oberfläche der nächsten Zelle löst der Neurotransmitter wieder einen elektrischen Impuls aus. Auf diese Weise können Reize auf eine andere Zelle übertragen werden. Was passiert beim Lernen im Gehirn? Wenn du etwas Neues lernst, werden die Informationen zunächst nur für Sekunden (Ultrakurzzeitgedächtnis) oder Minuten (Kurzzeitgedächtnis) gespeichert. Dabei gibt es vorübergehende Änderungen an der Synapse, zB Abgabe von mehr Neurotransmittern. Damit aber Informationen im Langzeitgedächtnis gespeichert werden, müssen sie meist wiederholt werden. Dann werden neue Verbindungen zwischen Synapsen im Gehirn angelegt. Je häufiger Verbindungen genutzt werden, desto stabiler werden sie. Wenn bestimmte Verbindungen nicht genutzt werden, können sie sich zurückbilden oder ganz abgebaut werden. Das kennt man als Vergessen. Unwillkürliche und willkürliche Verarbeitung von Reizen Das unwillkürliche (vegetative) Nervensystem steuert gemeinsam mit dem Nachhirn lebenswichtige Körperfunktionen wie Herzschlag, Kreislauf, Atmung und Stoffwechselvorgänge ( B 2). Reize wie Berührungen oder Geräusche werden von den Sinnesorganen aufgenommen, in elektrische Signale umgewandelt und zum Rückenmark und Gehirn weitergeleitet. Das Zentralnervensystem löst die Reaktion aus, zB einen Reflex oder die Anpassung des Herzschlags ( B 3). Das willkürliche (somatische) Nervensystem ist für die Steuerung der bewussten Vorgänge wie Bewegungen zuständig ( B 4). Wenn du zB eine Aufgabe an der Tafel siehst, leiten Nervenfasern die Impulse von den Sehsinneszellen zum Rückenmark. Das Rückenmark leitet die elektrischen Impulse an das Gehirn weiter. Synapse Synapse am Axon Synapse am Dendrit Neurotransmitter elektrische chemische elektrische Weiterleitung synaptischer Spalt B 1 Weiterleitung der Impulse an einer Synapse Herzmuskel vorwiegend bewusste Steuerung Willkürliches Nervensystem glatte Muskulatur Skelettmuskulatur vorwiegend unbewusste Steuerung Unwillkürliches Nervensystem B 2 Willkürliches und unwillkürliches Nervensystem B 3 Niesen ist ein Reflex und passiert unwillkürlich. Zusatzmaterial v3b49z Funktionen des Nervensystems Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

9 Für bewusste Handlungen müssen Reize bewusst wahrgenommen werden. Das entscheidet sich im Zwischenhirn. Wenn ein Reiz wichtig und neu ist, wird er in den Bereich für Sehen in der Großhirnrinde weitergeleitet. Verarbeitet wird die Information nicht dort, sondern im Bereich für Entscheidungen. Im für Bewegung zuständigen Teil der Großhirnrinde wird die Bewegung des Schreibens vorbereitet. Über das Rückenmark wird daraufhin ein Impuls an die entsprechenden Muskeln weitergeleitet, die die geplante Bewegung ausführen. Du schreibst die Aufgabe von der Tafel ab. Unser Gehirn ist ständig einer Vielzahl neuer Reize und Eindrücke ausgesetzt. Es filtert diese gezielt, um eine Überforderung zu vermeiden. Was beeinflusst die Reaktionszeit? Die Zeit zwischen dem auftretenden Reiz und der erfolgten Reaktion nennt man Reaktionszeit. Sie kann sehr kurz sein, zB bei den Reflexen. Ein Reflex ist eine rasche, unwillkürliche Reaktion des Nervensystems. Die Reizleitung läuft jetzt über das Rückenmark. Das Gehirn wird nur informiert, zB über einen Schmerzreiz, und ist nicht an der direkten Ausführung des Reflexes beteiligt. Bei oft geübten Handlungen ist die Reaktionszeit ebenfalls kurz. Bei Müdigkeit, Stress, manchen Krankheiten und durch Medikamente wird die Reaktionszeit erheblich verlängert. Die Reizübertragung über die Synapsen kann zB durch beeinträchtigte Freisetzung von Neurotransmittern verlangsamt sein. 5 4 3 2 1 1 1 1 Reizaufnahme und -verarbeitung 2 Bewusste Entscheidung 3 Bewegungsplanung 4 Signalweiterleitung 5 Bewegungsausführung B 4 Ablauf einer bewussten Handlung In der 2. Klasse hast du bereits gelernt, wie man Versuche richtig durchführt: Man überlegt sich eine Forschungsfrage, erstellt eine Hypothese und plant den Versuch. Anschließend führt man den Versuch durch, notiert die Ergebnisse und diskutiert sie. Um Versuchsergebnisse vergleichen zu können, müssen die Bedingungen bei der Durchführung kontrolliert ablaufen: • Variablenkontrolle: Verändere immer nur eine Variable. Darunter versteht man eine Versuchsbedingung. Wenn du einen Versuch zur Reaktionszeit durchführst, kannst du zB die Bedingung „Tageszeit“ verändern, indem du den Versuch morgens und abends durchführst. Alle anderen Variablen müssen gleich bleiben. Wenn du zB am Abend ein schwereres Lineal verwendest, kannst du nicht klar feststellen, wodurch eine mögliche veränderte Reaktionszeit verursacht wurde. • Messwiederholungen: Ein einmaliger durchgeführter Versuch ist nicht aussagekräftig. Führe daher deinen Versuch immer mehrmals durch und vergleiche deine Ergebnisse. Beim Versuch zur Reaktionszeit kannst du die Durchschnittszeit berechnen, um aussagekräftige Ergebnisse zu erhalten. Methode Kontrollierte Versuchsdurchführung Zusammenfassung Nervenzellen leiten die Informationen mithilfe elektrischer Impulse und chemischer Signale durch den Körper. Die Reaktion auf Reize kann willkürlich oder unwillkürlich erfolgen. Die dafür benötigte Zeit nennt man Reaktionszeit. 1 Stelle eine Hypothese zur folgenden Forschungsfrage auf: „Was beeinflusst die Reaktionszeit?“ Plane dazu, welche Variable du kontrolliert, verändern möchtest. 2 Führe den Versuch durch. Du benötigst dazu ein 30 cm langes Lineal. Eine andere Person hält es über deine ausgestreckte Hand zwischen deinen gespreizten Daumen und Zeigefinger. Dabei sollte sich die Null direkt über deinem Daumen befinden. Ohne dich zu warnen, lässt sie oder er das Lineal fallen. Du versuchst, es mit Zeigefinger und Daumen zu greifen. Notiere, bei wie vielen Zentimetern du das Lineal gefangen hast. Führe den Versuch zehnmal durch (Mess-Wiederholungen), trage die Werte in eine Tabelle ein und präsentiere deine Forschung (siehe Seite 113). 3 Vergleiche deine Ergebnisse mit anderen und interpretiere sie. Beantworte deine Forschungsfrage. Mach mit ZMuednisecshe m B u c h Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

10 Arbeitsheftseite 5 In unserem Körper müssen vielfältige Informationen übertragen werden. Dafür gibt es neben dem Nervensystem auch das Hormonsystem. Dort dienen Botenstoffe, die Hormone, zum Übertragen von Befehlen. Es handelt sich beim Hormonsystem daher um eine Informationsübertragung durch chemische Signale. Nerven- und Hormonsystem arbeiten eng zusammen (siehe Seite 12). Wie wirken Hormone im Körper? Hormone werden in den Zellen der Hormondrüsen gebildet und steuern die Funktion unterschiedlicher Organe ( B 3). Sie werden in kleinsten Mengen in die Blut- oder Lymphgefäße abgegeben und so zu den Organen transportiert. Hormone wirken nur auf jene Zellen, für die sie bestimmt sind (Zielzellen,  B 1). Diese Zellen besitzen Stellen, mit denen sich die Hormone verbinden. Erst dann entfalten sie ihre Wirkung. Ein Hormon und seine Zielzelle passen wie Schloss und Schlüssel zueinander (ähnlich einem Neurotransmitter, der zur Bindungsstelle an der Synapse passt). An eine Nicht-Zielzelle kann das Hormon nicht binden und nicht wirken. Hormonbildende Zellen einer Hormondrüse (hier: Hypophyse) Blutgefäß keine Zielzelle Zielzelle B 1 Hormone wirken auf bestimmte Zellen. Schilddrüse B 2 Die Schilddrüse ist die größte Hormondrüse des Körpers. Hormondrüse Gebildete Hormone Aufgaben der Hormone Hormondrüse Gebildete Hormone Aufgaben der Hormone 1: Zirbeldrüse Melatonin Steuerung des Schlaf- Wach-Rhythmus 5: Bauchspeicheldrüse Insulin, Glucagon Steuerung des Blutzuckerspiegels 2: Hypophyse zB Wachstumshormone Steuerung anderer Hormondrüsen, Wachstum, Fortpflanzung 6: Hoden Testosteron Männliche Geschlechtsentwicklung, Spermienbildung 3: Schilddrüse Thyroxin, Trijodthyronin Wachstum, Steuerung des Stoffwechsels 7: Eierstöcke Östrogene, Progesteron Weibliche Geschlechtsentwicklung, Menstruationszyklus, Schwangerschaft 4: Nebennieren Cortisol, Adrenalin Stressreaktion 8: Thymusdrüse Thymosin Entwicklung des Immunsystems bei Kindern B 3 Hormondrüsen im menschlichen Körper und eine Auswahl der gebildeten Hormone inklusive Aufgaben 6 5 4 3 1 2 8 1 2 3 4 5 7 3 6 5 4 Zusatzmaterial v3c7q3 Das Hormonsystem Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

11 Wie arbeiten die Hormondrüsen? Die Steuerung der Hormondrüsen erfolgt durch eine übergeordnete Drüse: die Hypophyse, auch Hirnanhangdrüse genannt. Sie schüttet ihrerseits Hormone aus, die für die Steuerung der meisten anderen Drüsen benötigt werden. Somit ist die Hypophyse die Schnittstelle zwischen dem Gehirn und anderen Hormondrüsen, also dem Nerven- und dem Hormonsystem. Gesteuert wird die Hypophyse vom Hypothalamus, einem Abschnitt des Zwischenhirns ( B 2 auf Seite 6). Die Hypophyse bildet zB Hormone, die die Eierstöcke und Hoden zur Bildung der Geschlechtshormone anregt. Östrogene und andere weibliche Geschlechtshormone (siehe Seite 31) werden in den Eierstöcken gebildet. Testosteron ist das männliche Geschlechtshormon (siehe Seite 32) und wird hauptsächlich in den Hoden produziert. Es gibt jedoch keine ausschließlich weiblichen und männlichen Hormone. So werden in den Eierstöcken geringe Mengen von Testosteron gebildet und in den Hoden auch Östrogene. Die Schilddrüse ist die größte Hormondrüse des Körpers ( B 2). Das gebildete Hormon Thyroxin beeinflusst den Stoffwechsel, indem es zB die Verbrennung aufgenommener Nährstoffe beschleunigt. Eine Schilddrüsenunterfunktion verursacht Antriebslosigkeit und Gewichtszunahme. Bei der Schilddrüsenüberfunktion ist der Stoffwechsel beschleunigt und der Blutdruck erhöht. Die Bauchspeicheldrüse bildet zwei Hormone, die den Blutzuckerspiegel beeinflussen: Insulin und Glucagon. Diese Hormone sind Gegenspieler und halten den Blutzuckerspiegel etwa auf gleichbleibender Höhe. Nach Mahlzeiten steigt der Blutzuckerspiegel kurzfristig an. Dann wird Insulin freigesetzt. Dieses führt wieder zu einer Senkung des Blutzuckerspiegels ( B 4). Beim Sport sinkt der Blutzuckerspiegel. Glucagon und auch das Hormon Adrenalin bewirken, dass der Blutzuckerspiegel wieder ansteigt. Der normale Blutzuckergehalt liegt bei 75–110 mg Glucose/100 ml Blut. Liegt der Blutzuckerspiegel dauerhaft über einem Wert von 125 mg/ 100 ml Blut, spricht man von Diabetes (Zuckerkrankheit). Dabei unterscheidet man zwischen Diabetes Typ 1 und Typ 2. Typ 1 ist eine Erkrankung, bei der die Bauchspeicheldrüse vom Immunsystem angegriffen wird. Dadurch kann sie kein Insulin mehr produzieren. Diabetes Typ 2 entsteht meist durch eine langfristig ungesunde Lebensweise (zB Übergewicht und Bewegungsmangel). Die Zellen reagieren weniger empfindlich auf Insulin und man muss es bei ausgeprägtem Diabetes durch Spritzen zuführen. Soll-Wert: 75–120 mg/100 ml Blut zu hoher Blutzuckerspiegel zu niedriger Blutzuckerspiegel Bauchspeicheldrüse Insulinausschüttung Bauchspeicheldrüse Glucagonausschüttung B 4 Insulin und Glucagon werden in der Bauchspeicheldrüse gebildet. Zusammenfassung Hormone sind Botenstoffe, mit deren Hilfe viele Vorgänge im Körper geregelt werden. Sie werden in Drüsen, zB der Schilddrüse oder der Bauchspeicheldrüse, gebildet. Gesteuert werden sie von der Hypophyse. 1 Recherchiere neben Insulin weitere Hormone, die in der Medizin eingesetzt werden. Stelle deine Ergebnisse in einer Präsentation dar. 2 Analysiere die Tabelle in B 3 und entwickle Hypothesen zu den Folgen, wenn eines dieser Hormone nicht oder zu wenig gebildet wird. 3 In einem Online-Forum wird über Doping im Sport diskutiert. Darunter versteht man bestimmte Hormone, wie Erythropoetin (EPO), die zur Leistungssteigerung eingesetzt werden. Verfasse einen Kommentar, in dem du deine Meinung zu Doping darstellst. Mach mit ZMuednisecshe m B u c h Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

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