2Begegnungen mit der Natur Christine-Eva Biegl Teildruck Die Verkaufsauflage erscheint unter der ISBN 978-3-209-12226-1
Begegnungen mit der Natur SB 2 + E-Book Die Verkaufsauflage erscheint unter der ISBN 978-3-209-12226-1 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.“ Umschlagsbild: lukjonis / stock.adobe.com Illustrationen: Martin Gaal, Wien; Wildner + Designer GmbH, Fürth; Hannes Margreiter, Wien; Christine Pleyl-Horzynek, Wien; 1. Auflage (Druck 0001) © Österreichischer Bundesverlag Schulbuch GmbH & Co. KG, Wien 2024 www.oebv.at Alle Rechte vorbehalten. Jede Art der Vervielfältigung, auch auszugsweise, gesetzlich verboten. Redaktion: Stefan Kapeller, Wien; Johanna Kramer-Gerstacker, Wien Herstellung: Sigrid Prünster Umschlaggestaltung: Jens-Peter Becker, normaldesign GbR, Schwäbisch Gmünd Layout: Jens-Peter Becker, normaldesign GbR, Schwäbisch Gmünd Satz: Arnold & Domnick, Leipzig Druck: Ferdinand Berger & Söhne Ges.m.b.H., Horn W6519-127 Teildruck zu ISBN 978-3-209-12226-1 (Begegnungen mit der Natur SB 2 + E-Book) Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
www.oebv.at Christine-Eva Biegl Begegnungen 2 mit der Natur 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 Code BegNat2 ein und los geht’s! www.esquirrel.com Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
Wie du mit Begegnungen mit der Natur arbeitest 4 Im Internet recherchieren und Quellen beurteilen 5 THEMA Unsichtbares sichtbar machen 6 Die Welt im Mikroskop Bausteine der Lebewesen 8 Vielzeller – von der Zelle zum Organismus 9 Einzeller, tierische und pflanzliche Zellen 9 Bakterien sind überall 14 Die Welt im Mikroskop – gut aufgepasst? 20 Die Welt im Mikroskop – auf einen Blick! 21 Kenn ich das? Muster in der Natur 22 Die Welt der Pflanzen Entstehung der Pflanzenvielfalt 24 Sporenpflanzen 25 Moose – die ersten Pflanzen an Land 25 Farne sind Gefäßpflanzen 27 Sporenpflanzen – gut aufgepasst? 29 Evolution der Blütenpflanzen 30 Grundorgane der Blütenpflanzen 31 Fotosynthese und Zellatmung 36 Die Fortpflanzung der Blütenpflanzen 38 Geschlechterverteilung bei Pflanzen 41 Ungeschlechtliche Fortpflanzung 42 Evolution der Blütenpflanzen – gut aufgepasst? 44 Die Welt der Pflanzen – auf einen Blick! 45 Das Reich der Pilze Die Vielfalt der Pilze 48 Die Fortpflanzung der Pilze 49 Ernährung und Bedeutung der Pilze 50 Häufige Pilze in heimischen Wäldern 53 Das Reich der Pilze – gut aufgepasst? 54 Das Reich der Pilze – auf einen Blick! 55 THEMA Tiere ohne Wirbelsäule 56 Die Evolution der Tiere im Überblick 58 Weichtiere Schnecken sind Weichtiere 60 Schnecken sind Weichtiere – gut aufgepasst? 62 Schnecken sind Weichtiere – auf einen Blick! 65 INHALT 2 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
Gliederfüßer Die Vielfalt der Gliederfüßer 66 Spinnen und Insekten im Vergleich 68 Fortpflanzung bei Gliederfüßern 72 Staatenbildende Insekten 75 Verhaltensweisen von Gliederfüßern 78 Die Bedeutung von Gliederfüßern 80 Die Gefährdung der Gliederfüßer 82 Die Vielfalt der Gliederfüßer – gut aufgepasst? 84 Die Vielfalt der Gliederfüßer – auf einen Blick! 85 THEMA Lebensräume der Erde 86 Ökosystem Wald Die Vielfalt des Lebens im Wald 90 Wald ist nicht gleich Wald 92 Stockwerke im Wald 96 Wurzel- und Bodenschicht 98 Die Krautschicht 98 Die Strauchschicht 100 Die Baumschicht 102 Ökologische Nischen im Ökosystem 103 Das biologische Gleichgewicht 104 Gefahren für den Wald 106 Warum wir den Wald schützen müssen 107 Die Vielfalt des Lebens im Wald – gut aufgepasst? 108 Die Vielfalt des Lebens im Wald – auf einen Blick! 109 THEMA Gesund durch Bewegung 110 Die Biologie der Sinne Nervensystem und Sinne 112 Vom Reiz zur Reaktion 112 Bau und Funktion des Gehirns 114 Sinnesorgane weisen Gemeinsamkeiten auf 116 Sehsinn 116 Geruchs- und Geschmackssinn 119 Gehörsinn 120 Dreh-, Lage- und Gleichgewichtssinn 121 Schmerz-, Temperatur- und Tastsinn 122 Nervensystem und Sinne – gut aufgepasst? 124 Nervensystem und Sinne – auf einen Blick 125 Begegnungen mit der Natur – Mikroorganismen im Größenvergleich 126 3 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
Blick ins Buch Digitale Zusatzmaterialien Online-Codes Einfach den Code im Suchfenster auf www.oebv.at eingeben und du wirst direkt zu digitalem Zusatzmaterial (zB Videoclips, Animationen, interaktive Übungen) oder Lösungen weitergeleitet. öbv QuickMedia 1. Scanne den QR-Code und lade die App auf dein Smartphone oder dein Tablet. 2. Scanne deinen Buchumschlag oder wähle dein Schulbuch in der App-Medienliste aus. 3. Scanne eine gekennzeichnete Buchseite oder wähle ein Audio/Video aus der App-Medienliste aus. Wie du mit Begegnungen mit der Natur arbeitest Buchseite Hier erarbeitest du dir ein biologisches Thema mithilfe von Informationen, Abbildungen und verschiedenen Aufgaben. In der Randspalte findest du Erklärungen zu Fachbegriffen, Wortherkünfte sowie inhaltliche Ergänzungen, die zum Verständnis beitragen. Du bist dran! Die Aufgaben fördern dein selbstständiges Arbeiten. Kenn ich das? Hier kannst du Wissen anhand wiederkehrender Muster in der Natur vernetzen. Tierische Gefährten Hund und Katze sind Zehengänger Das Skelett von Hund und Katze ist dem des Menschen ähnlich. Die Stütze des Skeletts bildet die aus einzelnen Wirbelknochen zusammengesetzte Wirbelsäule. Betrachtest du das Fußskelett genauer, kannst du erkennen, dass der Mensch mit dem ganzen Fuß auftritt. Er ist ein Sohlengänger. Bei Hund und Katze berühren nur die Zehen bzw. die Finger den Boden. Ihr Skelett ist damit perfekt zum Jagen geeignet. Als Zehengänger können Hund und Katze besonders schnell laufen. Das Fehlen von Schlüsselbeinen verleiht den Tieren zusätzliche Wendigkeit. Der Hund ist ein Hetzjäger Unsere Haushunde müssen nicht nach Beute jagen. Sie werden von uns mit Nahrung versorgt. Trotzdem kommt es immer wieder vor, dass unangeleinte Hunde im Wald plötzlich beispielsweise einem Hasen oder einem Reh nachstellen. Das Jagen ist eine Verhaltensweise, die die Hunde von ihren wildlebenden Vorfahren, den Wölfen, geerbt haben. Es ist ihnen also angeboren. Wölfe hetzen im Rudel ihre Beute so lange, bis sie ermüdet und dann eingeholt und erlegt werden kann. Die Pfoten der Hunde sind wie die der Wölfe zum Schutz an der Unterseite mit polsterartigen, von harter Hornhaut überzogenen Ballen versehen. Dies ermöglicht den Tieren, auch auf unebenen Böden ausdauernd zu laufen ohne wund zu werden. Die Zehen tragen stumpfe Krallen. Damit können Hunde und Wölfe sehr gut Dinge ausgraben. Katzen sind Schleichjäger Im Gegensatz zu Hund und Wolf haben Katzen spitze Krallen, die sie einziehen können. Dies ist für ihre Art zu jagen von großer Bedeutung. Nur mit eingezogenen Krallen kann sich eine Katze auf ihren Pfoten mit den weichen Ballen lautlos an ein Beutetier, zB eine Maus oder einen Vogel, heranschleichen. Erst beim Beutesprung werden die spitzen Krallen zum Ergreifen und Festhalten der Beute ausgefahren. Die Krallen sind auch eine Hilfe beim Klettern. Wirbelsäule Tiere, deren Skelett von einer Wirbelsäule gestützt wird, nennt man Wirbeltiere. 14 Wölfe jagen im Rudel 15 Hundepfote mit Hornhautballen 16 Hund, Zehengänger (rechtes Hinterbein) 17 Mensch, Sohlengänger (linkes Bein) Schienbein Wadenbein Fußwurzelknochen Mittelfußknochen Zehenknochen 18 Die Katze, ein Schleichjäger 19 Katzenpfote, Krallen ausgefahren Freilebende Katzen kratzen unter anderem an Baumrinden. Wohnungskatzen benötigen einen Kratzbaum, da sie sonst an Möbeln und Tapeten kratzen. Erkläre dieses Verhalten. Du bist dran! 1. Schau dir das Hundeskelett in Abbildung 20 genau an. Male dazu passen im Katzenskelett mit den im Hundeskelett verwendeten Farben an. 2. Trage mit Hilfe von Abbildung 20 die Namen der Knochen des menschlic die Tabelle ein. 1 10 2 11 3 12 4 13 5 14 6 15 7 16 8 17 9 18 Du bist dran! 20 Skelett des Hundes (Schema) Beinskelett Oberschenkelknochen Schienbein Wadenbein Handskelett Handwurzelknochen Mittelhandknochen Fingerknochen Wirbelsäule Schädel Beckenknochen Fußskelett Fußwurzelknochen Mittelfußknochen Zehenknochen Brustkorb Rippen Brustbein Armskelett Oberarmknochen Elle Speiche Schulterblatt 21 Skelett der Katze (Schema) M Arbeitsheft Seite 4, 6, 7 12 Tierische Gefährten – auf einen Blick! Tierische Gefährten Tierische Gefährten – gut aufgepasst? Tierische Gefährten – das hast du gelernt! 1. Löse das Kreuzworträtsel! Mit den Ziffern in den Feldern findest du das Lösungswort. Es ist die Bezeichnung für junge Hunde. Lösung: 1 2 3 4 5 6 1 Tiere und Pflanzen, die dem Menschen gefolgt sind und bei ihnen günstige Lebensbedingungen finden 2 Hamster, Meerschweinchen und Mäuse gehören zu dieser Tiergruppe 3 lautlose Form der Kommunikation 4 Zerlegung der Nahrung 5 Gebiet, in dem Tiere leben und Nahrung finden 6 Stammform des Hundes 4 5 2 3 4 6 2 1 5 1 3 6 Tierische Gefährten erforschen! 2. Du entdeckst im Schnee die abgebildeten Fußspuren. Um welche Tiere handelt es sich in Abbildung 1, 2 und 3? Begründe deine Vermutung! 1 2 3 Tierische Gefährten – was denkst du? 3. Lies die Aussagen der beiden Figuren. Was denkst du? Kann man das so sagen? Nutze dein in diesem Kapitel gelerntes Wissen und begründe, ob die Aussagen richtig sind oder nicht. An manchen Tagen habe ich keine Zeit für meinen Hund. Er kann sich gut alleine beschäftigen. Ein Meerschweinchen frisst nicht viel. Das ist ein günstiges Haustier! Tierische Gefährten – auf einen Blick! Alle Haustiere haben wildlebende Vorfahren ă Der Hund stammt vom Wolf ab, die Domestikation der Wölfe begann vor mehr als 14 000 Jahren. ă Die Hauskatze stammt von der Nubischen Falbkatze ab. Ihre Domestikation fand in Ägypten statt. ă Alle heute als Haustiere gehaltenen Goldhamster stammen von wildlebenden Vorfahren aus Syrien ab. ă Meerschweinchen sind in Mittel und Südamerika beheimatet. Sie wurden dort bereits vor 7000 Jahren als Haustiere und Fleischlieferanten gehalten. Zwischen Aussehen und Aufgabe besteht ein Zusammenhang ă Der Körperbau von Raubtieren passt zur Jagdweise. Katzen können ihre Krallen einziehen und sich deshalb lautlos an Beutetiere anschleichen. Mit ihren kräftigen Beinen können Wölfe ihre Beute über weite Strecken verfolgen. ă Die beweglichen Ohrmuscheln von Hund und Katze lassen sich drehen. Dadurch können sie Beute oder Gefahrenquellen aus verschiedenen Richtungen wahrnehmen. ă Die unterschiedlichen Gebissformen von Tiergruppen passen zu ihrer Ernährungsweise. Das Gebiss der Raubtiere hat dolchartige Eckzähne und als Reißzähne ausgebildete Vormahl und Mahlzähne. Damit kann Beute gefangen, festgehalten und getötet werden. Im Nagetiergebiss sind die Schneidezähne zu scharfen Nagezähnen umgebildet, die zum Benagen harter Kost geeignet sind. Die breitkronigen Vormahl und Mahlzähne eignen sich zum Zerreiben der Nahrung. Die Sinne ermöglichen Reaktionen auf die Umwelt ă Die Sinne liefern Informationen aus der Umwelt. Ohne sie wären Reaktionen auf Veränderungen und Verständigung nicht möglich. ă Lebewesen haben verschiedene Möglichkeiten der Verständigung und Sprache, etwa durch Lautäußerungen, durch die Körpersprache oder mit Hilfe von Gerüchen. So können Hunde und Katzen an der Stellung der Ohren ablesen, wie sie zueinander stehen und passend reagieren. Durch das Setzen von Duftmarken wird das Revier markiert. Raubtiere und Pflanzenfresser ernähren sich unterschiedlich ă Alle Lebewesen benötigen Stoffe, unter anderem für das Wachstum, die Erneuerung von Körpersubstanz und für die Energieversorgung. ă Raubtiere wie Wölfe und Katzen nutzen als Energiequelle andere Tiere, die sie jagen und fressen. rp6j58 Lösungen 22 23 Wiederholung und Zusammenfassung Gut aufgepasst? Am Ende eines Abschnitts findest du drei Aufgaben. Die 1. Aufgabe hilft die, das Gelernte zu festigen. Bei der 2. Aufgabe wirst du selbst aktiv und kannst forschend Neues entdecken. Die 3. Aufgabe ladet dich ein, dir Gedanken zu machen und Aussagen kritisch zu hinterfragen. Auf einen Blick! Auf diesen Abschlussseiten findest du eine Zusammenfassung der wichtigsten Inhalte, damit du den Überblick behältst! Android iOS Thema Auf diesen Seiten werden Zusammenhänge der Biologie verdeutlicht. Sie führen dich von einem Themenbereich in den nächsten. Gut aufgepasst? Auf einen Blick! Katzen und Hunde Tierische Gefährten Katzen und Hunde haben ein Raubtiergebiss Bei Hunden und Katzen findet man das für Raubtiere typische Gebiss. Es ist bestens zum Fangen, Festhalten und Töten von Beutetieren geeignet. Reißzähne dienen dem Abreißen von Fleischstücken Beim Hund sind in jeder Gebisshälfte der erste Mahlzahn im Unterkiefer und der vierte Vormahlzahn im Oberkiefer breiter, höher und mit mehreren Spitzen ausgebildet. Sie werden als Reißzähne bezeichnet. Katzen haben nur jeweils einen Mahlzahn in jeder Kieferhälfte. Die Mahlzähne im Unterkiefer und die dritten Vormahlzähne im Oberkiefer sind als Reißzähne ausgebildet. Hunde brauchen auch Pflanzenkost Das Gebiss eines Hundes entwickelt sich besonders gut, wenn er häufig große Fleischstücke bekommt, die er selbst zerkleinern muss. Auch größere rohe Knochen zum Kauen sind notwendig. Sie liefern den Mineralstoff Calcium, der unter anderem für die Gesunderhaltung des Skeletts wichtig ist. Für eine gute Verdauung und eine ausreichende Versorgung mit Vitaminen ist aber auch pflanzliche Kost unbedingt erforderlich. Sie wird mit den hinteren Mahlzähnen, die beim Hund nicht spitz sind, sondern breite Kauflächen aufweisen, zerrieben und zerquetscht. Besonders geeignet sind Karotten, Salat, Bananen, Orangen und Äpfel. Weiters sollte jederzeit frisches Wasser in einem sauberen Napf zur Verfügung stehen. Katzen sind fast ausschließlich Fleischfresser. Nur gelegentlich fressen sie zur besseren Verdauung Gras. Raubtiere werden auch als Beutegreifer bezeichnet. Zu ihnen zählen unter anderem Wölfe, Hyänen, Füchse, Löwen, Tiger und Katzen. Sie haben alle ein Raubtiergebiss, mit dem sie ihre Beute reißen können. Viele Raubtiere verzehren zusätzlich aber auch pflanzliche Kost. Verdauung Zerlegung der Nahrung; Die Nahrung enthält Stoffe, die die Lebewesen unter anderem zum Aufbau ihres Körpers benötigen und die Energie liefern. Um diese Stoffe bzw. die darin gespeicherte Energie nutzen zu können, muss die Nahrung erst in ihre Bestandteile zerlegt (= verdaut) werden. Fleischfresser In freier Natur jagen Katzen hauptsächlich Mäuse, Vögel, Fische und Insekten. 23 Raubtiergebiss des Hundes (rechte Abbildung Schema) Schneidezahn Eckzahn = Fangzahn Reißzahn Vormahlzahn Mahlzahn Die Form der Zähne passt zu ihrer Aufgabe Die Schneidezähne eines Raubtieres sind flach und scharfkantig. Mit ihnen gelingt es, Fleisch von Knochen zu schaben. Mit den dolchartigen Eckzähnen, auch als Fangzähne bezeichnet, kann die Beute festgehalten und getötet werden. Die eher breiten und spitzen Vormahlzähne und Mahlzähne dienen dem Zerreißen und Zerkleinern des Fleisches sowie dem Knacken von Knochen. Dass Aussehen und Aufgabe zusammenpassen, ist ein Zusammenhang, den man immer wieder findet – nicht nur bei Tieren, sondern auch bei Pflanzen und allen anderen Lebewesen. Kenn ich das? 24 Schädel einer Katze mit Gebiss 25 Raubtiergebiss eines Löwen, einem Verwandten der Hauskatze 26 Für eine bessere Verdauung fressen Katzen gelegentlich Gras Verdauungsstoffe zerlegen die Nahrung in ihre Bestandteile Hunde und Katzen schlingen, das bedeutet, dass sie ihre Nahrung nur wenig zerkaut rasch schlucken. Der Speichel sorgt für eine gute Gleitfähigkeit der Nahrungsbrocken. Die Speiseröhre befördert diese weiter in den Magen, wo die Verdauung beginnt. Von der schleimigen Innenwand des Magens wird eine Flüssigkeit, der Magensaft, abgesondert. Er enthält Verdauungsstoffe, die die Nahrung chemisch zerlegen. Vom Magen wird der Nahrungsbrei in den Dünndarm geschoben. Stoffe, die von der Dünndarmwand, der Bauchspeicheldrüse und der Leber in den Dünndarm abgegeben werden, unterstützen die Verdauung. Die Dünndarmwand wird von vielen feinen Blutgefäßen durchzogen. Diese nehmen die gelösten Stoffe aus dem Nahrungsbrei auf. Das Blut verteilt sie im Körper. Der restliche Nahrungsbrei gelangt in den Dickdarm. Blutgefäße in der Dickdarmwand nehmen aus ihm Wasser und darin gelöste Mineralstoffe und Vitamine auf. Der dadurch eingedickte Darminhalt mit den unverwertbaren Stoffen wird zum Kot geformt. Dieser wird durch den After abgegeben. 1. Vergleiche den Katzenschädel ( S.14 Abb. 24) mit dem Hund ( S. 14 Abb. 23). Male die Zähne des Katzengebisses an. Verwende dazu die Farben des Hundegebisses. 2. Abb. 27 zeigt das Schema eines menschlichen Gebisses. Benenne die einzelnen Zahnarten, indem du die in Klammer gesetzten Buchstaben im folgenden Text richtig in die Abbildung einsetzt: Das Gebiss eines erwachsenen Menschen weist im Ober und Unterkiefer je vier Schneidezähne (S), zwei Eckzähne (E), vier Vormahlzähne (V) und sechs Mahlzähne (M) auf. 3. Gib die unterschiedliche Beschaffenheit der verschiedenen Zahntypen im menschlichen Gebiss an. Betrachte dazu deine Zähne im Spiegel und ertaste ihre Form bzw. Oberfläche mit der Zunge. 4. Vergleiche das Raubtiergebiss mit dem Gebiss des Menschen. Zeige Gemeinsamkeiten und Unterschiede auf. Du bist dran! 27 Gebiss des Menschen (Schema); oben: Oberkiefer, unten: Unterkiefer Alle Lebewesen haben einen Stoffwechsel Mit der Nahrung und beim Atmen nehmen Lebewesen Stoffe in ihren Körper auf, die sie zum Leben brauchen. Ein Teil dieser Stoffe wird in kleinere Baustoffe zerlegt, die dem Wachstum und der Erneuerung von Körpersubstanz dienen. Energiereiche Stoffe werden in einem chemischen Vorgang, für den Sauerstoff notwendig ist, umgewandelt. Dabei wird die darin gespeicherte Energie freigesetzt und für das Lebewesen nutzbar (zB zum Bewegen oder zum Warmhalten des Körpers). Stoffe, die der Körper nicht mehr benötigt, werden ausgeschieden. Die Stoff und Energieumwandlungen in Lebewesen werden als Stoffwechsel bezeichnet. Kenn ich das? 28 Verdauungsorgane des Hundes (Schema) Magen Dünndarm Leber Dickdarm Bauchspeicheldrüse Speiseröhre M Arbeitsheft Seite 3 14 15 4 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
Im Internet recherchieren und Quellen beurteilen Eine Recherche ist die Suche nach bestimmten Informationen. Dazu werden verschiedene Informationsquellen benutzt. Das sind zB Zeitschriften, Bücher oder häufig Webseiten oder Videoportale im WWW (World Wide Web). Das WWW ist Teil des Internets, oft spricht man daher auch von Internetrecherche. In der Wissenschaft ist das Recherchieren der erste Schritt, um eine Forschungsfrage zu beantworten. Was weiß man bisher darüber? Was wurde bereits erforscht? Auch bei vielen Aufgaben im Biologie-Unterricht ist es notwendig, Informationen im Internet zu recherchieren. Achtung! Oft sind Informationen im Internet falsch! Fehler passieren! Falschinformationen können unabsichtich ins Internet gestellt worden sein. Häufig sind die Informationen nicht mehr aktuell. Manchmal werden auch absichtlich falsche Informationen bereitgestellt, um Menschen zu täuschen (Fake News). Suchergebnisse filtern – so wirst du zum Recherche-Profi! Bei der Eingabe eines Suchbegriffes in einer Suchmaschine erhält man oft viel zu viele Ergebnisse. • Verwende mehrere Suchbegriffe. • Verwende Anführungszeichen, um exakte Wortverbindungen zu suchen, zB „Gewässer in Österreich“. • Nutze auch die „Erweiterte Suche“ von Suchmaschinen. Damit kannst du die Suche verfeinern und zB nur Ergebnisse des letzten Jahres anzeigen lassen. Checkliste zur Beurteilung deiner Quellen Es ist wichtig, die Vertrauenswürdigkeit deiner Suchergebnisse kritisch zu beurteilen. Folgende Fragen helfen dir dabei: ă Von wem stammt die Information? Auf jeder Webseite gibt es ein Impressum. Dort steht, welche Person oder welche Organisation für den Inhalt der Webseite verantwortlich ist. ă Ist die Information gut begründet? Achte darauf, ob es sich um die Meinung einer einzelnen Person handelt oder ob allgemein anerkannte Tatsachen beschrieben werden. Bei Einzelmeinungen in Internetforen oder persönlichen Webseiten (Blogs) sei besonders kritisch – du solltest noch weitere Quellen suchen. ă Ist das Suchergebnis aktuell? Achte auf Datumsangaben. Wie notiere ich meine Recherche-Ergebnisse? Du hast interessante Informationen aus vertrauenswürdigen Quellen gefunden? Großartig! Notiere deine Informationen und gib an woher du sie hast. Damit können auch andere nachvollziehen, woher deine Daten und Ergebnisse stammen. Gib immer die Quelle deiner Informationen an! Beispiele: • „Im Jahr 2021 wurden in Österreich pro Tag 10 Hektar durch Bautätigkeiten, Verkehr und Betriebsflächen an Fläche beansprucht.“ (https:// www.umweltbundesamt.at/news221202, abgerufen am 9.8.2023) • „Tiere mit einem Raubtiergebiss werden zur Ordnung der Raubtiere zusammengefasst.“ (Begegnungen mit der Natur 1, öbv-Verlag, 2023. Seite 34). 1 Suchergebnisse filtern für bessere Ergebnisse 2 Quellen kritisch beurteilen 3 Quellen von Informationen notieren 5 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
Kenn ich das? Muster in der Natur Du hast im Vorjahr in deinem Biologiebuch Begegnungen mit der Natur, Band 1, die Informationskästchen „Kenn ich das?“ mit den Puzzleteilchen kennengelernt. Sie waren ein Hinweis darauf, dass Lebewesen, auch wenn sie noch so unterschiedlich zum Beispiel in ihrem Aussehen, ihrer Lebensweise und ihrem Lebensraum sind, dennoch gemeinsame Muster erkennen lassen. Zur Wiederholung sind diese Muster am Beispiel von Euglena übersichtlich dargestellt. Alle Lebewesen stammen von anderen ab Die ersten Lebewesen, Bakterien, entwickelten sich vor mehr als 3,8 Milliarden Jahren. 1,7 Milliarden Jahre später traten die ersten Einzeller mit Zellkern auf. Euglena weist sowohl pflanzliche als auch tierische Merkmale auf. Bei ausreichendem Sonenlicht ernährt sie sich durch Fotosynthese, bei Dunkelheit durch die Aufnahme energiereicher Stoffe. Sie nimmt somit eine Mittelstellung zwischen pflanzlichen und tierischen Einzellern ein. Das Aussehen passt zur Aufgabe Zwischen Aussehen und Aufgabe besteht ein Zusammenhang. Euglena besitzt eine lange Geißel, mit der sie sich durch Hin- und Herschlagen und Drehen den stromlinienförmigen Zellkörper vorwärts und gleichzeitig um die eigene Achse bewegen kann. Lebewesen pflanzen sich fort Lebewesen haben die Fähigkeit sich fortzupflanzen. Dabei werden ihre Merkmale an die nachfolgende Generation weitergegeben. Die meisten Einzeller vermehren sich ungeschlechtlich durch Zweiteilung, so auch Euglena, die sich längs teilt. Lebewesen können Reize aus der Umwelt wahrnehmen Sinne vermitteln Informationen aus der Umwelt. Euglena besitzt einen Augenfleck, der eine Orientierung zum Licht ermöglicht. Alle Lebewesen haben einen Stoffwechsel Alle Lebewesen brauchen zum Aufbau ihres Körpers und zur Energieversorgung Nährstoffe. Euglena ist mit Chloroplasten ausgestattet. In ihnen findet die Fotosynthese statt. Euglena kann bei Lichtmangel aber auch aus der Umgebung energiereiche Stoffe aufnehmen. Beim Abbau von Nährstoffen entstehen Abfallstoffe, die aus der Zelle ausgeschieden werden. 30 Muster in der Natur am Beispiel von Euglena 22 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
In folgenden Texten geht es um Pantoffeltierchen. Manches weißt du bereits, manches ist neu. Lies zunächst die Texte und ordne jedem Kästchen eine der untenstehenden Überschriften zu. Vergleiche dann Kästen mit den Informationen zu Euglena auf Seite 22. Welche Muster kannst du erkennen? Male die Puzzlesteine bei Kästen mit ähnlichem Muster in derselben Farbe an. (Tipp: Das Lesezeichen zu diesem Buch hilft dir dabei.) 1. Pantoffeltierchen reagieren auf Berührung 2. Pantoffeltierchen nehmen Stoffe auf und scheiden Stoffe aus 3. Pantoffeltierchen gehören zu den ältesten Lebewesen 4. Wimpern und Geißeln helfen bei der Fortbewegung 5. Pantoffeltierchen können sich ungeschlechtlich und geschlechtlich fortpflanzen Du bist dran! Trifft das Pantoffeltierchen auf ein Hindernis, schwimmt es ein Stück zurück, dreht den Körper etwas und schwimmt wieder nach vorne. Dieser Vorgang wird sooft wiederholt, bis das Hindernis umschwommen werden kann. Der Einzeller reagiert auf Berührungsreize, aber auch auf chemische Stoffe und Licht. Pantoffeltierchen vermehren sich ungeschlechtlich durch Zweiteilung. Es kommt aber auch eine Form der geschlechtlichen Fortpflanzung vor, bei der sich zwei Pantoffeltierchen vor der Teilung aneinanderlegen und Erbanlagen austauschen. Pantoffeltierchen ist eine Gattung aus der Gruppe der Wimperntierchen. Sie gehören zu den ältesten Lebewesen mit Zellkern. Diese haben sich vor rund 1,8 Milliarden Jahren aus Bakterien entwickelt. pulsierendes Bläschen Nahrungsbläschen Wimpern Mundfeld Zellkern Während die meisten anderen Einzeller feste Nahrungsteilchen an jeder Stelle des Zellkörpers aufnehmen können, erfolgt die Nahrungsaufnahme beim Pantoffeltierchen nur über eine Einbuchtung im Zellkörper, über das so genannte Mundfeld. Die Nahrung besteht hauptsächlich aus Bakterien. Zwei Bläschen, die regelmäßig größer und kleiner werden, so genannte pulsierende Bläschen, pumpen überschüssiges Wasser und darin gelöste Ausscheidungsstoffe aus der Zelle. Die Zelloberfläche des sowohl im Süß- als auch im Meerwasser lebenden einzelligen Pantoffeltierchens ist ganz oder teilweise von Wimpern, ganz feinen, kurzen Ausstülpungen des Zellplasmas, besetzt. Sie dienen der Fortbewegung im Wasser und dem Heranstrudeln von Nahrung. 23 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
Entstehung der Pflanzenvielfalt Vor rund 2 Milliarden Jahren entwickelte sich der erste Einzeller mit Zellkern, der Vorfahre aller vielzelligen Lebewesen. 200 Millionen Jahre später trat der erste Einzeller mit Chloroplasten auf. Diese erste einzellige Alge war Vorfahre aller ein- und vielzelligen Algen, der Moose, Farne und Blütenpflanzen. Pflanzen sind Lebewesen mit Zellkernen, die sich meistens mit Fotosynthese ernähren und sich nicht fortbewegen können. Vor etwa 470 Millionen Jahren traten die ersten Landpflanzen auf. Das Leben am Land brachte für die Pflanzen einige Vorteile: Die für die Fotosynthese notwendige Sonnenstrahlung musste nicht erst das Wasser durchdringen, es erreichte die Pflanzen direkt. Zudem enthält die Atmosphäre im Vergleich zum Wasser mehr Kohlenstoffdioxid, das ebenso für die Fotosynthese benötigt wird. Im Boden kamen ausreichend Mineralstoffe vor und schließlich gab es zu dieser Zeit auch noch keine Pflanzenfresser an Land. Das Leben an Land hatte auch Nachteile: Den Pflanzen fehlten zunächst festigende Elemente, um aufrecht zu wachsen, und Wurzeln zur Verankerung. Zudem fehlte ein Schutz vor Austrocknung. 1 Die Entstehung der Pflanzengruppen 24 Die Welt der Pflanzen Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
Sporenpflanzen Sporenpflanzen Als Sporenpflanzen werden Pflanzen bezeichnet, die sich mithilfe von Sporen verbreiten. Dazu zählen Moose, Bärlapppflanzen und Farne. Sie waren die ersten Landpflanzen. Vor 400 bis 300 Millionen Jahren gab es ausgedehnte Wälder aus Bärlappen und baumförmigen Farnen. Erst vor 150 bis 200 Millionen Jahren entwickelten sich Blütenpflanzen, zu denen die meisten heute lebenden Blumen und Baumarten zählen. Sie verbreiten sich mithilfe von Samen, die aus den Blüten hervorgehen und werden deshalb oft auch Samenpflanzen genannt. Moose – die ersten Pflanzen an Land Die ersten Landpflanzen waren vermutlich Moose. Sie bilden oft ausgedehnte Polster aus vielen kleinen Einzelpflanzen. An Moospflanzen sind bereits erste Anpassungen an das Landleben zu erkennen. Zur Verankerung im Boden haben sie wurzelähnliche Haftorgane. Die Aufnahme von Wasser und Mineralstoffen erfolgt aber noch über die gesamte Oberfläche. Zum Schutz vor Wasserverlust haben sie bereits eine dünne wachsartige Schutzschicht. Moose verdunsten die aufgenommene Feuchtigkeit rasch an die Umgebung. Viele Moosarten besiedeln daher feuchte, schattigeLebensräume, zum Beispiel Wälder. Sie können aber auch einige Tage oer Wochen ganz austrocknen. Regnet es, können Moose in kurzer Zeit wieder viel Wasser aufnehmen. Zusätzlich werden Wassertropfen zwischen den Blättchen festgehalten. Dies hat auch einen positiven Einfluss auf die Umgebung. Es wird verhindert, dass bei starken Regenfällen das Wasser oberflächlich in großen Strömen abfließt und Erdreich abgeschwemmt wird. Im Wald bleibt so die fruchtbare Humusschicht des Bodens erhalten. Moose sind wichtige Wasserspeicher im Wald Neben dem Schutz vor Erosion erfüllen Moose eine weitere wichtige Aufgabe im Wald: Durch ihre Fähigkeit, Wasser zu speichern, ist der Wald – auch während längerer Trockenperioden – vor Austrocknung geschützt. Das gespeicherte Regenwasser geben Moose langsam wieder an die Luft ab. Sie sorgen somit im Wald für eine gleichmäßige Luftfeuchtigkeit. Das erzeugt für andere Lebewesen ein angenehmes Klima und ist bei einem Waldspaziergang auch für unsere Atemwege gesund. 2 Hornmoose gehören zu den allerersten Landpflanzen Sporen Zellen, die der ungeschlechtlichen Fortpflanzung und der Ausbreitung dienen. Sie sind mit einer dicken Zellwand gegen Austrockung geschützt. Mineralstoffe auch als Nährsalze der Mineralsalze bezeichnet. Sie werden aus dem Boden nur in Wasser gelöster Form mit den Wurzeln aufgenommen. Humusschicht Abgestorbenes Pflanzen- und Tiermaterial (Laub, Wurzeln, Tierleichen, Kot usw.) werden durch Bodenlebewesen mehr oder weniger zersetzt bzw. in andere Stoffe umgewandelt. Die Gesamtheit dieser Stoffe wird als Humus bezeichnet; humus (lat.) = Erdboden, Erde. 3 Moose sind wichtige Wasserspeicher im Wald 25 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
Die Welt der Pflanzen Moose bilden abwechselnd zwei Arten von Fortpflanzungszellen Im Frühjahr bis zum Frühsommer bilden sich bei einem Teil der Haarmützenmoospflänzchen sehr kleine, rötliche, korbartige Gebilde. In ihnen liegen die männlichen Geschlechtsorgane, in denen Schwärmer heranreifen. Die Körbchen werden oft fälschlicherweise als Moosblüten bezeichnet. Ein anderer Teil der Moospflänzchen hat die Blättchen an der Spitze knospenartig zusammengeklappt. Sie umschließen die weiblichen Geschlechtsorgane, in denen sich je eine Eizelle entwickelt. Bei ausreichender Feuchtigkeit schwimmen die Schwärmer zu den Eizellen und befruchten diese. Aus den befruchteten Eizellen bilden sich Kapseln auf wenige Zentimeter langen Stielen ( Abb. 6). In ihnen reifen besondere Fortpflanzungszellen heran, die Sporen. Die Kapsel fällt ab, sobald die Sporen reif sind. Bei trockenem Wetter werden sie ausgestreut und vom Wind vertragen. Bei ausreichender Feuchtigkeit entstehen aus den Sporen kleine, grüne Vorkeime, die zu neuen Moospflänzchen heranwachsen. Da es auf den Moospflänzchen zur Bildung von Geschlechtszellen und anschließend zur Befruchtung kommt, handelt es sich hier um geschlechtliche Fortpflanzung. Die Moospflanze ist die geschlechtliche Generation. Die Bildung der Sporen in den Sporenkapseln hingegen erfolgt ungeschlechtlich. Die Sporen werden ohne vorherige Verschmelzung von Geschlechtszellen erzeugt, die Sporenkapsel die ungeschlechtliche. Die regelmäßige Aufeinanderfolge einer geschlechtlichen und einer ungeschlechtlichen Generation wird als Generationswechsel bezeichnet. 4 Das Haarmützenmoos ist häufig in heimischen Wäldern anzutreffen 5 Haarmützenmoos; in den kleinen, rötlichen, korbartigen Gebilden liegen die männlichen Geschlechtsorgane 6 Haarmützenmoos mit Sporenkapseln 7 Meersalat, eine Grünalge Schwärmer männliche Geschlechtszellen, die mit einer Geißel ausgestattet sind, mit deren Hilfe sie sich fortbewegen können GESCHLECHTLICHE GENERATION UNGESCHLECHTLICHE GENERATION Spore Schwärmer weibliches Geschlechtsorgan männliches Geschlechtsorgan Befruchtung Eizelle Moospflänzchen Sporenkapseln Spore keimende Spore 8 Generationswechsel des Haarmützenmooses Grünalgen sind die unmittelbaren Vorfahren der Moose Die unmittelbaren Vorfahren der Moose waren Grünalgen, die an das Leben in der Gezeitenzonen angepasst waren. Gezeitenzonen sind Meeresküstenregionen, die bei Flut untergetaucht und bei Ebbe trocken sind. Diese Grünalgen konnten auch Trockenheit gut vertragen. Kenn ich das? 26 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
Sporenpflanzen Farne sind Gefäßpflanzen Farne weisen bereits mehr Anpassungen an das Landleben auf als Moose: Wurzeln, Gefäße für den Wasser- und Nährstofftransport ( Seite 31), eine Cuticula mit Spaltöffnungen ( Seite 34 Abb. 29). Die ersten Gefäßpflanzen dürften vor 425 Millionen Jahren entstanden sein. Auch Farne weisen einen Generationswechsel auf Der Wurmfarn ist häufig in heimischen Wäldern anzutreffen. Auf der Blattunterseite älterer Farnblätter sieht man viele kleine dunkle Erhebungen. Es sind Sporenkapselhäufchen ( Abb. 13). Sie sind bedeckt von kleinen grünen Blättchen, den Schleiern. In den Sporenkapseln reifen Sporen heran. Sind sie reif, schrumpfen die Schleier und die Kapseln reißen auf. Die winzigen Sporen werden dadurch freigesetzt und vom Wind verweht. An schattigen, feuchten Stellen beginnen sie zu keimen. Aus ihnen entwickeln sich etwa ein Quadratzentimeter kleine, grüne, herzförmige Blättchen, die Vorkeime. Auf ihrer Unterseite bilden sich männliche und weibliche Geschlechtsorgane, in denen Schwärmer und unbewegliche Eizellen heranreifen. Sind die Geschlechtszellen durch einen Wassertropfen verbunden, schwimmen die Schwärmer zu den Eizellen und befruchten diese. Auf einem Vorkeim befinden sich zwar mehrere Eizellen, die befruchtet werden, jedoch entwickelt sich nur aus einer eine neue Farnpflanze. Bei den Farnpflanzen ist der Vorkeim die geschlechtliche, die Farnpflanze die ungeschlechtliche Generation. 9 Bärlappe sind die ältesten Gefäßpflanzen 10 Schachtelhalme zählen zu den Farnen Cuticula wachsartiger, weitgehend wasserundurchlässiger Überzug, der die Pflanzen vor Wasserverlust schützt Spaltöffnungen sind kleine Poren (Löcher), meist an der Unterseite der Laubblätter, durch die die Abgabe von Wasser und Sauerstoff sowie die Aufnahme von Kohlenstoffdioxid erfolgt. Gefäßpflanzen Pflanzen, die Leitungsbahnen (Gefäße) für den Wasser- und Nährstofftransport aufweisen: Bärlappgewächse, Farne und Blütenpflanzen GESCHLECHTLICHE GENERATION UNGESCHLECHTLICHE GENERATION Sporenkapsel Farnpflanze Schwärmer Spore männliches Geschlechtsorgan weibliches Geschlechtsorgan Eizelle Befruchtung 1 2 7 5 6 4 3 Vorkeim 11 Generationswechsel beim Wurmfarn 12 Wurmfarn 13 Sporenkapselhäufchen 14 Farn, Vorkeim (Originalgröße ca. 1 cm) 27 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
Die Welt der Pflanzen Der Wurmfarn hat doppelt gefiederte Blätter Farne sind in Spross und Wurzeln gegliedert. Die Sprossachse trägt die Laubblätter. Sie ist bei den meisten Arten verdickt und liegt waagrecht unter oder dicht über der Erde. Der Wurmfarn hat große Blätter, die so genannten Wedel. Sie sind nach außen gebogen und stehen im Kreis ( Seite 27 Abb. 12). Die Wedel sind gefiedert, die Fiedern sind nochmals gefiedert. Die Blätter des Wurmfarns sind daher doppelt gefiedert ( Abb. 16 und 17). Die jungen Blätter sind zusammengerollt ( Abb. 15). Beim Wachsen entrollen sie sich. Farne besiedeln feuchte Standorte Über die großen, zart gebauten Farnwedel wird sehr viel Wasser verdunstet. Sonneneinstrahlung verstärkt die Wasserabgabe. Bei unzureichendem Wasserangebot könnten die Farne dadurch vertrocknen. Aus diesem Grund besiedeln Farne schattige und eher feuchte Standorte. 15 Junges Farnblatt beim Entrollen 16 Baumfarn gefiedert Gefiederte Blätter haben eine Blattfläche, die aus mehreren voneinander getrennten Blättchen, den Fiedern, zusammengesetzt sind. 17 Doppelt gefiedertes Blatt 18 Nochmals gefiederte Fiedern Ordne die Ereignisse in der Evolution der Pflanzen in der Zeitleiste richtig zu, indem du die entsprechenden Buchstaben in die Kästchen schreibst. Sie ergeben eine andere Bezeichnung für Blütenpflanzen. Lösung: A Erste Gefäßpflanzen L Moose, erste Landpflanzen AM Urbakterien (erste Lebewesen) N Sauerstoffrevolution, viele Bakterienarten sterben aus E Erste Bakterien, die Fotosynthese betreiben NZ Wälder aus Bärlappen, Schachtelhalmen und Baumfarnen EN Vorherrschaft der Blütenpflanzen beginnt P Erster Einzeller mit Zellkern F Erster Einzeller mit Chlorophyll, einzellige Alge als Vorfahre aller Pflanzen S LUCA Du bist dran! 470 Mio. 425 Mio. 360–300 Mio. 200–150 Mio. 1,8 Mrd 2 Mrd 2,4 Mrd 2,7 Mrd 3,5 Mrd 3,8 Mrd 28 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
Sporenpflanzen – gut aufgepasst? Sporenpflanzen – gut aufgepasst? Sporenpflanzen – das hast du gelernt! 1. Löse das Kreuzworträtsel! Mit den Ziffern in den Feldern findest du das Lösungswort. Es ist der Name des rechts abgebildeten Farns. 1 besondere Fortpflanzungszellen 2 Verdunstungsschutz bei Pflanzen 3 begeißelte männliche Geschlechtszellen der Sporenpflanzen 4 erste Landpflanzen 5 möglicher Vorfahre aller Lebewesen 6 schützt die Erde vor schädlicher Sonnenstrahlung 7 älteste Gefäßpflanzen 8 Vorfahren der Moose Lösung: 1234567891011 1 2 5 3 4 3 5 6 7 1 2 6 8 4 7 11 8 10 9 Sporenpflanzen erforschen! 2. Für die folgenden Aufgaben brauchst du eine Lupe, einen Bleistift, Papier und eine Küchenwaage. Besorge dir aus dem Wald einen kleinen Moospolster. a) Betrachte die kleinen Moospflänzchen genau unter der Lupe und zeichne eines. b) Wiege den Moospolster ab und notiere das Gewicht. Lege den Polster auf einen Teller und bewahre ihn an einem schattigen Ort auf. Protokolliere jeden zweiten Tag das Gewicht deines Moospolsters und erstelle mit deinen Messwerten ein Diagramm (x-Achse: Zeit, y-Achse: Gewicht). c) Gieße den Moospolster nach zwei Wochen wieder regelmäßig und notiere über weitere zwei Wochen sein Aussehen (Farbe, Größe, Gewicht, etc.). Fertige ein Versuchsprotokoll an. Gewicht Zeit Sporenpflanzen – was denkst du? 3. Lies die Aussagen der beiden Figuren. Nutze dein in diesem Kapitel gelerntes Wissen und begründe, ob und warum sie richtig sind oder nicht. Moose sind gar keine Pflanzen. Sie haben keine Wurzeln, keinen Spross und keine Blüten. Ich gehe am Wochenende gerne im Wald spazieren. Das tut meiner Lunge gut. 29 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
Die Welt der Pflanzen Evolution der Blütenpflanzen Blüten- oder Samenpflanzen sind Pflanzen, die Blüten bilden und sich durch Samen verbreiten. Als sie vor 150 bis 200 Millionen Jahren zur vorherrschenden Pflanzengruppe wurden, dominierten die Dinosaurier die Tierwelt. Dinosaurier Reptilien, die vor rund 240 Millionen Jahren auftraten und vor etwa 65 Millionen Jahren ausstarben. 1. In der 1. Klasse hast du bereits am Beispiel des Ackersenfs und der Tulpe erfahren, wie Blütenpflanzen aufgebaut sind und welche Funktionen die Blüten erfüllen. Blütenpflanzen bilden Samen, sie gehören demnach zu den Samenpflanzen. Die Abbildung links zeigt eine Rapspflanze. Finde mit Hilfe des Silbensalats die Namen der in der Abbildung nummerierten Organe heraus und setze die Begriffe anschließend richtig im Text unten ein. ACH – BLÄT – BLÄT – BLÜ – BLÜ – BLÜ – BLÜ – LAUB – LAUB – SE – SPROSS – STAND – TE – TEN – TEN – TEN – TER – TER – WUR – ZEL Die (1) besteht aus umgebildeten Blättern – den oft auffallend gefärbten Kronblättern, den Staubblättern und dem Stempel, beziehungsweise mehreren Stempeln. Zusätzlich kann es wie bei der Rapsblüte eine äußere Hülle aus grünen Kelchblättern geben. Im Gegensatz zur Tulpe, die große einzelne Blüten hat, sitzen beim Raps viele kleine Einzelblüten auf kurzen Stielchen übereinander am Ende eines jeden Triebes. Sie bilden gemeinsam einen (2) stand. Aus den (1) entwickeln sich Früchte und Samen. Die grünen (3) enthalten Chlorophyll und stellen mit Hilfe des Sonnenlichts Zucker und Sauerstoff her. Die (4) trägt die (3) und (1) und hebt sie zum Licht. Sie leitet außerdem Mineral- und Nährstoffe. Die (5) verankert den Spross im Boden und nimmt mit Hilfe feiner Härchen Wasser und darin gelöste Mineralstoffe auf. An der (5) befinden sich keine Blätter, sie ist auch niemals grün gefärbt. 2 1 3 4 5 Du bist dran! 2. Raps und Ackersenf gehören derselben Pflanzenfamilie an. Ihre kleinen Einzelblüten, die zusammen Blütenstände bilden, bestehen jeweils aus einem Stempel, vier inneren und zwei äußeren Staubblättern, vier gelben Kronblättern und vier grünen Kelchblättern, die in zwei Kreisen angeordnet sind. Staub-, Kron- und Kelchblätter sind auf den Kreisen jeweils kreuzweise versetzt. a) Erstelle in der Vorlage rechts das entsprechende Blütendiagramm. b) Gib den Namen der Pflanzenfamilie an: Pflanzen, deren Blüten wie die Rapsblüten gebaut sind, gehören zur Familie der . 30 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
Evolution der Blütenpflanzen Grundorgane der Blütenpflanzen Blütenpflanzen sind in Spross und Wurzeln gegliedert. Am Spross lassen sich Sprossachse und Blätter unterscheiden. Die Wurzel erfüllt mehrere Aufgaben Die Wurzeln verankern die Pflanze im Boden, nehmen mit den Wurzelhaaren Wasser und Mineralstoffe auf ( Seite 33) und speichern häufig auch Nährstoffe. Die meisten Samenpflanzen besitzen ein Pfahlwurzelsystem. Es besteht aus einer Haupt- oder Pfahlwurzel, die zum Erdmittelpunkt wächst. Von ihr zweigen Seiten- oder Nebenwurzeln ab ( Abb. 19). Gefäße kräftigen die Sprossachse und die Laubblätter Blütenpflanzen sind Gefäßpflanzen. Feine, dicht angeordneten Röhren, die wasserleitenden Gefäße, transportieren Wasser von den Wurzeln über die Sprossachse bis zu den Blättern. Die Zellwände dieser Gefäße enthalten Holzstoff. Neben den wasserleitenden Gefäßen gibt es auch nährstoffleitende Gefäße. Sie ziehen von den Blättern bis zu den Wurzeln und befördern die in den Laubblättern hergestellten Nährstoffe dorthin, wo sie benötigt werden. In den Laubblättern sind die Gefäße als Blattadern oder Blattnerven zu sehen. Bei manchen Pflanzen, etwa bei der Tulpe, liegen sie parallel, bei anderen, zB beim Raps, verzweigen sie netzförmig ( Abb. 3). Sprossachsen sind krautig oder verholzt Krautige Pflanzen, wie beispielsweise die Tulpe und der Raps, haben meist grüne, eher leicht biegsame Sprossachsen. Sie halten sich bei ausreichendem Wasserangebot durch die mit Zellsaft prall gefüllten Vakuolen in den Zellen aufrecht ( S.11). Unverholzte oder krautige Sprossachsen werden als Stängel bezeichnet. Bäume haben eine einzelne verholzte Sprossachse, den Stamm. Er verzweigt sich im oberen Bereich zur Baumkrone. Sträucher weisen ebenfalls verholzte Sprossachsen auf. Aus der Wurzel wachsen mehrere, dünnere Stämme heraus. Sie werden meistens weniger hoch als Bäume. 1 Bau eines Pfahlwurzelsystems 2 Die Hauptwurzel der Sellerie (links) ist durch Nährstoffspeicherung zur rundlichen Knolle, die der Karotte (rechts) zur länglichen Rübe verdickt. 3 Tulpe (links): Laubblatt parallelnervig Raps (rechts): Laubblatt netznervig Wasserleitende Gefäße haben Holzstoff eingelagert. Dies verleiht der Sprossachse Festigkeit. Blattadern, Blattnerven Verlaufen sie parallel, werden die Blätter als parallelnervig, verlaufen sie netzförmig, als netznervig bezeichnet. Gefäße und Wurzeln – ein wichtiger Schritt in der Evolution Die Entstehung von Gefäßen und Wurzeln war für die Evolution der Landpflanzen von besondere Bedeutung. Die wasserleitenden Gefäße verleihen der Sprossachse Festigkeit. Wurzeln nehmen nicht nur Wasser und darin gelöste Mineralstoffe auf, sie dienen auch der Verankerung der Pflanzen im Boden. Erst dadurch war es im Lauf der Evolution möglich, dass sich höherwüchsige Pflanzen entwickelt haben. Kenn ich das? 4 Kennzeichen eines Strauches: Mehrere Stämme wachsen aus der Wurzel. 5 Kennzeichen eines Baumes: Ein Baumstamm, Äste bilden eine Krone. 31 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
Die Welt der Pflanzen Bäume und Sträucher haben ein Dickenwachstum Krautige Pflanzen weisen nur ein Längenwachstum an den Spross- und Wurzelspitzen auf. Sie sterben nach dem Blühen und der anschließenden Samenbildung ab. Danach unterscheidet man ein-, zwei- und mehrjährige krautige Pflanzen. Verholzte Pflanzen sind sogenannte ausdauernde Pflanzen. Sie können sehr alt werden und mitunter jährlich Samen bilden. Um zusätzlich Stabilität zu erlangen, weisen sie neben dem Längenwachstum auch ein Dickenwachstum auf. So wächst der Stamm eines Baumes in die Höhe und nimmt dabei auch an Umfang zu. Er wird dicker. Das Dickenwachstum geht von einer Wachstumsschicht im Stamm aus. Sie bildet nach außen nährstoffleitende Transportbahnen, den Bast. Durch sie werden die in den Blättern hergestellten Nährstoffe dorthin befördert, wo sie benötigt werden. An den Bast schließt nach außen eine Schicht abgestorbener Zellen an, die Borke. Sie schützt den Baum vor schädigenden Einflüssen (Wasserverlust, Beschädigungen, Hitze, Kälte etc.). Nach innen werden von der Wachstumsschicht röhrenförmige Holzzellen abgegeben. Sie bauen die Gefäße auf, die Wasser und darin gelöste Mineralstoffe von den Wurzeln nach oben leiten. Bei älteren Bäumen, etwa nach 20 Jahren, beginnen die innersten Holzzellen abzusterben. Sie haben keine Leitungsfunktion mehr, dienen aber der Festigkeit des Stammes. Das abgestorbene innere Holz wird als Kernholz, das aktive äußere als Splintholz bezeichnet. 6 Karottenpflanzen blühen im zweiten Jahr; im ersten Jahr bilden sich nur Laubblätter, die von ihnen erzeugten Nährstoffe werden in der Wurzel (= Karotte) gespeichert. Ein-, zwei- und mehrjährige krautige Pflanzen Einjährige Pflanzen blühen im ersten, zweijährige im zweiten Jahr, mehrjährige erst nach mehreren Jahren. Kernholz, Splintholz Im Gegensatz zum Splintholz ist das Kernholz dunkler gefärbt, trocken und härter. 7 Stammaufbau (Schema) Karottenpflanzen sieht man nur sehr selten blühen. Finde eine Begründung dafür. Du bist dran! 32 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
Evolution der Blütenpflanzen An einem Stammquerschnitt kann man Jahresringe erkennen Während der Wachstumsphase eines Baumes im Frühjahr wird das sogenannte Frühholz gebildet. Es sind eher dünnwandige Gefäße mit größerem Querschnitt. So kann der Wasser- und Mineralstofftransport von den Wurzeln zu den Blättern möglichst rasch erfolgen. Wenn es kälter wird, stellt der Baum sein Wachstum ein. Bis zum darauffolgenden Frühjahr bleibt er in einer Ruhephase. Von Spätsommer bis Herbst werden deshalb nach und nach dickwandigere Gefäße mit kleinerem Querschnitt gebildet, das Spätholz. Allmählich wird die Zellbildung ganz eingestellt. Da die Gefäße in Früh- und Spätholz einen unterschiedlichen Querschnitt aufweisen und Spätholz außerdem dunkler gefärbt ist, kann man den jährlichen Holzzuwachs in einem Stammquerschnitt als so genannte Jahresringe erkennen. An der Breite der Jahresringe lässt sich auch erkennen, ob das Klima in dem entsprechenden Jahr günstig oder ungünstig für den Baum war – der Holzzuwachs ist bei guten klimatischen Bedingungen größer. Durch die Spaltöffnungen wird Wasser abgegeben Pflanzen verdunsten durch die Spaltöffnungen in den Laubblättern ständig Wasser. Dadurch wird Bodenwasser, das gelöste Mineralstoffe enthält, von den Pflanzenwurzeln mit den feinen Wurzelhaaren aufgenommen. Es wird – ähnlich wie wenn du mit einem Strohhalm trinkst – durch die wasserleitenden Gefäße von unten nachgezogen. Um ausreichend Mineralstoffe zu erhalten, müssen die Pflanzen sehr viel Wasser aufnehmen. Das Wasser wird aber auch für die Fotosynthese ( Seite 36–37) benötigt. 8 Jahresringe 9 Wasseraufnahme und -transport in der Pflanze 10 Versuch zur Stoffaufnahme und Stofftransport 1. Die Wasserverdunstung bei Pflanzen kannst du mit einem einfachen Versuch nachweisen. Lege ein Versuchsprotokoll an, bevor du beginnst. Dichte die Erdoberfläche einer Topfpflanze ab, indem du den Topf in ein Plastiksackerl gibst, das du anschließend im Bereich der Sprossachse zubindest. Stülpe nun ein durchsichtiges Plastiksackerl oder ein Glasgefäß über die Topfpflanze. Nach einiger Zeit werden sich Wassertropfen an der Glaswand beziehungsweise Innenwand des Säckchens niederschlagen. 2. Führe folgenden Versuch zur Stoffaufnahme und zum Stofftransport bei Pflanzen durch. Lege auch für diesen Versuch vorher ein Versuchsprotokoll an. Du benötigst dafür eine weißblühende Rose (oder Nelke), ein Glas mit Wasser und Tinte. Gib ausreichend Tinte (den Inhalt von fünf bis sechs Tintenpatronen) in das Glas mit Wasser. Kürze deine Blume auf ungefähr 10 cm Länge und stelle sie sofort in das Glas mit dem Tintenwasser. Lass die Blume so ein bis zwei Tage stehen und beobachte in regelmäßigen Abständen, ob sich etwas verändert. Du bist dran! Versuchsprotokoll rv5t4i 33 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
Die Welt der Pflanzen Laubblätter, die wichtigsten Fotosyntheseorgane Ein Laubblatt besteht aus der Blattspreite (Blattfläche) und dem Blattstiel, mit dem das Blatt an der Sprossachse sitzt. Die Spaltöffnungen an der Blattunterseite sind abhängig von Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Licht geöffnet oder geschlossen. Bei ausreichendem Licht sind die Spaltöffnungen ganz geöffnet, um Kohlenstoffdioxid für die Fotosynthese ( Seite 36–37) aufnehmen zu können. Ist es untertags eher heiß und trocken, verengen sie sich zu einem schmalen Spalt, wodurch nur wenig Wasser verdunsten kann. Laubabwurf – ein Schutz vor Austrocknung Wenn in der kalten Jahreszeit die Temperaturen unter den Gefrierpunkt des Wassers sinken, sind Wasseraufnahme und Wasserleitung nicht mehr ausreichend gegeben. Da die Blätter trotzdem weiter Wasser abgeben würden, wäre für den Baum die Gefahr des Austrocknens gegeben. Um dies zu verhindern, verlieren alle heimischen Laubbäume im Herbst die Laubblätter. Ausgelöst wird der Laubabwurf durch die jahreszeitlich bedingten niedrigeren Temperaturen und die kürzer werdenden Tage. Vor dem Laubfall verfärben sich die Blätter. Durch den Abbau des Chlorophylls kommen gelbe und rote Pflanzenfarbstoffe zum Vorschein, die vorher vom Chlorophyll überdeckt waren. Ist noch Zucker in den Blättern vorhanden, wird er durch den Stamm in die Wurzeln transportiert und dort gespeichert. Am Blattgrund bildet sich eine Trennschicht. An ihr lösen sich die Blätter durch ihr Gewicht oder durch den Wind und fallen zu Boden. Es bleiben Blattnarben zurück, die wasserdicht verschlossen sind. Oberhalb der Blattnarben kann man bereits Erneuerungsknospen, die so genannten Winterknospen, erkennen. Aus ihnen gehen im nächsten Frühjahr neue beblätterte Sprosse hervor. 11 Spaltöffnungen auf der Unterseite eines Laubblattes (Mikrofoto) 12 Bau eines Laubblattes Das Prinzip der Oberflächenvergrößerung In allen grünen Teilen einer Pflanze kann Fotosynthese stattfinden. Die Laubblätter sind jedoch die eigentlichen Fotosyntheseorgane. Sie sind bestens an ihre Funktion angepasst. Sie vergrößern die Oberfläche der Pflanze, um möglichst viel Sonnenlicht einzufangen. Zugleich vergrößern sie die Fläche für die Sauerstoff- und Wasserdampfabgabe beziehungsweise Kohlenstoffdioxidaufnahme durch die Spaltöffnungen. Kenn ich das? rote Pflanzenfarbstoffe Der sogenannten Blatt-Signal-Theorie zufolge dienen die eingelagerten roten Farbstoffe unter anderem der Abwehr von Insekten. Je gesünder und abwehrkräftiger ein Baum ist, desto intensiver verfärben sich seine Laubblätter im Herbst. Man hat beobachtet, dass Bäume mit intensiv gefärbten Laubblättern weniger von Fraßinsekten befallen werden. 13 Rot-Buche; Herbstfärbung 14 Rot-Buche; Winterknospen Suche dir einen Laubbaum in deiner näheren Umgebung aus und fotografiere ein Jahr hindurch in regelmäßigen Abständen (zB wöchentlich) einen bestimmten Ast. Erstelle ein Fotobuch, in dem die Bilder in der richtigen Reihenfolge (mit Datum versehen) angeordnet sind. Beschreibe mit Hilfe der Fotos die Veränderungen, die du im Laufe eines Jahres beobachten kannst. Du bist dran! 34 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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