Ökologie
• Ökologie untersucht die Wechselbeziehungen der Lebewesen untereinander und mit ihrer Umwelt
• Betrachtet Strukturen und Funktionen der verschiedenen Ökosysteme
• Ziel die Biosphäre global zu schützen und zu erhalten
• Beschäftigt sich mit der Wirkung abiotischer und biotischer Faktoren
Einwirkung abiotischer und biotischer Umweltfaktoren auf Lebewesen
Beispiel Frosch:
• steht mit seiner Umwelt in verschieden wechselseitigen Beziehungen
• Abiotische Umweltfaktoren
• Faktoren der unbelebten Umwelt: z.B. Temperatur, Licht, Wasser, pH-Wert
• —> stecken die Grenzen ab, in denen der Frosch vorkommt und sich vermehren kann und kennzeichnen den
Lebensraum, das Biotop
• Schwankungen dieser Umweltfaktoren können Lebewesen in manchen Grenzen tolerieren
• —> sie sind in der Lage, in ihrem Körper annähernd gleiche Bedingungen, eine Homöostase zu erhalten
• ——> z.B. regulieren gleichwarme Tiere ihre Körpertemperatur und sind daher relativ unabhängig von der
Umgebungstemperatur
• ——> wechselwarme Tiere können dies nicht, sodass sich ihre Körpertemperatur der Umgebungstemperatur angleicht
• biotische Umweltfaktoren
• Innerhalb der Grenzen wirken auch andere Lebewesen auf den Frosch ein
• —> z.B. seine Fortpflanzungsrate wird von der Anzahl der der Frösche des Biotops oder von Fressfeinden beeinflusst
• Gehen die Einflüsse von Individuen der eigenen Art aus, spricht man von intraspezifischen Faktoren
• Gehen sie von einer anderen Art aus, nennt man sie interspezifische Faktoren
• Der Frosch bildet zusammen mit der Gesamtheit aller im gleichen Biotop vorkommenden Lebewesen eine
Lebensgemeinschaft, die Biozönose
• Haben Lebewesen (z.B. Pflanzen) einen festen Ort, so nennt man diesen Standort
• Bewegt sich das Lebewesen in einem bestimmten Gebiet, nennt man diesen Aufenthaltsbereich oder Habitat
Ökosystem
abiotische Faktoren produzenten Konsumenten Destruenten
z. B. Licht, Temperatur, Gase, pH-Wert z.B. Algen, Flechten, Moose, Farne, Samenpflanzch Wirbellose, Wirbeltiere z. B. anaerobedaerobe Bakterien,
niedere Pilze, Wirbellose
Biotop Biozönose
Stoffkreisläufe
• Pflanzen geben als ein Produkt der Fotosynthese Sauerstoff an die Umgebung ab
• —> wird von den meisten Lebewesen zur Zellatmung benutzt
• ——> Produkt der Zellatmung: Kohlenstoffdioxid
• Der wird in der Umgebung von den grünen Pflanzen für die Fotosynthese wieder aufgenommen
, Stoffabbau - Zellatmung
Glykolyse
• aus einem Glucose-Molekül (C6-Körper) werden schrittweise zwei Moleküle Pyruvat (C3-Körper) gebildet
• 2 Teilreaktionen benötigen Energie in Form von ATP
• —> die bildung von Glucose-6-Phosphat aus Glucose
• —> die Reaktion von Fructose-6-Phosphat zu Fructose-1,6-bisphosphat
• ——> dem ATP-Verbrauch steht ein Gewinn von 2 ATP-Molekülen pro C3-Körper in zwei späteren Reaktionsschritten
gegenüber (pro C6-Körper werden also 2 ATP-Moleküle verbraucht, aber zweimal 2 ATP-Moleküle gewonnen)
• Damit liefert die Glykolyse 2 Moleküle ATP pro Molekül Glucose
Gärungen
• unter aeroben Bedingungen: weitere Oxidation von Pyruvat zu CO2 und H20 erfolgt vollständig (fehlt Sauerstoff kann Energie
durch unvollständige Oxidation gewonnen werden) —> diese anaeroben Stoffwechselwege bezeichnet man als Gärung
1. Alkoholische gärung: Pyruvat wird z.B. von Hefen zu Ethanol und CO2 abgebaut
2. Milchsäuregärung: z.B. wandeln Bakterien Pyruvat in Lactat (das Anion der Milchsäure) um
3. Pro Molekül Glucose werden jeweils zwei Moleküle ATP gebildet
Citratzyklus
• unter aeroben Bedingungen wird der C3-Körper Pyruvat unter Abspaltung eines Co2-Moleküls an Coenzym A angelagert
• —> die entstehende C2-Einheit Acetyl-Coenzym A wird als aktivierte Essigsäure bezeichnet
• Auf die Abspaltung des CO2-Moleküls (Decarboxylierung) folgt eine Oxidation —> Vorgang wird daher oxidative
Decarboxylierung genannt • in den
• C2- Einhei4t Acetyl-Coenzym A reagiert zusammen mit einem C4-Körper Mitochondrien
• Kohlenstoffdioxid
• —> ein C6-Körper Citrat entsteht wird von dem
Pyruvat
• ——> in Folgereaktionen verlassen zwei Kohlenstoff-Atome in Form von CO2-Molekülen den Zyklus abgespalten
(Oxidation)
• Regeneration des C4-Körpers zum Akzeptormolekül Oxalacetat
• das Molekül pyruvat durchläuft den Citratzyklus
• —> due sechs Kohlenstoff-Atome eubes Glucose-Moleküls sind vollständig zu sechs CO2-Molekülen oxidiert
• ——> Oxidation ist mit der Bildung von 8 Molekülen NADH + H+ & zwei Molekülen FADH2 verbunden
• Weiterhin entstehen 2 GTP-Moleküle
Atmungskette
• NADH + H+ und FADH2 werden aus der Glycolyse und dem Citratzyklus zu NAD+ und FAD oxidiert
• —> dabei werden Elektronen und H-Atome frei, welche auf Sauerstoff übertragen werden —> Freisetzung erfolgt an speziellen
Enzymkomplexen in der inneren Mitochondrienmembran & ist mit dem Transfer von H+-Ionen (Protonen) durch die innere
Mitochondrienmembran in den Intermembranraum gekoppelt —> dadurch entsteht ein Protongradient, der für die Bildung von
ATP genutzt wird (Protonen fließen zurück in den Matrixraum und passieren dabei ein Membranprotein, die ATP-Synthase —>
oxidative Phosphorylierung)
• ——> Wasser entsteht & Energie wird frei
• Findet in der Mitochondrienmembran statt
Formel der
Zellatmung
CHnz06 +6202 6C02 +GH20 +
Energie
, Stoffaufbau - Fotosynthese
Formel
6 COn
+12HOn CH06 6COn GH0
+ +
Bedeutung
• Lichtenergie wird in chemische Energie umgewandelt
• in den Chloroplasten brauen Pflanzen aus anorganischen Stoffen die energiereiche organische Verbindung Glucose auf
• —> Pflanzen nutzen die gebildete Glucose für den Aufbau körpereigener Stoffe (Baustoffwechsel) —> sie sind daher
autotrophe Organismen
• Die erzeugte Biomasse bildet die Nahrungsgrundlage für alle übrigen Lebewesen —> heterothrophe Organismen
• —> sie bauen die organischen Stoffe im Verlauf der Zellatmung wieder zu energiearmen anorganischen Stoffe ab, wobei
Kohlenstoffdioxid freigesetzt wird
Außenfaktoren der Fotosynthese
• Licht
~ CO2-Aufnahme
• Sättigungskurve
Sonnenpflanze • —> bei geringen lichtintensitäten überwiegt die Co2-Abgabe durch Zellatmung die
fotosynthethische CO2-Aufnahme
Schattenpflane
• Lichtkompensationspunkt charakterisiert die Lichtintensität, bei der sich CO2-Abgabe und
CO2-Aufnahme entsprechen
-
-
ichthompensationspunkt
) Lichtintensität
•
•
—> danach steigt die Fotosyntheseleistung proportional zur Lichtintensität
coz
~
-
Abgabe
• Ökologie untersucht die Wechselbeziehungen der Lebewesen untereinander und mit ihrer Umwelt
• Betrachtet Strukturen und Funktionen der verschiedenen Ökosysteme
• Ziel die Biosphäre global zu schützen und zu erhalten
• Beschäftigt sich mit der Wirkung abiotischer und biotischer Faktoren
Einwirkung abiotischer und biotischer Umweltfaktoren auf Lebewesen
Beispiel Frosch:
• steht mit seiner Umwelt in verschieden wechselseitigen Beziehungen
• Abiotische Umweltfaktoren
• Faktoren der unbelebten Umwelt: z.B. Temperatur, Licht, Wasser, pH-Wert
• —> stecken die Grenzen ab, in denen der Frosch vorkommt und sich vermehren kann und kennzeichnen den
Lebensraum, das Biotop
• Schwankungen dieser Umweltfaktoren können Lebewesen in manchen Grenzen tolerieren
• —> sie sind in der Lage, in ihrem Körper annähernd gleiche Bedingungen, eine Homöostase zu erhalten
• ——> z.B. regulieren gleichwarme Tiere ihre Körpertemperatur und sind daher relativ unabhängig von der
Umgebungstemperatur
• ——> wechselwarme Tiere können dies nicht, sodass sich ihre Körpertemperatur der Umgebungstemperatur angleicht
• biotische Umweltfaktoren
• Innerhalb der Grenzen wirken auch andere Lebewesen auf den Frosch ein
• —> z.B. seine Fortpflanzungsrate wird von der Anzahl der der Frösche des Biotops oder von Fressfeinden beeinflusst
• Gehen die Einflüsse von Individuen der eigenen Art aus, spricht man von intraspezifischen Faktoren
• Gehen sie von einer anderen Art aus, nennt man sie interspezifische Faktoren
• Der Frosch bildet zusammen mit der Gesamtheit aller im gleichen Biotop vorkommenden Lebewesen eine
Lebensgemeinschaft, die Biozönose
• Haben Lebewesen (z.B. Pflanzen) einen festen Ort, so nennt man diesen Standort
• Bewegt sich das Lebewesen in einem bestimmten Gebiet, nennt man diesen Aufenthaltsbereich oder Habitat
Ökosystem
abiotische Faktoren produzenten Konsumenten Destruenten
z. B. Licht, Temperatur, Gase, pH-Wert z.B. Algen, Flechten, Moose, Farne, Samenpflanzch Wirbellose, Wirbeltiere z. B. anaerobedaerobe Bakterien,
niedere Pilze, Wirbellose
Biotop Biozönose
Stoffkreisläufe
• Pflanzen geben als ein Produkt der Fotosynthese Sauerstoff an die Umgebung ab
• —> wird von den meisten Lebewesen zur Zellatmung benutzt
• ——> Produkt der Zellatmung: Kohlenstoffdioxid
• Der wird in der Umgebung von den grünen Pflanzen für die Fotosynthese wieder aufgenommen
, Stoffabbau - Zellatmung
Glykolyse
• aus einem Glucose-Molekül (C6-Körper) werden schrittweise zwei Moleküle Pyruvat (C3-Körper) gebildet
• 2 Teilreaktionen benötigen Energie in Form von ATP
• —> die bildung von Glucose-6-Phosphat aus Glucose
• —> die Reaktion von Fructose-6-Phosphat zu Fructose-1,6-bisphosphat
• ——> dem ATP-Verbrauch steht ein Gewinn von 2 ATP-Molekülen pro C3-Körper in zwei späteren Reaktionsschritten
gegenüber (pro C6-Körper werden also 2 ATP-Moleküle verbraucht, aber zweimal 2 ATP-Moleküle gewonnen)
• Damit liefert die Glykolyse 2 Moleküle ATP pro Molekül Glucose
Gärungen
• unter aeroben Bedingungen: weitere Oxidation von Pyruvat zu CO2 und H20 erfolgt vollständig (fehlt Sauerstoff kann Energie
durch unvollständige Oxidation gewonnen werden) —> diese anaeroben Stoffwechselwege bezeichnet man als Gärung
1. Alkoholische gärung: Pyruvat wird z.B. von Hefen zu Ethanol und CO2 abgebaut
2. Milchsäuregärung: z.B. wandeln Bakterien Pyruvat in Lactat (das Anion der Milchsäure) um
3. Pro Molekül Glucose werden jeweils zwei Moleküle ATP gebildet
Citratzyklus
• unter aeroben Bedingungen wird der C3-Körper Pyruvat unter Abspaltung eines Co2-Moleküls an Coenzym A angelagert
• —> die entstehende C2-Einheit Acetyl-Coenzym A wird als aktivierte Essigsäure bezeichnet
• Auf die Abspaltung des CO2-Moleküls (Decarboxylierung) folgt eine Oxidation —> Vorgang wird daher oxidative
Decarboxylierung genannt • in den
• C2- Einhei4t Acetyl-Coenzym A reagiert zusammen mit einem C4-Körper Mitochondrien
• Kohlenstoffdioxid
• —> ein C6-Körper Citrat entsteht wird von dem
Pyruvat
• ——> in Folgereaktionen verlassen zwei Kohlenstoff-Atome in Form von CO2-Molekülen den Zyklus abgespalten
(Oxidation)
• Regeneration des C4-Körpers zum Akzeptormolekül Oxalacetat
• das Molekül pyruvat durchläuft den Citratzyklus
• —> due sechs Kohlenstoff-Atome eubes Glucose-Moleküls sind vollständig zu sechs CO2-Molekülen oxidiert
• ——> Oxidation ist mit der Bildung von 8 Molekülen NADH + H+ & zwei Molekülen FADH2 verbunden
• Weiterhin entstehen 2 GTP-Moleküle
Atmungskette
• NADH + H+ und FADH2 werden aus der Glycolyse und dem Citratzyklus zu NAD+ und FAD oxidiert
• —> dabei werden Elektronen und H-Atome frei, welche auf Sauerstoff übertragen werden —> Freisetzung erfolgt an speziellen
Enzymkomplexen in der inneren Mitochondrienmembran & ist mit dem Transfer von H+-Ionen (Protonen) durch die innere
Mitochondrienmembran in den Intermembranraum gekoppelt —> dadurch entsteht ein Protongradient, der für die Bildung von
ATP genutzt wird (Protonen fließen zurück in den Matrixraum und passieren dabei ein Membranprotein, die ATP-Synthase —>
oxidative Phosphorylierung)
• ——> Wasser entsteht & Energie wird frei
• Findet in der Mitochondrienmembran statt
Formel der
Zellatmung
CHnz06 +6202 6C02 +GH20 +
Energie
, Stoffaufbau - Fotosynthese
Formel
6 COn
+12HOn CH06 6COn GH0
+ +
Bedeutung
• Lichtenergie wird in chemische Energie umgewandelt
• in den Chloroplasten brauen Pflanzen aus anorganischen Stoffen die energiereiche organische Verbindung Glucose auf
• —> Pflanzen nutzen die gebildete Glucose für den Aufbau körpereigener Stoffe (Baustoffwechsel) —> sie sind daher
autotrophe Organismen
• Die erzeugte Biomasse bildet die Nahrungsgrundlage für alle übrigen Lebewesen —> heterothrophe Organismen
• —> sie bauen die organischen Stoffe im Verlauf der Zellatmung wieder zu energiearmen anorganischen Stoffe ab, wobei
Kohlenstoffdioxid freigesetzt wird
Außenfaktoren der Fotosynthese
• Licht
~ CO2-Aufnahme
• Sättigungskurve
Sonnenpflanze • —> bei geringen lichtintensitäten überwiegt die Co2-Abgabe durch Zellatmung die
fotosynthethische CO2-Aufnahme
Schattenpflane
• Lichtkompensationspunkt charakterisiert die Lichtintensität, bei der sich CO2-Abgabe und
CO2-Aufnahme entsprechen
-
-
ichthompensationspunkt
) Lichtintensität
•
•
—> danach steigt die Fotosyntheseleistung proportional zur Lichtintensität
coz
~
-
Abgabe
