Lehrbuch Biologie - Gesamtband Sekundarstufe I · Unterrichtsmaterialien in digitaler und in...

Unterrichtsmaterialien in digitaler und in gedruckter Form

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Lehrbuch Biologie - Gesamtband Sekundarstufe I

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Inhaltsverzeichnis

3

Inhaltsverzeichnis

Lebewesen bestehen aus Zellen 9

1.1 Die Zelle – Grundbaustein aller Lebewesen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

Aufbau des Lichtmikroskops und seine Handhabung. . . . . . . . . . . . . . . . 11

Arbeitsmethoden:

Mikroskopieren . . 12

schuelerlexikon.de:

Elektronen-mikroskop. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13Mikropräparate und ihre Herstellung 14

Mosaik:

Bedeutung des Mikroskops für die Entdeckung der Zellen . . . . . . 15

Formenvielfalt und Größe von Zellen. 16Bau von Pflanzen- und Tierzelle . . . . . 17

Praktikum:

Mikroskopische Unter-suchungen von Zellen und Zellverbänden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

Lebensvorgänge der Zellen . . . . . . . . . 22

gewusst • gekonnt . . . . . . . . . . . . . . . 25summa summarum . . . . . . . . . . . . . . . 27

1.2 Vom Einzeller zum Vielzeller. . . . . . . . 29

Bau und Lebensweise einzelliger Tiere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30Bau und Lebensweise einzelliger Grünalgen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32Das „Augentierchen“ Euglena – Pflanze oder Tier? . . . . . . . . . . . . . . . . 33Einzeller – Kolonie –Vielzeller . . . . . . . 34Bau und Formenvielfalt der Algen . . . 35

Mosaik:

Kieselalgen . . . . . . . . . . . . . . . 36

Biologie im Alltag:

Bedeutung der Algen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37


Wirbellose Tiere in ihren Lebensräumen 41

2.1 Vielfalt wirbelloser Tiere . . . . . . . . . . . 42

Wirbellose Tiere – ein Überblick . . . . . 43

Projekt:

Wirbellose Tiere im Wald-boden, Wirbellose Tiere im Haus . . . . . 46

2.2 Ausgewählte Gruppen wirbelloser Tiere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 52

Süßwasserpolyp – ein Hohltier. . . . . . . 53

Mosaik:

Korallen – farbenprächtige Hohltiere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

Regenwurm – ein Ringelwurm. . . . . . . 55Vielfalt der Insekten . . . . . . . . . . . . . . . 59Spinnentiere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67Krebstiere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68Weichtiere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69Wirbellose Tiere als Parasiten. . . . . . . . 70

Arbeitsmethoden:

Vergleichen . . . . . . 71

gewusst • gekonnt . . . . . . . . . . . . . . . . 72summa summarum . . . . . . . . . . . . . . . . 74

Stoff- und Energiewechsel beim Menschen 75

3.1 Bestandteile der Nahrung und gesunde Ernährung . . . . . . . . . . . . . . . 76

Bestandteile der Nahrung – ein Überblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77Nährstoffe und ihre Bedeutung. . . . . . 78Ergänzungsstoffe und ihre Bedeutung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81Lebensmittelzusatzstoffe . . . . . . . . . . . 84

Mosaik:

Genetisch veränderte Stoffe in Lebensmitteln – Segen oder Fluch? . 85

Praktikum:

Nachweis organischer Stoffe in Nahrungsmitteln . . . . . . . . . . 86

Nährstoffbedarf und Energiebedarf . . 90Gesunde Ernährung . . . . . . . . . . . . . . . 94Methoden zur Beurteilung der Körpermasse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

Biologie im Alltag:

Verschiedene Diäten – eine Auswahl . . . . . . . . . . . . . 97

84676_IVZ.fm Seite 3 Montag, 11. April 2005 11:44 11

4

Inhaltsverzeichnis

Ernährungsstörungen und Ess-Störungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98


3.2 Stoffwechsel, Verdauung und Energiefreisetzung . . . . . . . . . . . . . . . 103

Ernährung und Stoffwechsel. . . . . . . . 104Verdauungsorgane – ein Überblick . . 105Verdauungsprozesse . . . . . . . . . . . . . . 106

Mosaik:

Wirkungsweise von Enzymen; Resorption der Grundnährstoffe . . . . 107

Praktikum:

Experimente zur Verdauung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109


3.3 Atmung, Stofftransport und Ausscheidung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

Atmung und Atmungsorgane. . . . . . . 115Gasaustausch in der Lunge . . . . . . . . . 117Hygiene und Erkrankungen der Atmungsorgane. . . . . . . . . . . . . . . 120Zusammensetzung des Blutes . . . . . . . 122

Mosaik:

Blutgerinnung und Wundverschluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

Biologie im Alltag:

Blutgruppen und Blutübertragung . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

Mosaik:

Leistungen von K

ARL

L

ANDSTEINER

. . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

Blutkreislauf im Überblick . . . . . . . . . . 128Bau und Funktionen der Blutgefäße . 129Das Herz und seine Leistung . . . . . . . . 131Herz- und Kreislauf-Erkrankungen und vorbeugende Maßnahmen . . . . . 133

Mosaik:

Übersicht über die wichtigsten Herz- und Kreislauf-Erkrankungen . . . 133

Biologie im Alltag:

Verschiedene Herzuntersuchungen . . . . . . . . . . . . . . 135

Ausscheidung und Ausscheidungs-organe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

schuelerlexikon.de:

Erkrankungen der Nieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138Stoff- und Energiewechsel – ein Überblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141


Orientierung des Menschen und Regulation von Prozessen im Körper 149

4.1 Informationsaufnahme . . . . . . . . . . . . 150

Informationsaufnahme durch Sinneszellen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151

Praktikum:

Untersuchungen zu Sinnes

leistungen (Auswahl) . . . . . . . . . 154Das Auge – unser Lichtsinnesorgan . . . 158

Mosaik:

Bau und Funktion der Netzhaut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160

Biologie im Alltag:

Das räumliche Sehen; das Farbensehen; optische Täuschungen; Kontaktlinsen können Fehlsichtigkeit korrigieren . . . . . . . . . . 164

Schutz der Augen sowie ihre Gesundheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167Das Ohr – unser Hörsinnesorgan . . . . . 169

Mosaik:

Schutz der Ohren und ihre Gesunderhaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . 171

Bio-Klick:

Das Ohr und der Hörvorgang 172

Mosaik:

Weitere Sinnesorgane . . . . . . 174

Biologie im Alltag:

Bedeutung des Tastens für Blinde . . . . . . . . . . . . . . . . . 176



Inhaltsverzeichnis

5

4.2 Informationsverarbeitung im Zentralnervensystem. . . . . . . . . . . . . . 181

Teile des Nervensystems . . . . . . . . . . . 182

Mosaik:

Das vegetative Nervensystem 185

Reiz-Reaktions-Abläufe und Reflexe . 186

Mosaik:

Leben und Leistungen von P

AWLOW

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189

Lernen und Gedächtnis . . . . . . . . . . . . 190Erkrankungen und Gesunderhaltung des Nervensystems . . . . . . . . . . . . . . . . 196

Mosaik:

Schlafphasen . . . . . . . . . . . . . 197


4.3 Regelung von Lebensprozessen durch Nerven und Hormone . . . . . . . . 200

Biologische Regelung . . . . . . . . . . . . . 201Das Hormonsystem . . . . . . . . . . . . . . . 203Regulation des Blutzuckerspiegels . . . 206

Mosaik:

Diabetes-Typen . . . . . . . . . . . 208


Sexualität, Fortpflanzung und Ent-wicklung des Menschen 211

5.1 Sexualität, Liebe und Partnerschaft . . 212

Sexualität und Pubertät. . . . . . . . . . . . 213Sexualität und Partnerschaft. . . . . . . . 215Bau, Funktionen und Hygiene der Geschlechtsorgane . . . . . . . . . . . . . . . . 218


5.2 Fortpflanzung und Entwicklung des Menschen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224

Geschlechtsverkehr und Befruchtung. 225

Mosaik:

Geschlechtsverkehr . . . . . . . . 225

Schwangerschaft und vorgeburtliche Entwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226Die Geburt (Entbindung). . . . . . . . . . . 228Eltern, Kinder, Familie . . . . . . . . . . . . . 229

Biologie im Alltag:

Verhütungs-methoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230

schuelerlexikon.de:

Überblick über Geschlechtskrankheiten und Aids. . . . 231

Biologie im Alltag:

Sexueller Miss-brauch; Sex in den Medien; Künstliche Befruchtung . . . . . . . . . . . . 232


Gesundheit und soziale Verantwortung 235

6.1 Infektionskrankheiten . . . . . . . . . . . . . 236

Entstehung und Verlauf vonInfektionkrankheiten . . . . . . . . . . . . . . 237

Mosaik:

Bakterien und Viren als Kranheitserreger; Pilze als Krank-heitserreger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239

Infektionskrankheiten – durch Bakterien verursacht. . . . . . . . . . . . . . . 241Infektionskrankheiten – durch Viren verursacht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244

Biologie im Alltag:

Vorbeugung von Infektionskrankheiten . . . . . . . . . . 247

Aids – erworbene Immunschwäche-krankheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248Immunität und Immunisierung . . . . . . 250

Mosaik:

Menschenpocken – eine gefährliche Volksseuche; E

MIL

VON

B

EHRING

. . . . . . . . . . . . . . . . . . 253

Biologie im Alltag:

Organspende; Allergien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256

Bio-Klick:

R

OBERT

K

OCH

– Helfer der Menschheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258


6.2 Gesundheit und Umwelt . . . . . . . . . . . 261

Drogen und ihre Wirkung im Körper . 262

Biologie im Alltag:

Künstlich herge-stellte Drogen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267

Ursachen des Drogenkonsums, Vorbeugung und Hilfe . . . . . . . . . 268

Mosaik:

Medikamenten-missbrauch. . . . . . . . . . . . 269

Umwelteinwirkungen und Gesundheit. . . . . . . . 270

gewusst • gekonnt . . . . . 275summa summarum . . . . . 276


6

Inhaltsverzeichnis

Stoff- und Energiewechsel bei Pflanzen, einigen Bakterien und Pilzen 277

7.1 Bau und Funktionen der Organe der Samenpflanzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278

Vielfalt der Pflanzen . . . . . . . . . . . . . . 279

Arbeitsmethoden:

Bestimmen . . . . . . 280Gruppen von Algen und Pflanzen – ein Überblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282Organe der Samenpflanzen – ein Überblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283Bau und Funktionen der Wurzel. . . . . 284

Mosaik:

Bedeutung von Wasser, Kohlen-stoffdioxid und Mineralstoffen; Mineralstoffe und ihre Aufnahme . . . 286

Bau und Funktionen der Sprossachse . 291

Mosaik:

Dickenwachstum von Sprossachsen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297

Bau und Funktionen des Laubblattes . 298

Mosaik:

Tagesverlauf der Transpirati-on; Metamorphosen (Umwandlungen) der Pflanzenorgane . . . . . . . . . . . . . . . 302

Angepasstheit der Pflanzen an unterschiedliche Lebensräume . . . . . . 306


7.2 Stoff- und Energiewechsel der Pflanzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312

Ernährungsweisen . . . . . . . . . . . . . . . . 313Bildung körpereigener organischer Stoffe bei Pflanzen durch Fotosynthese . . . . . . . . . . . . . . . . . 314

Mosaik:

Jodprobe nach J

ULIUS

S

ACHS

; Teilreaktionen beim Ablauf der Fotosynthese . . . . . . . . . . . . . . . . . 317

Arbeitsmethoden:

Experimen-tieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320

Biologie im Alltag:

Beeinflussung der Fotosynthese in Gewächshäusern; Auswirkungen von Luftverunreini-gungen auf die Fotosynthese . . . . 322

Bedeutung der Fotosynthese fürdas Leben auf der Erde . . . . . . . . . 326Die Atmung der Pflanzen . . . . . . . 328

Biologie im Alltag:

Beeinflussungder Atmung in Lagerräumen . . . . . . . . 331

Stoff- und Energiewechsel bei Pflanzen – ein Überblick. . . . . . . . . . . . 332

Mosaik:

P

RIESTLEY

und sein Experiment 334


7.3 Lebensprozesse bei den meisten Bakterien und Pilzen. . . . . . . . . . . . . . . 339

Aufbau körpereigener Stoffe bei einigen Bakterien und Pilzen . . . . . . . . 340Atmung und Gärung bei einigen Bakterien und Pilzen. . . . . . . . . . . . . . . 341Fäulnis und Verwesung durch Bakterien und einige Pilze . . . . . . . . . . 344

Mosaik:

Zersetzung der Waldstreu . . . 346

Ökologische Bedeutung der Stoffabbauprozesse . . . . . . . . . . . . 348


Beziehungen der Organis-men im Ökosystem 351

8.1 Der Wald als terrestrisches Ökosystem. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352

Ökosystem als Einheit von Biotop und Biozönose. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353

Mosaik:

Weitere Ökosysteme. . . . . . . . 358

Schichtung des Waldes und seine Struktur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359Moose – Wasser speichernde Organismen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362

Mosaik:

Fortpflanzung der Moose . . . 363Farne – Organismen der Krautschicht . 364Mosaik: Fortpflanzung der Farne; Pilze – Organismen der Kraut- und Bodenschicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365Beziehungen zwischen abiotischen Faktoren und Pflanzen im Wald . . . . . 367Beziehungen zwischen abiotischen Faktoren und Tieren im Wald . . . . . . . 374Mosaik: Wasser als abiotischer Faktor für Tiere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376


Inhaltsverzeichnis 7

Praktikum: Untersuchungen von Faktoren im Waldökosystem – eine Auswahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377Beziehungen zwischen Organismen im Ökosystem. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382Mosaik: Tierstaat – eine Form der innerartlichen Beziehungen von Lebewesen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384gewusst • gekonnt . . . . . . . . . . . . . . . 391summa summarum . . . . . . . . . . . . . . . 393

8.2 Stoffkreisläufe und Energiefluss im Ökosystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395Nahrungsbeziehungen im Ökosystem 396Stoffkreislauf im Ökosystem . . . . . . . . 398Energiefluss im Ökosystem . . . . . . . . . 401Relative Stabilität des Ökosystems . . . 403Bio-Klick: Nahrungsaufnahme von Störchen, Entwicklung einer Elch- und Wolfspopulation. . . . . . . . . . . . . . 404Mosaik: Besonderheiten der Wechsel-beziehungen in einem Getreidefeld. . 410Projekt: Der See als Ökosystem . . . . . . 411gewusst • gekonnt . . . . . . . . . . . . . . . 418summa summarum . . . . . . . . . . . . . . . 419

8.3 Erhaltung und Schutz von Ökosystemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 420Gefahren, die der Umwelt drohen . . . 421Maßnahmen zum Schutz der Umwelt 426Mosaik: Naturschutzkategorien . . . . . 427gewusst • gekonnt . . . . . . . . . . . . . . . 429summa summarum . . . . . . . . . . . . . . . 430

Genetik 431

9.1 Grundlagen der Vererbung und Weiter-gabe der Erbinformation. . . . . . . . . . . 432Merkmale von Lebewesen. . . . . . . . . . 433Zelluläre und molekulare Grundlagen der Vererbung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435Mosaik: Die Bedeutung des Zellkerns für die Vererbung; Weitere zelluläre Grundlagen der Genetik;

Vom Gen zum Merkmal; Ablauf der Eiweißsynthese (Schema) . . . . . . . . . . . 436Weitergabe der Erbinformation . . . . . 446gewusst • gekonnt . . . . . . . . . . . . . . . . 452summa summarum . . . . . . . . . . . . . . . . 453

9.2 Vererbungsregeln und Merkmals-änderungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454MENDEL und Regeln der Vererbung . . . 455Mosaik: Kreuzungsschema zum intermediären Erbgang; Kreuzungs-schema zur 3. mendelschen Regel . . . . 460Biologie im Alltag: Neukombination der Erbanlagen und ihre Nutzung. . . . 462Beispiele für einfache Vererbungs-schemata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464Mosaik: Weitere Vererbungsvorgänge 465Mutationen – erbliche Veränderungen der Organismen, ihre Ursachen und Bedeutung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 467Modifikationen – umweltbedingte Veränderungen der Organismen und ihre Bedeutung . . . . . . . . . . . . . . . 470Bio-Klick: Merkmale sind veränderlich – Modifikationen am Computer . . . . . . . 472gewusst • gekonnt . . . . . . . . . . . . . . . . 474summa summarum . . . . . . . . . . . . . . . . 476

9.3 Genetisch bedingte Krankheiten und Gentechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 478Genetisch bedingte Krankheiten beim Menschen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 479Mosaik: Die Bluterkrankheit . . . . . . . . 481Humangenetische Beratung und ethische Probleme. . . . . . . . . . . . . . . . . 482Mosaik: Methoden humangenetischer Forschung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484Ergebnisse, Nutzen und Risiken der Gentechnologie, insbesondere der Gentechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485gewusst • gekonnt . . . . . . . . . . . . . . . . 491summa summarum . . . . . . . . . . . . . . . . 492


8 Inhaltsverzeichnis

Evolution 493

10.1 Stammesgeschichte der Lebewesen. . 494Entstehung und Bedeutung der Fossilien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495Brückentiere und lebende Fossilien . . 498Mosaik: Ausgestorbener Quasten-flosser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 500Die Entwicklung der Organismen . . . . 502Mosaik: Experimentieranordnung nach MILLER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503Saurier – Kriechtiere vergangener Erdzeitalter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 508gewusst • gekonnt . . . . . . . . . . . . . . . 510summa summarum . . . . . . . . . . . . . . . 512

10.2 Evolutionstheorien, Evolutions-faktoren und Evolutionsrichtungen . . 513Evolutionstheorien – ein Überblick. . . 514Mosaik: HAECKEL – ein Wissenschaftler, der die Abstammungslehre weiter verbreitete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 519Evolutionsfaktoren . . . . . . . . . . . . . . . 521Mosaik: Auf den Galapagosinseln lebende Finkenarten; Formen der Isolation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 525Evolutionsrichtungen und Evolutions-tendenzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 527Mosaik: Blutgefäßsysteme; Blutge-fäße der Wirbeltiere; Rückbildungen und rudimentäre Organe; Homologe Organe und Homologisierung; Analogie und Konvergenz. . . . . . . . . . . . . . . . . . 529Darstellung von Verwandtschaftsbe-ziehungen mittels Stammbäumen . . . 536gewusst • gekonnt . . . . . . . . . . . . . . . 539summa summarum . . . . . . . . . . . . . . . 541

10.3 Evolution des Menschen . . . . . . . . . . . 543Körperlicher Vergleich von Menschenaffen und Mensch . . . . . . . . 544Ausgestorbene Menschenartige . . . . . 547Zusammenhänge zwischen biolo-gischer und kultureller Evolution . . . . 556

Variabilität beim Menschen der Gegenwart. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 557Mosaik: Vorfahren der Indianer. . . . . . 557gewusst • gekonnt . . . . . . . . . . . . . . . . 560summa summarum . . . . . . . . . . . . . . . . 562

Anhang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 564Tätigkeiten im Biologieunterricht . . . . 564Experimentiergeräte –eine Auswahl. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 566Gefahrstoffsymbole . . . . . . . . . . . . . . . 568Grundregeln zur Sicherheit beim biochemischen Experimentieren . . . . . 569

Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 570Bildquellenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . 576


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