Grundwissen Lehrplan plus 5.u 6. Jahrgangsstufe Natur und Technik
Jahrgangsstufe 5:
Kennzeichen der Lebewesen
Bewegung aus eigener Kraft, Wachstum und Entwicklung, Fortpflanzung und Vererbung,
Stoffwechsel,
Informationsaufnahme, -verarbeitung und Reaktion, Aufbau aus Zellen
Tierzelle Zellmembran, Zellplasma, Zellkern, Mitochondrien
Pflanzenzelle Zellwand, Zellmembran, Zellplasma, Zellkern, Zellsaftraum/Vakuole, Chloroplasten, Mitochondrien
Biologie
Der Mensch als Lebewesen
Skelett: Aufgaben Stütze und Formgebung, Ansatzstelle für Muskeln, Schutz wichtiger Organe
Skelett: Gliederung Schädel, Wirbelsäule, Schulter- und Beckengürtel, Brustkorb, Gliedmaßenskelett
Muskeln: Funktionsprinzip Muskeln können sich nur zusammenziehen;
arbeiten als Gegenspieler (Beuger und Strecker).
Gelenke Bewegliche Verbindungen zwischen den Knochen (z.B. Scharnier-, Kugel- und Sattelgelenk)
Wichtige Inhaltsstoffe der Nahrung
Nährstoffe: Kohlenhydrate, Fette (Energie/Speicher) Eiweißstoffe/Proteine (Baustoffe, Energielieferant)
Wasser, Vitamine, Mineralstoffe Ballaststoffe
Verdauung Zerlegung der Nährstoffe durch Enzyme in ihre aufnehmbaren (=resorbierbaren) Teilchen
Weg der Nahrung Mund, Speiseröhre, Magen, Dünndarm (Aufnahme der resorbierbaren Teilchen in das Blut), Dickdarm, Enddarm, After
Atmung: Weg der Luft Nase/ Mund, Luftröhre, Bronchien, Lungenbläschen
Atmung: Gasaustasch Aufnahme von Sauerstoff ins Blut, Abgabe von Kohlenstoffdioxid aus dem Blut
Stoffwechsel
Aufnahme von Nährstoffen→ Umwandlung zur Energiegewinnung oder Umbau in körpereigene Stoffe →
Ausscheidung von Abfallstoffen Zellatmung
In den Kraftwerken der Zellen = Mitochondrien:
Traubenzucker + Sauerstoff → Kohlenstoffdioxid + Wasser Dabei wird Energie frei.
Herz: Aufbau
Hohlmusklel der sich rhythmisch zusammenzieht und das Blut in die Arterien pumpt
-zwei Hälften, getrennt durch die Herzscheidewand -jede Hälfte besteht aus Vorhof und Herzkammer - Herzklappen für richtige Richtung des Blutstroms
-linke Hälfte treibt den Lungenkreislauf und die rechte Hälfte den Körperkreislauf an
Blutgefäße
Arterien vom Herzen weg (Transport) Venen zum Herzen hin (Transport) Kapillaren (fein verästelt zum Stoffaustausch)
Blutkreislauf
ständiger Blutstrom durch den Körper Unterscheidung zwischen:
Lungenkreislauf (Herz→ Lunge→ Herz) Körperkreislauf (Herz→ Körper→Herz) =doppelter Blutkreislauf
Blut: Aufgaben Transport von Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid, Nährstoffen, Abfallstoffen, Teile des Immunsystems, Wärme
Blut: Zusammensetzung
Blutplasma
Rote Blutkörperchen: Gastransport
Weiße Blutkörperchen: Abwehr von Krankheitserregern Blutplättchen: Wundverschluss (Gerinnung)
Reiz-Reaktions-Kette Reiz → Sinnesorgan → Nerv → Gehirn → Nerv
→ ausführendes Organ → Reaktion
Geschlechtsorgane der Frau Scheide, Gebärmutter, Eileiter, Eierstöcke
Geschlechtsorgane des
Mannes Penis, Hodensack, Hoden
Hormone Bildung von Hormonen (= Botenstoffe) in bestimmten Drüsenzellen des Körpers
Samenpflanzen als Lebewesen
Grundorgane der Pflanze • Wurzel Verankerung der Pflanze im Boden und Aufnahme von Wasser mit gelösten Mineralsalzen
• Sprossachse (Stängel, Stamm) trägt Blätter und Blüten und transportiert Wasser und gelöste Stoffe in
Leitungsbahnen
• Blätter Produktion von Nährstoffe durch die Fotosynthese
• Blüten für die geschlechtliche (sexuelle) Fortpflanzung Wortgleichung der Fotosynthese
Kohlenstoffdioxid + Wasser (+ Licht) → Traubenzucker + Sauerstoff
Blütenorgane und ihre Aufgaben • Kelchblätter schützen die inneren Blütenorgane
• Kronblätter machen die Blüte auffällig für Bestäuber
• Staubblätter sind der männliche Teil der Blüte und bestehen aus Staubfaden und Staubbeutel (enthält den Pollen/die Pollenkörner)
• Fruchtblätter bzw. Stempel (zusammengewachsene Fruchtblätter) sind der weibliche Teil der Blüte und bestehen aus Narbe, Griffel und Fruchtknoten mit Samenanlage (enthält die Eizelle/n = weibliche Keimzelle/n).
→Zwitterblüte besitzt männliche und weibliche Organe.
Bestäubung Übertragung von Pollenkörnern aus einem Staubblatt auf die Narbe einer Blüte derselben Art
Tier- und Windbestäubung.
Verteilung im Körper mit dem Blut
lösen im Körper verschiedene Veränderungen aus
Menstruation
Vorgang, bei dem die unbefruchtete Eizelle zusammen mit der Gebärmutterschleimhaut und etwas Blut abgestoßen wird
tritt etwa alle vier Wochen auf
Befruchtung Zellkerne der weiblichen Keimzelle (= Eizelle) und der männlichen Keimzelle (= Spermium) verschmelzen
Embryo Der Embryo entsteht durch Zellteilung aus der befruchteten Eizelle (= frühes Entwicklungsstadium bis ca. 3. Monat)
Vorgang der Befruchtung bei Blütenpflanzen
• aus Pollenkörnern auf der Narbe wächst je ein Pollenschlauch zur Samenanlage hin
• enthält eine männliche Keimzelle, deren Kern mit dem der Eizelle verschmilzt = Befruchtung
• aus der befruchteten Eizelle entwickelt sich der Embryo, eine neue kleine Pflanze, die zunächst im Samen eingeschlossen ist
ungeschlechtliche Fortpflanzung ...ist eine Form der Fortpflanzung ohne Keimzellen und Befruchtung; neue Pflanzen entstehen aus Körperzellen und besitzen genau die gleichen Erbanlagen wie die
Mutterpflanze
Merkmale für Pflanzenfamilien z.B.: Lippenblütler haben spiegelsymmetrische Blüten, kreuzgegenständige Blätter und fast immer einen ausgeprägten Duft.
Kreuzblütler haben vier Kelch- und vier Kronblätter, 2 lange und 4 kurze Staubblätter, eine Schote als Frucht und Senföle.
Ökosystem Grünland
Lebensgemeinschaft Gesamtheit aller Lebewesen in einem Lebensraum
Lebensraum Bereich, in dem eine Lebensgemeinschaft vorkommt
Umweltfaktoren Einflüsse auf den Lebensraum (z.B. Temperatur, Boden, Licht, Fressfeinde, Konkurrenten, …)
Ökosystem
Lebensraum mit seinen Lebensgemeinschaften und seinen Umweltfaktoren bilden zusammen ein Ökosystem
z.B.: Ökosystem Wiese
Natur und Technik Übung
Gegenstand und Stoff
Jeder Gegenstand (= jedes Ding) besitzt -eine Masse (Einheit: g, kg)
-ein Volumen (Einheit: cm3, l) -eine Form.
Jeder Gegenstand besteht aus bestimmten Stoffen (= Materialien).
Reinstoffe Stoffgemische
Reinstoffe
• erkennt man an ihren Eigenschaften (z. B. Siedetemperatur, Schmelztemperatur, Löslichkeit).
Stoffgemische
• bestehen aus unterschiedlichen Reinstoffen (Beispiel:
Zuckerwasser ist ein Gemisch aus dem Reinstoff Zucker und dem Reinstoff Wasser),
• lassen sich aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften der Reinstoffe in diese auftrennen (Beispiel: Filtration, Abdampfen).
Luft
Luft ist ein Gasgemisch,
das hauptsächlich aus Stickstoff (4 Teile) und Sauerstoff (1 Teil) sowie ganz wenig Kohlenstoffdioxid und Edelgasen besteht.
Gasnachweise
Glimmspanprobe:
glimmender Holzspan + Sauerstoff => Holzspan flammt auf Kalkwasserprobe:
klare Calciumhydroxid-Lösung(Kalkwasser) + Kohlenstoffdioxid =>
milchige Trübung
einfaches Teilchenmodell (Kernaussagen)
1. Alle Stoffe bestehen aus kleinen Teilchen, die sich in Größe, Form und Masse unterscheiden.
2. Teilchen ist ein Sammelbegriff für Atome, Moleküle und Ionen.
3. Die kleinen Teilchen sind ständig in Bewegung. Durch Erwärmen einer Stoffportion werden sie schneller, durch Abkühlen langsamer.
Naturwissenschaftlicher Erkenntnisweg
Beobachtung→ Problem/ Frage→ Vermutung/Hypothese→
Experiment (mit Planung, Durchführung, Beobachtung, Ergebnis mit Schlussfolgerung)
Ist die Vermutung bestätigt, kann eine Regel formuliert werden. Bei widerlegter Vermutung muss eine neue Hypothese aufgestellt werden.
Aggregatzustände und Teilchenmodell
Jahrgangsstufe 6:
Samenpflanzen als Lebewesen
Frucht Entstehung aus der Blüte nach der Befruchtung enthält einen oder mehrere Samen
dient Schutz und Verbreitung der Samen
Fruchtentstehung: befruchtete Eizelle wird zum Embryo Samenanlage wird zum Samen Fruchtknoten wird zur Frucht Geschlechtliche Fortpflanzung Zwei Lebewesen erzeugen Nachkommen, die untereinander
verschieden sind und Eigenschaften beider Elternteile besitzen.
Vorteil: unterschiedliche Individuen ermöglichen Anpassung an neue Umweltbedingungen
Nachteil: höherer Energieaufwand Ungeschlechtliche
Fortpflanzung
Ein Lebewesen erzeugt Nachkommen, die untereinander identisch sind (z.B. Ausläufer Erdbeere)
Vorteil: schnelle Vermehrung
Nachteil: geringere Überlebenschancen bei sich ändernden Umweltbedingungen
Keimung Entwicklung des Embryos
Beginn mit Quellung der Samen
fertiger Keimling enthält Wurzeln, Sprossachse und erste Laubblätter
Fotosynthese Ort: Chloroplasten
Kohlenstoffdioxid Chlorophyll Sauerstoff + + Wasser Lichtenergie Traubenzucker
Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie Aufbau von energiereichen Stoffen (z.B.Traubenzucker) Bildung von Sauerstoff für die Zellatmung
Reizbarkeit bei Pflanzen
Schutz: Verschluss der Spaltöffnungen;
Ernährung: Orientierung der Blätter zum Licht;
Fortpflanzung: berührungsempfindliche Kapseln
Vielfalt bei Wirbeltieren
Evolution Entwicklung von Lebewesen durch zufällige
Änderung der Erbanlagen im Lauf der Stammesgeschichte
Lebewesen mit günstigen neuen Erbanlagen können besser überleben und sich
fortpflanzen.
Thermokonforme Tiere Körpertemperatur entspricht weitgehend der Umgebungstemperatur
keine wärmeisolierende Körperbedeckung Aktivität ist abhängig von der
Außentemperatur
Thermoregulatorische Tiere Körpertemperatur ist unabhängig von der Umgebungstemperatur weitgehend konstant
Wärmeisolierende Körperbedeckung (mit Lufthohlräumen)
Aktivität (Herzschlag, Atmung, Verdauung Stoffwechsel) ist unabhängig von der Außentemperatur
Umgang mit Energiemangel Überwinterungsstrategie
Kältestarre:
• Absinken der Körpertemp. entsprechend der Umgebungstemperatur →
Bewegungsunfähigkeit;
• bei zu tiefen Temperaturen erfrieren die Tiere
Winterschlaf:
• die Körpertemperatur und damit die Stoffwechselaktivität wird sehr stark abgesenkt (ca. 95% Energieeinsparung)
• Schlafphasen von mehreren Wochen, dazwischen nur kurzes Aufwachen (Hochfahren des Stoffwechsels, kostet Energie)
• das Winterquartier wird nicht verlassen Winterruhe:
• die Körpertemperatur wird praktisch nicht abgesenkt
• dennoch verminderte
Stoffwechselaktivität, da die meisten Stunden des Tages schlafend
verbracht werden (ca. 50%
Energieeinsparung)
bei guter Witterung wird kurze Zeit am Tag nach Futter gesucht
Vogelzug
Ökosystem Gewässer
Abiotische Umweltfaktoren Einflüsse der unbelebten Umwelt:
z.B. Sichttiefe, Wassertemperatur, Fließgeschwindigkeit
=Kennzeichen des Lebensraums
Biotische Umweltfaktoren Lebewesen einer Lebensgemeinschaft bestimmen die biotischen Umweltfaktoren
z.B. Fortpflanzungspartner, Fressfeinde, Nahrungskonkurrenten
Nahrungskette Reihenfolge von Fressen und Gefressen werden. Am Anfang jeder Nahrungskette stehen immer die Pflanzen (=
Produzenten)
Pflanze→ Pflanzenfresser→ Fleischfresser Verknüpfung mehrerer Nahrungsketten führt zu Nahrungsnetz
Metamorphose Verwandlung einer Larve in ein erwachsenes
Tier durch Umwandlung oder Neubildung von Organen
Larve = nicht geschlechtsreifes Jungtier, das dem erwachsenen Tier nicht ähnelt (z.B.
Kaulquappe)
Nesthocker/ Nestflüchter Nesthocker: in unvollkommen entwickeltem Zustand (nackt und blind) geborenes Tier braucht besonderer Pflege im Nest Beispiel: Amsel, Katze…
Nestflüchter: frisch geschlüpfte bzw. neu geborenen Jungtiere bei Wirbeltieren sind relativ weit entwickelt und selbständig, so dass sie den Eltern nachfolgen.
Beispiel: Huhn, Rind…
Überblick über die Wirbeltiere
• geschlossener Blutkreislauf
• Wirbelsäule, knöchernes Innenskelett aus Kalk
• Kopf, Rumpf, vier Gliedmaßen
Säugetiere Vögel Reptilien Amphibien Fische
Haut (oder
Körperoberfläche)
Fell Federkleid Hornschuppen,
trocken
nackt, feucht Knochen- schuppen
Atmung Lunge Lunge Lunge Lunge/Haut Kiemen
Regulation der Körpertemperatur
thermo- regulatorisch
thermo- regulatorisch
thermo- konform
thermo- konform
thermo- konform Fortpflanzung lebend-
gebärend, Milchernährung
Eier mit Kalkschale
Eier mit Pergament- schale
Laich mit Meta- morphose
Laich
Befruchtung innere innere innere äußere äußere
