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Einfluss der Temperatur auf Lebensvorgänge

Was ist Ökologie? Grundlegende Regeln im Haushaltsspiel der Natur / Einfluss abiotischer Faktoren

Eine der wichtigsten abiotischen Umweltfaktoren ist die Temperatur. Die Temperatur eines Lebewesens spiegelt seinen Wärme- oder Energiezustand wider. Sie ist entscheidend für die Molekularbewegung und die Geschwindigkeit von chemischen Reaktionen. Das Verhältnis zwischen Reaktionsgeschwindigkeit und Temperatur ist ein zentrales Element der folgenden Ausführungen und fasst sich in der RGT-Regel zusammen:

RGT-Regel

  • Die RGT-Regel (Reaktionsgeschwindigkeit-Temperatur-Regel oder Van't-Hoff-Regel) ist eine Abschätzung aus der Biochemie. Sie besagt, dass sich bei einer Temperaturerhöhung von 10 Kelvin oder 10 °C die Reaktionsgeschwindigkeit verdoppelt.

Hinweis

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Vorsicht! Diese Regel ist in vielen Bereichen gültig, jedoch ist zu beachten, dass biologische Materialien bzw. Lebewesen eine maximale Temperaturobergrenze haben: alle biologische Prozesse beruhen aus enzymatischen Reaktionen - wird diese überschritten, denaturiert das Protein und ist somit funktionsunfähig.

Poikilotherme oder wechselwarme Tiere

  • Hier ist die Körpertemperatur = Umgebungstemperatur
  • Beispiele sind Insekten, Schnecken, Spinnen ...

Homoiotherme oder gleichwarme Tiere

  • Körpertemperatur wird reguliert und ist höher als Umgebungstemperatur, hoher Energiebedarf
  • Beispiel: Fell
  • Dabei sind Strategien wie Winterschlaf bei homoiothermen Tieren bekannt: Absenken der Körpertemperatur und des Energieverbrauchs, Temperatur kann bis 0 °C absinken

Hinweis

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Die Wärmeabgabe ist von der Oberfläche eines Lebewesens abhängig, die Erzeugung der Energie vom zur Verfügung stehenden Volumen:

Oberfläche = Kantenlänge x Kantenlänge (Würfel: 6 x Kantenlänge2)
Volumen = Kantenlänge x Kantenlänge x Kantenlänge (Würfel: Kantenlänge3)

Das heißt: wird die Kantenlänge verdoppelt (x2), so wird die Oberfläche vervierfacht (22 = 4). Das Volumen ist sogar 8-mal größer (23 = 8).

Bergmannsche Regel (oder die Kartoffelregel)

Der Anatom und Physiologe Bergmann beobachtete, dass bei gleichwarmen Tieren die Individuen in kälteren Gebieten größer sind als in wärmeren.

Eine wichtige Voraussetzung ist eine gleiche Körperform. Als Beispiel werden verschiedene Pinguinarten gewählt. Der am Südpol lebende Kaiserpinguin ist ca. 125 cm groß, während der auf Höhe des Äquators lebende Galapagos-Pinguin nur ca. 50 cm groß ist. Der Kaiserpinguin gibt aufgrund seines besseren Verhältnisses von Volumen zu Oberfläche relativ weniger Wärme ab als der kleinere Galapagos-Pinguin.

Man kann die Bergmannsche Regel sehr einfach mit gekochten Kartoffeln nachvollziehen. Kochen Sie Kartoffeln in einem Topf und entnehmen Sie zur gleichen Zeit eine kleine und eine große gekochte Kartoffel.

Welche Kartoffel kühlt schneller aus? Berücksichtigen Sie bei Ihrer Abschätzung die oben genannten Informationen!
Welche Kartoffel kühlt schneller aus? Berücksichtigen Sie bei Ihrer Abschätzung die oben genannten Informationen!

Allensche Regel

Die Allensche Regel beschreibt, dass bei gleichwarmen Tieren die relative Größe abstehender Körperteile (Extremitäten, Schwänze, Ohren) in kalten Klimazonen geringer ist als bei verwandten Tieren in wärmeren Gebieten.

Ein gutes Beispiel stellt die Gattung Fuchs dar. So zeigt der Polarfuchs fast keine sichtbar abstehenden Ohren, wohingegen der Wüstenfuchs Fennek sehr große Ohren zeigt. Der europäische Rotfuchs bildet – was die Form und Größe seiner Ohren angeht – eine Mittelstellung. Der Fennek nutzt die große Ohrenoberfläche zur Kühlung.

Fennek Wüstenfuchs
Fennek Wüstenfuchs

Der Fennek-Wüstenfuchs: Die große Oberfläche der Ohren wird dazu genutzt Wärme abzugeben. (Universität Göttingen ©)

Dieser Inhalt ist Bestandteil des Online-Kurses

Ökologie

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Diese Themen werden im Kurs behandelt:

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  • Was ist Ökologie? Grundlegende Regeln im Haushaltsspiel der Natur
    • Einleitung zu Was ist Ökologie? Grundlegende Regeln im Haushaltsspiel der Natur
    • Ökologie als Thema im Abitur
    • Umweltfaktoren
    • Physiologische und ökologische Potenz
    • Zeigerorganismen
    • Einfluss abiotischer Faktoren
      • Einleitung zu Einfluss abiotischer Faktoren
      • Einfluss der Temperatur auf Lebensvorgänge
        • Einleitung zu Einfluss der Temperatur auf Lebensvorgänge
        • Regelkreise (generell)
        • Regelkreis zur Thermoregulation
      • Einfluss der Temperatur auf Pflanzen
      • Einfluss von Wasser- und Ionenverfügbarkeit auf Pflanzen
        • Einleitung zu Einfluss von Wasser- und Ionenverfügbarkeit auf Pflanzen
        • Wasser- und Stofftransport in der Pflanze
        • Osmoregulation: Meerestiere-Süßwassertiere-Landtiere
      • Extrembereiche des Lebens
      • Fotosynthese
    • Einfluss biotischer Umweltfaktoren
      • Einleitung zu Einfluss biotischer Umweltfaktoren
      • Konkurrenzausschlußprinzip
    • Zusammenfassung: Was ist Ökologie?
  • Überlebensstrategien
    • Einleitung zu Überlebensstrategien
    • Parasitismus
      • Einleitung zu Parasitismus
      • Malaria - ein Beispiel für Parasitismus
    • Symbiose
    • Zusammenfassung: Überlebensstrategien
  • Populationsökologie- und wachstum
    • Einleitung zu Populationsökologie- und wachstum
    • Regulation des Populationswachstums
      • Einleitung zu Regulation des Populationswachstums
      • Dichteabhängige und dichteunabhängige Regulation des Populationswachstums
    • Räuber und Beute (Lotka-Volterra)
    • Zusammenfassung: Populationsökologie
  • Ökosysteme
    • Einleitung zu Ökosysteme
    • Spieler im Ökosystem
    • Räumliche und zeitliche Struktur des Ökosystems
    • Mosaik-Zyklus-Theorie
    • Sukzession
    • Energiefluss und Trophieebenen
      • Einleitung zu Energiefluss und Trophieebenen
      • Schadstoffanreicherung - Umkehrung der Nahrungskette
    • Stoffkreisläufe
      • Einleitung zu Stoffkreisläufe
      • Einfluss abiotischer und biotischer Faktroren auf den Stickstoffkreislauf
  • aquatische Ökosysteme
    • Einleitung zu aquatische Ökosysteme
    • stehendes Gewässer - See
      • Einleitung zu stehendes Gewässer - See
      • See im Wechsel der Jahreszeiten
      • Stoffkreislauf im See
    • Fließgewässer
      • Einleitung zu Fließgewässer
      • Selbstreinigung
        • Einleitung zu Selbstreinigung
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          • Einleitung zu Gewässergüte
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        • Gewässergüteklassen
      • Beispiele zur Renaturierung von Fließgewässern
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    • Einleitung zu terrestrisches Ökosystem
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    • Aufbau des Waldbodens
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      • Einleitung zu Vegetationsaufnahmen
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    • Einleitung zu Zusammenfassung: Ökosysteme
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    • Einleitung zu Nachhaltige Entwicklung
    • ökologische Schädlingsbekämpfung
    • nachhaltige Bodennutzung
    • Fallbeispiel: Naturfreibad Grone
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    • Zusammenfassung: Nachhaltige Entwicklung
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