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Notizen/Biologie/Botanik und Zoologie - Überblick (BIO-BZ)
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Botanik und Zoologie - Überblick (BIO-BZ)

Pflanzenphysiologie (Wassertransport, Photosynthese, Hormone), Pflanzenanatomie, Tierreich-Systematik, vergleichende Anatomie.

6 Abschnitte·~19 Min Lesezeit·3 Kompetenzen·Stand 06/2026

T·0888 / 10
Prüfungsprofil
BIO-BZ-8.1 · Pflanzenanatomie und -physiologie erklärenBIO-BZ-8.2 · Tierreich systematisch ordnenBIO-BZ-8.3 · Vergleichende Anatomie deuten
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Lesetiefe: Vertiefung

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Inhalt · 6 Abschnitte▾
  1. Botanik und Zoologie - Überblick (BIO-BZ)
    • 01Pflanzenphysiologie - Wasser- und Stofftransport◐
    • 02Tierreich - Systematik und Baupläne○
    • 03Vergleichende Anatomie und Stammesgeschichte◐
    • 04Blattbau und Photosynthese in der Pflanze◐
    • 05Pflanzliche Fortpflanzung und Generationswechsel◐
    • 06Tierische Organsysteme im Vergleich●

6 Abschnitte · 30 Merksätze · 0 Formeln · 30 Fehlerwarnungen

§ 01
§ 01

Pflanzenphysiologie - Wasser- und Stofftransport#

~3 Min Lesezeit●●○StandardLPBIO-BZ-8.1

Kernpunkte

Pflanzen sind sessil und müssen Wasser, Nährstoffe und Assimilate über teils enorme Distanzen transportieren - ohne ein pumpendes Herz. Ihre Grundorgane teilen die Arbeit: Die Wurzel nimmt Wasser und Mineralstoffe auf und verankert die Pflanze, der Spross trägt und leitet, das Blatt betreibt Photosynthese, die Blüte dient der Fortpflanzung.
Den Ferntransport übernehmen zwei Leitgewebe: Das Xylem (aus toten Tracheen und Tracheiden) leitet Wasser und gelöste Mineralien von der Wurzel aufwärts; das Phloem (lebende Siebröhren) transportiert die Assimilate, vor allem Saccharose, von den Blättern (Quelle) zu den Verbrauchsorten (Senke) - und das in beide Richtungen.
Der Wasseraufstieg ist ein eleganter physikalischer Trick (Kohäsionstheorie): An den Blättern verdunstet Wasser über die Stomata (Transpiration), das erzeugt einen Sog. Weil Wassermoleküle über Wasserstoffbrücken aneinander haften (Kohäsion) und an den Gefässwänden (Adhäsion), wird die gesamte Wassersäule wie an einem Faden nach oben gezogen - bis in über 100 m Höhe beim Mammutbaum. Wasser wird also gezogen, nicht gepumpt.
Den Wasserverlust muss die Pflanze regeln: Die Stomata werden von Schließzellen begrenzt (), die bei Licht und COX2\ce{CO2}COX2​-Bedarf öffnen und bei Trockenheit schließen. Das Stresshormon Abscisinsäure (ABA) löst das Schließen bei Wassermangel aus - stets ein Kompromiss zwischen COX2\ce{CO2}COX2​-Aufnahme und Wassersparen.

Blattquerschnitt - Gewebe und Gasaustausch

Blattquerschnitt: Gewebe und GasaustauschZelldiagramm, 5 Kompartimente, Daten: Cuticula, obere Epidermis, Palisadenparenchym, Schwammparenchym, untere Epidermis, Leitbündel, Stoma (Schließzellen)Cuticulaobere EpidermisPalisadenparenchymSchwammparenchymuntere EpidermisLeitbündelStoma(Schließzellen)
Abb. 1Cuticula, obere Epidermis, Palisaden- und Schwammparenchym, Leitbündel, untere Epidermis mit Stoma und Schließzellen.
Abb. 1 ↓
Wachstum und Entwicklung steuern Pflanzenhormone. Auxin fördert die Zellstreckung und steuert den Phototropismus; Cytokinine fördern die Zellteilung; Gibberelline das Streckungswachstum und die Keimung; Abscisinsäure wirkt als Stresshormon (Stomata zu); Ethylen löst die Fruchtreifung aus (das „eine faule Apfel"-Phänomen).
Pflanzen reagieren mit gerichtetem Wachstum auf Reize, den Tropismen: Phototropismus (zum Licht), Geotropismus/Gravitropismus (Wurzel nach unten, Spross nach oben), Hydrotropismus (zum Wasser) und Thigmotropismus (auf Berührung, bei Ranken). Der Phototropismus beruht darauf, dass sich Auxin auf der Schattenseite sammelt und dort stärkeres Längenwachstum bewirkt - der Spross krümmt sich zum Licht.
Querverbindung zur Zellbiologie: Die Wasseraufnahme in die Wurzel folgt der Osmose entlang des Wasserpotenzials (vgl. Thema Zellbiologie, Membrantransport). Der Ferntransport ist also kein aktiver Pumpvorgang, sondern beruht auf Verdunstung, Kohäsion und osmotischen Gefällen - rein physikalischen Prinzipien.

Vokabeln

→ Kartei
  • XylemLeitgewebe für Wasser und Mineralstoffe, aufwärts.
  • PhloemLeitgewebe für Assimilate, in beide Richtungen.
  • KohäsionZusammenhalt der Wassermoleküle im Leitgefäß.
  • TranspirationWasserabgabe über die Spaltöffnungen.
  • SchließzelleZelle, die die Spaltöffnung durch Turgoränderung steuert.
  • DruckstromMassenstrom im Phloem entlang eines Druckgefälles.
Musterbeispiel

Transpirationsrate und Wassernutzung

Ein Blatt der Fläche 50 cm2 verdunstet pro Stunde 0,2 g Wasser. Berechne die Transpirationsrate je Quadratmeter und Stunde und die Tagesmenge (12 h Licht) für einen Baum mit 40 m2 Blattfläche.

  1. 01Fläche umrechnen

    50 cm2=50⋅10−4 m2=0,005 m250\ \mathrm{cm²} = 50\cdot 10^{-4}\ \mathrm{m²} = 0{,}005\ \mathrm{m²}50 cm2=50⋅10−4 m2=0,005 m2.

  2. 02Rate je m2

    0,2 g0,005 m2=40 g m−2 h−1\dfrac{0{,}2\ \mathrm{g}}{0{,}005\ \mathrm{m²}} = 40\ \mathrm{g\,m^{-2}\,h^{-1}}0,005 m20,2 g​=40 gm−2h−1.

  3. 03Baum pro Stunde

    40 g m−2 h−1⋅40 m2=1600 g/h=1,6 kg/h40\ \mathrm{g\,m^{-2}\,h^{-1}}\cdot 40\ \mathrm{m²} = 1600\ \mathrm{g/h} = 1{,}6\ \mathrm{kg/h}40 gm−2h−1⋅40 m2=1600 g/h=1,6 kg/h.

  4. 04Tagesmenge

    1,6 kg/h⋅12 h=19,2 kg/Tag1{,}6\ \mathrm{kg/h}\cdot 12\ \mathrm{h} = 19{,}2\ \mathrm{kg/Tag}1,6 kg/h⋅12 h=19,2 kg/Tag.

Ergebnis: Transpirationsrate 40 g/(m2 h); der Baum verdunstet rund 19 L Wasser an einem Tag - dieser Sog treibt den Ferntransport im Xylem.

Schritt-für-Schritt Erklärung3 Schritte
  1. 1

    Pflanzen pumpen kein Wasser - sie verdampfen es und nutzen den Sog.

  2. 2

    Auxin steuert Wachstumsrichtung - bei einseitigem Licht sammelt es sich auf der Schattenseite.

  3. 3

    CAM-Pflanzen leben mit Wassermangel: Stomata nachts auf, tagsüber zu.

SRDP-Aufgaben

SelbsttestAus der Fragenbank5 Punkte

Aufgabenstellung

Erläutere den Wasser- und Stofftransport in Pflanzen und nenne zwei ökologische Anpassungen an Trockenheit.

Maturafokus

  • Beschreibe den Wassertransport über Kohäsions-Transpirations-Modell.
  • Trenne Xylem und Phloem nach Transportgut und Richtung.
  • Erkläre die Regulation der Spaltöffnungen über den Turgor der Schließzellen.
  • Nenne die Druckstromtheorie für den Assimilattransport.
  • Verbinde Transpiration mit Kühlung und Nährstofftransport.

Typische Fehler

  • Xylem und Phloem werden vertauscht.
  • Der Wassertransport wird als aktives Pumpen beschrieben.
  • Die Spaltöffnungsregulation bleibt unerklärt.
  • Transpiration wird ausschließlich als Verlust gedeutet.
  • Der Assimilattransport wird als rein passiv beschrieben.

§ 01

Aktive Wiederholung

Erläutere, wie ein Baum Wasser bis in 30 m Höhe transportiert.

Passende Aufgaben üben50 Fragen zum Thema→

Aktiv abrufen

Erinnere dich an die Kernpunkte — dann aufdecken.

Quellen: OpenStax Biology 2e, Kap. 30 Plant Form and Physiology (OpenStax)

§ 02
§ 02

Tierreich - Systematik und Baupläne#

~3 Min Lesezeit●○○BasisLPBIO-BZ-8.2

Kernpunkte

Die Vielfalt der Tiere ordnet die Systematik in ein hierarchisches System, das auf Carl von Linné (1735) zurückgeht. Seine binominale Nomenklatur gibt jeder Art einen zweiteiligen lateinischen Namen (Homo sapiens = Gattung + Art). Die Rangstufen lauten Reich, Stamm, Klasse, Ordnung, Familie, Gattung, Art; 1990 ergänzte Carl Woese darüber die Domänen (Bacteria, Archaea, Eukarya).
Das Tierreich gliedert sich in zahlreiche Stämme. Wichtig sind die Schwämme (Porifera), Nesseltiere (Cnidaria), Plattwürmer, Fadenwürmer, Ringelwürmer (Annelida), Weichtiere (Mollusca), Stachelhäuter (Echinodermata) und vor allem die Gliederfüsser (Arthropoda) - sie stellen mit Insekten, Spinnen und Krebsen rund 80 % aller Tierarten. Die Wirbeltiere gehören zum Stamm der Chordatiere und sind nur ein kleiner Zweig dieses Stammbaums.
Innerhalb der Chordata bilden die Wirbeltiere fünf Klassen: Fische (Knorpel- und Knochenfische), Amphibien, Reptilien, Vögel und Säugetiere (). Sie unterscheiden sich systematisch klar in Haut, Temperaturregulation und Fortpflanzung.

Die fünf Wirbeltierklassen

WirbeltierklassenTabelle mit 4 Spalten und 5 Zeilen, Daten: Klasse · Haut · Temperatur · Fortpflanzung; Fische · Schuppen, Schleim · wechselwarm · Eier im Wasser; Amphibien · feucht, drüsig · wechselwarm · Eier ohne Schale, Larve; Reptilien · Hornschuppen · wechselwarm · Schaleneier (amniotisch); Vögel · Federn · gleichwarm · hartschalige Eier; Säugetiere · Haare · gleichwarm · Plazenta, MilchKlasseHautTemperaturFortpflanzungFischeSchuppen, SchleimwechselwarmEier im WasserAmphibienfeucht, drüsigwechselwarmEier ohne Schale, LarveReptilienHornschuppenwechselwarmSchaleneier (amniotisch)VögelFederngleichwarmhartschalige EierSäugetiereHaaregleichwarmPlazenta, Milch
Abb. 2Vergleich der Wirbeltierklassen nach Hautbedeckung, Temperaturregulation und Fortpflanzung.
Abb. 2 ↓
Geordnet wird nach Schlüsselmerkmalen des Bauplans: die Symmetrie (radial wie bei Nesseltieren vs. bilateral bei den meisten anderen), das Vorhandensein einer echten Leibeshöhle (Coelom), die Segmentierung des Körpers, die Lage des Skeletts (innen oder außen), die Art der Atmung (Kiemen, Lunge, Tracheen) und Merkmale der Embryonalentwicklung.
Die Säugetiere sind durch eine Reihe gemeinsamer Merkmale definiert: Haare, Milchdrüsen zur Versorgung der Jungen, bei den Plazentaliern die Plazenta, das Zwerchfell als eigener Atemmuskel und die drei Gehörknöchelchen im Mittelohr. Diese Merkmale verbinden Maus und Mensch ebenso wie Wal und Fledermaus.
Die moderne phylogenetische Systematik (Hennig) ordnet nicht mehr nach blosser Ähnlichkeit, sondern nach gemeinsamen abgeleiteten Merkmalen (Synapomorphien) und bildet nur natürliche, monophyletische Gruppen (vgl. Thema Evolution). Deshalb gelten die Vögel heute als spezialisierte „Reptilien"-Gruppe, und die klassischen „Reptilien" ohne die Vögel sind keine echte Einheit mehr.

Vokabeln

→ Kartei
  • TaxonBenannte systematische Gruppe.
  • binäre NomenklaturZweiteiliger wissenschaftlicher Artname.
  • ProtostomierUrmundtier; die erste Öffnung wird zum Mund.
  • DeuterostomierNeumundtier; die erste Öffnung wird zum After.
  • BauplanGrundlegender Organisationstyp einer Gruppe.
  • MonophylumGruppe aus einem Vorfahren und allen Nachfahren.
Musterbeispiel

Tiere systematisch einordnen

Ordne Honigbiene, Tintenfisch, Frosch und Specht den Tierstämmen bzw. -klassen zu. Was haben sie gemeinsam, was unterscheidet sie?

  1. 01Honigbiene

    Stamm Arthropoda (Gliederfüsser), Klasse Insekten - Exoskelett, sechs Beine, Tracheenatmung.

  2. 02Tintenfisch

    Stamm Mollusca (Weichtiere) - wirbellos, kein Aussenskelett, hoch entwickeltes Nervensystem.

  3. 03Frosch

    Stamm Chordata, Klasse Amphibien - Wirbeltier, wechselwarm, mit Metamorphose.

  4. 04Specht

    Stamm Chordata, Klasse Vögel - Wirbeltier, gleichwarm, mit Federn.

Ergebnis: Frosch und Specht sind Wirbeltiere (Chordata), Biene und Tintenfisch wirbellose Tiere aus verschiedenen Stämmen. Gemeinsam sind allen die Vielzelligkeit und die heterotrophe Ernährung - getrennt werden sie durch Bauplan, Skelett und Atmung.

Schritt-für-Schritt Erklärung3 Schritte
  1. 1

    Linne schuf ein System, das bis heute gilt - jedes Lebewesen trägt zwei Namen.

  2. 2

    Wirbeltiere sind ein kleiner Zweig im Stammbaum - Arthropoden machen 80 % der Tierarten aus.

  3. 3

    Säugetiermerkmale sind Haare, Milch, Plazenta - das verbindet Maus und Mensch.

SRDP-Aufgaben

SelbsttestAus der Fragenbank4 Punkte

Aufgabenstellung

Vergleiche Wirbeltierklassen am Beispiel von Frosch, Eidechse, Spatz und Maus.

Maturafokus

  • Nenne die Rangstufen der Systematik von der Domäne bis zur Art.
  • Ordne den großen Tierstämmen ihre Baumerkmale zu.
  • Unterscheide Protostomier und Deuterostomier nach der Embryonalentwicklung.
  • Erkläre die binäre Nomenklatur und ihre Schreibregeln.
  • Trenne natürliche von künstlicher Systematik.

Typische Fehler

  • Die Rangstufen werden in der Reihenfolge vertauscht.
  • Die binäre Nomenklatur wird ohne Kursivsetzung und Großschreibung der Gattung angegeben.
  • Wirbeltiere werden mit Wirbellosen als gleichrangige Gruppen geführt.
  • Protostomier und Deuterostomier werden vermengt.
  • Ähnlichkeit wird ohne Homologieprüfung als Verwandtschaft gelesen.

§ 02

Aktive Wiederholung

Ordne folgende Arten taxonomisch: Honigbiene, Tintenfisch, Frosch, Specht. Was haben sie gemeinsam, was unterscheidet sie?

Passende Aufgaben üben50 Fragen zum Thema→

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Erinnere dich an die Kernpunkte — dann aufdecken.

Quellen: Hennig W (1966) Phylogenetic Systematics (University of Illinois Press)

§ 03
§ 03

Vergleichende Anatomie und Stammesgeschichte#

~3 Min Lesezeit●●○StandardLPBIO-BZ-8.3

Kernpunkte

Bevor es Gentests gab, lieferte die vergleichende Anatomie Darwins stärkste Belege für die Evolution - und sie tut es bis heute (). Der Schlüsselbegriff ist die Homologie: Organe mit gemeinsamer stammesgeschichtlicher Herkunft, oft mit verschiedener Funktion. Die Vorderextremitäten von Mensch (Greifen), Wal (Schwimmen) und Fledermaus (Fliegen) teilen denselben Knochenbauplan - das verrät einen gemeinsamen Vorfahren.

Belege für Evolution

EvolutionsbelegeTabelle mit 3 Spalten und 5 Zeilen, Daten: Beleg · Prinzip · Beispiel; Homologie · gleiche Abstammung · Wirbeltier-Vorderbeine; Analogie · gleiche Funktion, konvergent · Vogel- vs. Insektenflügel; Rudiment · zurückgebildete Struktur · Steissbein, Walbecken; Embryologie · gemeinsame Embryonalmerkmale · Kiemenbögen; Molekular · Sequenzähnlichkeit · Cytochrom cBelegPrinzipBeispielHomologiegleiche AbstammungWirbeltier-VorderbeineAnalogiegleiche Funktion, konvergentVogel- vs. InsektenflügelRudimentzurückgebildete StrukturSteissbein, WalbeckenEmbryologiegemeinsame EmbryonalmerkmaleKiemenbögenMolekularSequenzähnlichkeitCytochrom c
Abb. 3Die wichtigsten Beleggruppen der vergleichenden Biologie mit ihrem Prinzip und einem Beispiel.
Abb. 3 ↓
Davon streng zu trennen ist die Analogie: gleiche Funktion bei verschiedener Herkunft. Der Flügel eines Vogels (umgebaute Wirbeltiergliedmasse) und der eines Insekts (Cuticula-Auswüchse) erfüllen beide den Flug, sind aber nicht verwandt - ein Fall konvergenter Evolution, bei der ähnliche Selektionsdrücke unabhängig zu ähnlichen Lösungen führen.
Ein eigener Beleg sind rudimentäre Organe: zurückgebildete Strukturen, die ihre ursprüngliche Funktion verloren haben - das menschliche Steissbein (Rest des Schwanzes), der Blinddarmfortsatz oder die winzigen Beckenknochen mancher Wale. Sie sind nur erklärbar, wenn die Vorfahren sie noch funktionsfähig besassen.
Auch die Embryonalentwicklung gibt Hinweise: Wirbeltierembryonen ähneln sich früh stark und zeigen vorübergehend Kiemenbögen und einen Schwanzansatz. Haeckels „biogenetisches Grundgesetz" („die Ontogenese wiederholt die Phylogenese") gilt heute nur abgeschwächt, doch die gemeinsamen Embryonalmerkmale bleiben ein Indiz für gemeinsame Vorfahren.
Die stärksten modernen Belege liefert die Molekularbiologie: Je näher zwei Arten verwandt sind, desto ähnlicher sind ihre Genome und Proteine. Mensch und Schimpanse stimmen zu etwa 98,8 % der DNA überein; universell verbreitete Moleküle wie das Cytochrom c dienen als „molekulare Uhr" für Verwandtschaftsanalysen (vgl. Thema Evolution).
Schließlich faszinieren lebende Fossilien - Arten, die sich über sehr lange Zeit kaum verändert haben: der Quastenflosser (Coelacanth, bis 1938 für ausgestorben gehalten), der Pfeilschwanzkrebs oder die neuseeländische Brückenechse (Tuatara). Sie zeigen, dass Evolution nicht zwangsläufig schnell verläuft, wo der Selektionsdruck gering bleibt.

Vokabeln

→ Kartei
  • HomologieÜbereinstimmung aus gemeinsamer Abstammung.
  • AnalogieÄhnlichkeit aus gleicher Funktion.
  • RudimentZurückgebildetes Organ ohne ursprüngliche Funktion.
  • AtavismusRückschlag; Merkmal der Vorfahren tritt wieder auf.
  • DivergenzAuseinanderentwicklung verwandter Formen.
  • KonvergenzÄhnliche Anpassung nicht verwandter Formen.
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Musterbeispiel

Evolutionsbelege zuordnen

Ordne ein: (a) Menschenarm und Walflosse, (b) Vogel- und Insektenflügel, (c) das menschliche Steissbein. Homolog, analog oder rudimentär?

  1. 01(a) Arm und Flosse

    Gleicher Knochenbauplan bei verschiedener Funktion -> homolog (Beleg für gemeinsame Abstammung).

  2. 02(b) Vogel- vs. Insektenflügel

    Gleiche Funktion (Flug), aber verschiedener Ursprung -> analog (konvergente Evolution).

  3. 03(c) Steissbein

    Zurückgebildeter Schwanzansatz ohne ursprüngliche Funktion -> rudimentäres Organ.

Ergebnis: Nur Homologien (a) belegen Verwandtschaft; Analogien (b) zeigen konvergente Lösungen; Rudimente (c) sind „Fossilien im Körper" und ein eigener Evolutionsbeleg.

Schritt-für-Schritt Erklärung3 Schritte
  1. 1

    Vergleichende Anatomie ist wie ein Familienalbum - ähnliche Bauteile verraten Verwandtschaft.

  2. 2

    Rudimente sind biologische Fossilien im eigenen Körper.

  3. 3

    Molekulare Phylogenie hat klassische Stammbäume bestätigt und verfeinert.

SRDP-Aufgaben

SelbsttestAus der Fragenbank5 Punkte

Aufgabenstellung

Erläutere am Beispiel der Wirbeltier-Vorderextremitäten den Unterschied zwischen Homologie und Analogie.

Maturafokus

  • Unterscheide Homologie und Analogie an den drei Homologiekriterien.
  • Nenne rudimentäre Organe und Atavismen als Belege der Stammesgeschichte.
  • Erkläre die divergente und konvergente Entwicklung an je einem Beispiel.
  • Ordne der biogenetischen Grundregel ihre heutige eingeschränkte Geltung zu.
  • Verbinde Anatomie und Molekularbiologie als einander stützende Belege.

Typische Fehler

  • Homologie und Analogie werden vertauscht.
  • Die Homologiekriterien werden nicht genannt.
  • Rudimente werden als funktionslos ohne Einschränkung beschrieben.
  • Die biogenetische Grundregel wird ungeprüft übernommen.
  • Konvergenz wird als Verwandtschaftsbeleg verwendet.

§ 03

Aktive Wiederholung

Vergleiche Menschenarm, Walflosse und Fledermausflügel - was ist homolog, was analog?

Passende Aufgaben üben50 Fragen zum Thema→

Aktiv abrufen

Erinnere dich an die Kernpunkte — dann aufdecken.

Quellen: Campbell Biology, Kap. 22 Evidence for Evolution (Pearson)

§ 04
§ 04

Blattbau und Photosynthese in der Pflanze#

~3 Min Lesezeit●●○StandardLPBIO-BZ-8.1

Kernpunkte

Das Laubblatt ist ein hochoptimiertes Photosyntheseorgan, dessen Bau man im Querschnitt versteht (): Aussen schützt eine wachsartige Cuticula vor Verdunstung, darunter liegt die obere Epidermis. Den Hauptort der Photosynthese bildet das dicht gepackte Palisadenparenchym mit vielen Chloroplasten; das lockere, luftgefüllte Schwammparenchym darunter ermöglicht den Gasaustausch, und die untere Epidermis trägt die Stomata.

Blattquerschnitt - Gewebe und Gasaustausch

Blattquerschnitt: Gewebe und GasaustauschZelldiagramm, 5 Kompartimente, Daten: Cuticula, obere Epidermis, Palisadenparenchym, Schwammparenchym, untere Epidermis, Leitbündel, Stoma (Schließzellen)Cuticulaobere EpidermisPalisadenparenchymSchwammparenchymuntere EpidermisLeitbündelStoma(Schließzellen)
Abb. 4Cuticula, obere Epidermis, Palisaden- und Schwammparenchym, Leitbündel, untere Epidermis mit Stoma und Schließzellen.
Abb. 4 ↓
Innerhalb der Zelle läuft die Photosynthese im Chloroplasten ab - einem Organell mit Doppelmembran, das als Folge der Endosymbiose entstand (vgl. Thema Zellbiologie). In ihm sind die Thylakoide zu Grana gestapelt (Ort der Lichtreaktion), umgeben vom Stroma (Ort des Calvin-Zyklus).
Die Lichtreaktion findet an den Thylakoidmembranen statt: Lichtenergie spaltet Wasser (HX2O\ce{H2O}HX2​O, Fotolyse), wobei Sauerstoff (OX2\ce{O2}OX2​) frei wird, und treibt den Aufbau der Energieträger ATP und NADPH an. Diese erste Phase wandelt also Licht- in chemische Energie um.
Im Calvin-Zyklus (der lichtUNabhängigen Reaktion) im Stroma wird dann COX2\ce{CO2}COX2​ am Enzym RuBisCO fixiert und mithilfe von ATP und NADPH schrittweise zu Glucose aufgebaut. Wichtig: Diese „Dunkelreaktion" braucht keine Dunkelheit - sie läuft auch bei Tag, nur nicht DIREKT mit Licht, und ist auf die Produkte der Lichtreaktion angewiesen.
An heisse, trockene Standorte sind Pflanzen mit besonderen Strategien angepasst: C4-Pflanzen (z. B. Mais) trennen die COX2\ce{CO2}COX2​-Vorfixierung RÄUMLICH von der eigentlichen Fixierung, CAM-Pflanzen (Kakteen) trennen sie ZEITLICH und nehmen COX2\ce{CO2}COX2​ nachts auf. Beides reduziert den Wasserverlust und die kostspielige Photorespiration.
Wie schnell die Photosynthese läuft, hängt von den limitierenden Faktoren ab: Lichtintensität, COX2\ce{CO2}COX2​-Konzentration und Temperatur. Nach dem Minimumgesetz begrenzt jeweils der knappste Faktor die Rate - steigert man nur ihn, nimmt die Leistung zu, bis ein anderer Faktor zum Engpass wird.
Schließlich passen Pflanzen auch ihre Blattform an: Sonnenblätter sind dicker und lichtfest, Schattenblätter dünner und lichtempfindlicher; Nadelblätter mit kleiner Oberfläche reduzieren Verdunstung und Frostschäden. Form und Funktion des Blattes sind also direkt an den Lebensraum gekoppelt.

Vokabeln

→ Kartei
  • PalisadenparenchymSäulenförmige Zellen mit vielen Chloroplasten.
  • SchwammparenchymLockeres Gewebe mit großen Interzellularen.
  • CuticulaWachsschicht zum Schutz vor Wasserverlust.
  • StomaSpaltöffnung mit zwei Schließzellen.
  • C4-PflanzeVorfixierung des CO₂ zur Steigerung der Effizienz.
  • CAMNächtliche CO₂-Aufnahme bei tagsüber geschlossenen Spalten.
Musterbeispiel

Netto- und Bruttophotosyntheserate

Ein Blatt nimmt bei Licht netto 16 mu mol CO2 je m2 und Sekunde auf. Im Dunkeln gibt es durch Atmung 4 mu mol CO2 je m2 und Sekunde ab. Wie hoch ist die Bruttophotosyntheserate?

  1. 01Messgrößen

    Die Netto-Aufnahme ist die scheinbare (apparent) Photosynthese; die Atmung läuft parallel weiter.

  2. 02Zusammenhang

    Brutto = Netto + Atmung (die Atmung verbraucht einen Teil der fixierten CO2 wieder).

  3. 03Einsetzen

    16+4=20 μmol m−2 s−116 + 4 = 20\ \mu mol\,m^{-2}\,s^{-1}16+4=20 μmolm−2s−1.

  4. 04Interpretation

    Am Lichtkompensationspunkt sind Brutto-Photosynthese und Atmung gleich groß - die Netto-Aufnahme ist dann null.

Ergebnis: Die Bruttophotosyntheserate beträgt 20 mu mol CO2 je m2 und Sekunde; sie ist immer größer als die gemessene Netto-Aufnahme, weil die Atmung gleichzeitig CO2 freisetzt.

Schritt-für-Schritt Erklärung2 Schritte
  1. 1

    Das Palisadengewebe ist die Solarzelle des Blattes - dicht gepackte Chloroplasten.

  2. 2

    Lichtreaktion am Thylakoid liefert Energie, der Calvin-Zyklus im Stroma baut den Zucker.

SRDP-Aufgaben

SelbsttestAus der Fragenbank5 Punkte

Aufgabenstellung

Beschreibe den Bau eines Laubblattes im Querschnitt und ordne Licht- und Dunkelreaktion ihren Orten im Chloroplasten zu.

Maturafokus

  • Ordne den Blattgeweben ihre Funktion zu: Epidermis, Palisaden-, Schwammparenchym, Leitbündel.
  • Verbinde die Lage des Palisadenparenchyms mit der Lichtausnutzung.
  • Erkläre die Spaltöffnungen als Kompromiss zwischen CO₂-Aufnahme und Wasserverlust.
  • Vergleiche Sonnen- und Schattenblatt nach Bau und Leistung.
  • Nenne C4- und CAM-Pflanzen als Anpassungen an Trockenheit.

Typische Fehler

  • Palisaden- und Schwammparenchym werden vertauscht.
  • Die Spaltöffnungen werden ausschließlich der Atmung zugeordnet.
  • Sonnen- und Schattenblatt werden vermengt.
  • C4 und CAM werden gleichgesetzt.
  • Die Cuticula bleibt unerwähnt.

§ 04

Aktive Wiederholung

Beschrifte einen Blattquerschnitt und erläutere, in welchem Gewebe die Photosynthese hauptsächlich abläuft.

Passende Aufgaben üben50 Fragen zum Thema→

Aktiv abrufen

Erinnere dich an die Kernpunkte — dann aufdecken.

Quellen: OpenStax Biology 2e, Kap. 8 Photosynthesis (OpenStax)

§ 05
§ 05

Pflanzliche Fortpflanzung und Generationswechsel#

~3 Min Lesezeit●●○StandardLPBIO-BZ-8.1

Kernpunkte

Pflanzen durchlaufen einen Generationswechsel - einen regelmässigen Wechsel zwischen zwei Lebensformen (): dem haploiden Gametophyten, der durch Mitose Gameten bildet (geschlechtliche Phase), und dem diploiden Sporophyten, der durch Meiose haploide Sporen erzeugt (ungeschlechtliche Phase). Aus der befruchteten Eizelle (Zygote, 2n) wächst wieder ein Sporophyt - der Kreis schließt sich.

Generationswechsel der Pflanzen

GenerationswechselNetzgraph, Sporophyt (2n) → Sporen (n), Sporen (n) → Gametophyt (n), Gametophyt (n) → Gameten (n), Gameten (n) → Zygote (2n), Zygote (2n) → Sporophyt (2n)Sporophyt (2n)Sporen (n)Gametophyt (n)Gameten (n)Zygote (2n)MeioseMitoseBefruchtung
Abb. 5Wechsel zwischen diploidem Sporophyt und haploidem Gametophyt über Meiose (Sporen) und Befruchtung (Zygote).
Abb. 5 ↓
Bei den Moosen dominiert der Gametophyt: Die grüne Moospflanze IST der Gametophyt, der unselbstständige Sporophyt wächst nur als Stiel mit Sporenkapsel auf ihm. Weil die Spermien zur Eizelle schwimmen müssen, sind Moose an feuchte Standorte gebunden.
Bei den Farnen kehrt sich das Verhältnis um: Der auffällige Wedel ist der Sporophyt, der Gametophyt schrumpft zu einem kleinen, selbstständigen Vorkeim (Prothallium). Auch Farne besitzen noch bewegliche Spermatozoiden und brauchen daher Wasser zur Befruchtung.
Den entscheidenden Evolutionsschritt machten die Samenpflanzen: Sie reduzierten den Gametophyten radikal auf den Pollen (männlich) und den Embryosack (weiblich). Die Befruchtung erfolgt nun über den Pollenschlauch und ist unabhängig von freiem Wasser - das war der Schlüssel zur Eroberung auch trockener Lebensräume.
Die Bedecktsamer (Angiospermen) gingen noch weiter: Ihre Blüte ist das Fortpflanzungsorgan, und sie führen eine doppelte Befruchtung durch - eine Spermazelle bildet mit der Eizelle den diploiden Embryo (2n), die zweite mit den Polkernen das triploide Nährgewebe (Endosperm, 3n). Aus dem Fruchtknoten entsteht die Frucht, die der Samenausbreitung dient.
Damit Pollen ans Ziel kommt, gibt es zwei Bestäubungsstrategien: Windbestäuber (Gräser, viele Bäume) haben unscheinbare Blüten und produzieren riesige Pollenmengen; Tierbestäuber locken mit Schauapparat, Duft und Nektar - oft in enger Koevolution mit ihren Bestäubern (vgl. Thema Evolution).
Neben der geschlechtlichen Fortpflanzung beherrschen viele Pflanzen die vegetative (ungeschlechtliche) Vermehrung über Ausläufer, Knollen, Zwiebeln oder Stecklinge. Die Nachkommen sind genetisch identische Klone - vorteilhaft bei stabilen Bedingungen, aber ohne die Variabilität, die die geschlechtliche Fortpflanzung liefert.

Vokabeln

→ Kartei
  • GametophytHaploide, gametenbildende Generation.
  • SporophytDiploide, sporenbildende Generation.
  • BestäubungÜbertragung des Pollens auf die Narbe.
  • doppelte BefruchtungBildung von Zygote und Nährgewebe.
  • EndospermNährgewebe des Samens.
  • vegetative VermehrungUngeschlechtliche Vermehrung über Pflanzenteile.
Musterbeispiel

Doppelte Befruchtung - Ploidie verfolgen

Verfolge bei der doppelten Befruchtung der Bedecktsamer die Ploidiestufen von Embryo und Nährgewebe (Endosperm).

  1. 01Pollen

    Der Pollenschlauch liefert ZWEI haploide (n) Spermazellen in den Embryosack.

  2. 02Eizelle befruchten

    Spermazelle (n) + Eizelle (n) -> Zygote (2n), aus der der Embryo wird.

  3. 03Endosperm bilden

    Zweite Spermazelle (n) + zwei Polkerne (n + n) -> triploides (3n) Endosperm.

  4. 04Funktion

    Das 3n-Endosperm dient als Nährgewebe für den heranwachsenden Embryo.

Ergebnis: Embryo 2n, Endosperm 3n. Die doppelte Befruchtung erzeugt Keim und Nährgewebe in einem Schritt - eine Schlüsselneuerung der Blütenpflanzen.

Schritt-für-Schritt Erklärung2 Schritte
  1. 1

    Bei Moosen regiert der Gametophyt, bei Farnen der Sporophyt - die Samenpflanzen verkleinern den Gametophyten radikal.

    Generationswechsel der Pflanzen

    GenerationswechselNetzgraph, Sporophyt (2n) → Sporen (n), Sporen (n) → Gametophyt (n), Gametophyt (n) → Gameten (n), Gameten (n) → Zygote (2n), Zygote (2n) → Sporophyt (2n)Sporophyt (2n)Sporen (n)Gametophyt (n)Gameten (n)Zygote (2n)MeioseMitoseBefruchtung
    Abb.Wechsel zwischen diploidem Sporophyt und haploidem Gametophyt über Meiose (Sporen) und Befruchtung (Zygote).
  2. 2

    Die doppelte Befruchtung ist eine Erfindung der Blütenpflanzen: Embryo plus Nährgewebe in einem Schritt.

SRDP-Aufgaben

SelbsttestAus der Fragenbank5 Punkte

Aufgabenstellung

Erläutere den Generationswechsel und vergleiche, welche Generation bei Moos, Farn und Samenpflanze dominiert.

Maturafokus

  • Beschreibe den Generationswechsel als Wechsel von Gametophyt und Sporophyt.
  • Ordne den Pflanzengruppen zu, welche Generation vorherrscht.
  • Erkläre die doppelte Befruchtung der Bedecktsamer.
  • Verbinde Blütenbau mit dem Bestäubungstyp.
  • Vergleiche geschlechtliche und ungeschlechtliche Fortpflanzung nach Vor- und Nachteil.

Typische Fehler

  • Gametophyt und Sporophyt werden vertauscht.
  • Die doppelte Befruchtung wird als zwei Samenanlagen gedeutet.
  • Bestäubung und Befruchtung werden gleichgesetzt.
  • Der Generationswechsel wird nur für Moose genannt.
  • Die Vorteile ungeschlechtlicher Vermehrung bleiben unerwähnt.

§ 05

Aktive Wiederholung

Vergleiche den Generationswechsel von Moos und Farn und begründe, warum Samenpflanzen kein freies Wasser zur Befruchtung brauchen.

Passende Aufgaben üben50 Fragen zum Thema→

Aktiv abrufen

Erinnere dich an die Kernpunkte — dann aufdecken.

§ 06
§ 06

Tierische Organsysteme im Vergleich#

~3 Min Lesezeit●●●VertiefungLPBIO-BZ-8.2LPBIO-BZ-8.3

Kernpunkte

Tiere lösen dieselben Grundprobleme - Gasaustausch, Transport, Entgiftung, Reizverarbeitung, Stützung - je nach Stamm auf sehr unterschiedliche Weise. Beim Gasaustausch reicht das Spektrum von der Hautatmung (Würmer, Amphibien) über die Tracheen der Insekten (die Luft DIREKT zu den Zellen führen, ohne Blut) bis zu Kiemen (Fische, mit Gegenstromprinzip) und Lungen - bei Säugern mit Alveolen, bei Vögeln mit hocheffizienter Durchströmung (; vgl. Thema Humanbiologie).

Atmungsorgane im Tierreich

AtmungsorganeTabelle mit 3 Spalten und 5 Zeilen, Daten: Atmungsorgan · Tiergruppe · Prinzip; Hautatmung · Würmer, Amphibien · Diffusion über feuchte Haut; Tracheen · Insekten · Luft direkt zu den Zellen; Kiemen · Fische · Gegenstromprinzip im Wasser; Lunge (Alveolen) · Säugetiere · große innere Oberfläche; Lunge + Luftsäcke · Vögel · Durchströmung, effizientAtmungsorganTiergruppePrinzipHautatmungWürmer, AmphibienDiffusion über feuchte HautTracheenInsektenLuft direkt zu den ZellenKiemenFischeGegenstromprinzip im WasserLunge (Alveolen)Säugetieregroße innere OberflächeLunge + LuftsäckeVögelDurchströmung, effizient
Abb. 6Verschiedene Lösungen für den Gasaustausch mit ihrer Tiergruppe und dem Funktionsprinzip.
Abb. 6 ↓
Ähnlich vielfältig sind die Kreislaufsysteme: Insekten haben einen OFFENEN Kreislauf, in dem die Hämolymphe frei die Organe umspült; Wirbeltiere einen GESCHLOSSENEN. Dessen Bauplan reicht vom einfachen Kreislauf der Fische über das unvollständig getrennte Herz der Amphibien bis zum vollständig getrennten Doppelkreislauf der Vögel und Säuger.
Auch die Exkretion stickstoffhaltiger Abfälle ist an den Lebensraum angepasst: Plattwürmer nutzen Protonephridien, Ringelwürmer Metanephridien, Insekten Malpighi-Gefässe, Wirbeltiere die Niere. Das Endprodukt verrät den Wasserhaushalt: Ammoniak (sehr giftig, viel Wasser nötig - Wassertiere), Harnstoff (Säuger) oder Harnsäure (wassersparend - Vögel, Reptilien, Insekten).
Die Nervensysteme zeigen eine Tendenz zur Zentralisierung: vom diffusen Nervennetz der Nesseltiere über das Strickleiternervensystem der Gliederfüsser bis zum zentralisierten Gehirn-Rückenmark-System der Wirbeltiere. Mit der Zentralisierung wächst die Fähigkeit zu komplexem Verhalten.
Beim Skelett gibt es drei Grundtypen: das Hydroskelett (Flüssigkeitsdruck, z. B. bei Würmern), das Exoskelett aus Chitin (Arthropoden, das zum Wachsen gehäutet werden muss) und das mitwachsende Endoskelett der Wirbeltiere. Jeder Typ hat eigene Vor- und Nachteile in Schutz, Beweglichkeit und Wachstum.
Schließlich ist die Fortbewegung an das Medium angepasst - Flossen im Wasser, Beine an Land, Flügel in der Luft. Bemerkenswert ist, dass diese verschiedenen Extremitäten oft auf einer HOMOLOGEN Grundlage beruhen (vgl. vergleichende Anatomie): Evolution baut Vorhandenes um, statt jedes Mal neu zu erfinden.

Vokabeln

→ Kartei
  • offener KreislaufHämolymphe umspült die Organe frei.
  • geschlossener KreislaufBlut bleibt in Gefäßen.
  • TracheeLuftröhrensystem der Insekten bis zu den Zellen.
  • KiemeAtmungsorgan im Wasser mit großer Oberfläche.
  • Malpighi-GefäßExkretionsorgan der Insekten.
  • Oberflächen-Volumen-VerhältnisVerhältnis, das den Stoffaustausch begrenzt.
Musterbeispiel

Insekt und Säuger - Organsysteme vergleichen

Vergleiche Gasaustausch und Exkretion eines Insekts mit denen eines Säugetiers und ordne die Unterschiede dem Lebensraum zu.

  1. 01Gasaustausch Insekt

    Tracheen führen Luft DIREKT zu den Zellen - ohne Beteiligung des Blutes; effizient bei kleinem Körper.

  2. 02Gasaustausch Säuger

    Lunge mit Alveolen, OX2\ce{O2}OX2​-Transport über Hämoglobin im geschlossenen Doppelkreislauf - nötig bei großem Körper.

  3. 03Exkretion Insekt

    Malpighi-Gefässe scheiden Harnsäure aus - wassersparend, ideal für das Landleben.

  4. 04Exkretion Säuger

    Nieren scheiden Harnstoff in Wasser gelöst aus - möglich bei guter Wasserversorgung.

Ergebnis: Insekten sind aufs Wassersparen optimiert (Tracheen, Harnsäure), Säuger auf hohen Durchsatz (Lunge, Kreislauf, Harnstoff). Die Endprodukte der Exkretion spiegeln direkt den Wasserhaushalt des Lebensraums.

Schritt-für-Schritt Erklärung2 Schritte
  1. 1

    Jedes Organsystem löst dasselbe Problem - Gasaustausch, Transport, Entgiftung - auf seine Weise.

    Atmungsorgane im Tierreich

    AtmungsorganeTabelle mit 3 Spalten und 5 Zeilen, Daten: Atmungsorgan · Tiergruppe · Prinzip; Hautatmung · Würmer, Amphibien · Diffusion über feuchte Haut; Tracheen · Insekten · Luft direkt zu den Zellen; Kiemen · Fische · Gegenstromprinzip im Wasser; Lunge (Alveolen) · Säugetiere · große innere Oberfläche; Lunge + Luftsäcke · Vögel · Durchströmung, effizientAtmungsorganTiergruppePrinzipHautatmungWürmer, AmphibienDiffusion über feuchte HautTracheenInsektenLuft direkt zu den ZellenKiemenFischeGegenstromprinzip im WasserLunge (Alveolen)Säugetieregroße innere OberflächeLunge + LuftsäckeVögelDurchströmung, effizient
    Abb.Verschiedene Lösungen für den Gasaustausch mit ihrer Tiergruppe und dem Funktionsprinzip.
  2. 2

    Das Gegenstromprinzip der Fischkieme holt mehr Sauerstoff heraus als jede Gleichstromlösung.

SRDP-Aufgaben

SelbsttestAus der Fragenbank5 Punkte

Aufgabenstellung

Vergleiche die Atmungsorgane verschiedener Tiergruppen und erkläre das Gegenstromprinzip der Fischkieme.

Maturafokus

  • Vergleiche offene und geschlossene Kreislaufsysteme nach Druck und Leistung.
  • Ordne den Atmungsorganen ihre Lebensräume zu: Kiemen, Tracheen, Lungen.
  • Verbinde das Oberflächen-Volumen-Verhältnis mit dem Bedarf an Transportsystemen.
  • Vergleiche Exkretionsorgane nach dem ausgeschiedenen Stickstoffprodukt.
  • Verbinde Körperbau und Lebensweise an einem durchgehenden Beispiel.

Typische Fehler

  • Offene und geschlossene Kreisläufe werden in der Leistung vertauscht.
  • Tracheen werden als kreislaufabhängig beschrieben.
  • Das Oberflächen-Volumen-Verhältnis bleibt unerwähnt.
  • Harnstoff und Harnsäure werden vertauscht.
  • Die Zuordnung von Bau und Lebensraum wird nicht begründet.

§ 06

Aktive Wiederholung

Vergleiche Gasaustausch und Exkretion eines Insekts und eines Säugetiers und ordne die Unterschiede den Lebensräumen zu.

Passende Aufgaben üben50 Fragen zum Thema→

Aktiv abrufen

Erinnere dich an die Kernpunkte — dann aufdecken.

Stand 06/2026 · Vollständige Fassung über den Tiefenregler — gleiche Stelle, gleiche Anker

Inhalt

Abschnitt -- / 06

    • 01Pflanzenphysiologie - Wasser- und Stofftransport◐
    • 02Tierreich - Systematik und Baupläne○
    • 03Vergleichende Anatomie und Stammesgeschichte◐
    • 04Blattbau und Photosynthese in der Pflanze◐
    • 05Pflanzliche Fortpflanzung und Generationswechsel◐
    • 06Tierische Organsysteme im Vergleich●

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Botanik und Zoologie - Überblick (BIO-BZ)

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Beispielfrage

Erläutere den Wasser- und Stofftransport in Pflanzen und nenne zwei ökologische Anpassungen an Trockenheit.

5 BE · 2023

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Belege & Quellen

Quellen

OpenStax

  • OpenStax Biology 2e, Kap. 30 Plant Form and Physiology

University of Illinois Press

  • Hennig W (1966) Phylogenetic Systematics

Pearson

  • Campbell Biology, Kap. 22 Evidence for Evolution

Siehe auch

  • Biochemie und Stoffwechsel (BIO-Bio)Der Blattbau ist die anatomische Umsetzung der Photosynthese.
  • Evolution (BIO-Evo)Homologie und Analogie werden an anatomischen Beispielen entschieden.
  • Zell- und Molekularbiologie (BIO-Zell)Pflanzenzelle und Tierzelle unterscheiden sich genau in den hier behandelten Bauplänen.

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