Leben ohne Sonnenlicht — Chemosynthese an Tiefseequellen

Life Without Sunlight — Chemosynthesis at Deep-Sea Vents

Biologie Klasse 9 14 Aufgaben
BiologieĂ–kologieĂ–kosystemMeer

Die Lernenden prüfen die Regel, dass jede Nahrungskette mit Sonnenlicht beginnt, an ihrem Grenzfall: An heißen Quellen der Mittelozeanischen Rücken („Schwarze Raucher“) gewinnen Bakterien Energie, indem sie Schwefelwasserstoff aus dem Quellwasser umsetzen, und bauen damit aus Kohlenstoffdioxid Zucker auf — Chemosynthese statt Photosynthese. Auf ihnen beruht ein ganzes Ökosystem; der Riesenröhrenwurm hat weder Mund noch Darm und lebt von Bakterien in seinem Körper (Cavanaugh et al. 1981). Entdeckt wurde das 1977 (Corliss et al. 1979). Abgebaut wird die Übergeneralisierung „Produzenten sind immer Pflanzen“. Das schärft den Begriff des Produzenten für den Energiefluss und bereitet den Stoffwechsel der Oberstufe und die Frage nach dem Ursprung des Lebens vor.

Voraussetzungen (1)

Ă–kosystem und Populationen
Klasse 9
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Leicht
Multiple Choice #1 12s â–¶ Testen

Welches Lebewesen ist an einer heiĂźen Tiefseequelle der Produzent?

  • â—Ź Schwefelbakterien
  • â—‹ Riesenröhrenwurm
  • â—‹ Tiefseekrabbe
Die Bakterien bauen aus Kohlenstoffdioxid Zucker auf — sie stellen die Nahrung her, von der alle anderen leben. Dafür nutzen sie nicht Licht, sondern Energie aus Schwefelwasserstoff.
Wahr / Falsch #2 10s â–¶ Testen

Die Nahrungskette an einem Schwarzen Raucher in 2 500 m Tiefe beginnt mit einer Alge.

âś“ Falsch
Algen brauchen Licht und wachsen in dieser Tiefe nicht. Die Kette beginnt mit Bakterien, die chemische Energie nutzen.
LĂĽckentext #3 10s â–¶ Testen

Bakterien, die mit Energie aus chemischen Stoffen statt aus Licht Zucker aufbauen, betreiben ___.

âś“ Antwort: Chemosynthese
Chemo- steht fĂĽr die chemische Energiequelle, so wie Photo- fĂĽr das Licht steht. Beide Male entsteht Zucker aus Kohlenstoffdioxid.
Multiple Choice #4 12s â–¶ Testen

Wo findet man Schwarze Raucher?

  • â—Ź an einem Mittelozeanischen RĂĽcken in 2 500 m Tiefe
  • â—‹ in einem Korallenriff in 10 m Tiefe
  • â—‹ auf dem flachen Grund der Nordsee in 40 m Tiefe
Wo Platten auseinanderdriften, dringt Meerwasser in die heiße Kruste ein, wird von Magma erhitzt, löst Schwefelverbindungen und schießt als schwarze Wolke wieder heraus.
Wahr / Falsch #5 10s â–¶ Testen

Das Wasser, das aus einem Schwarzen Raucher strömt, kann über 350 °C heiß sein.

âś“ Wahr
Es kocht trotzdem nicht, weil der Druck in der Tiefe so groĂź ist. Wenige Meter neben der Quelle ist das Wasser schon wieder nur wenige Grad warm.
Wahr / Falsch #6 12s â–¶ Testen

Die Lebensgemeinschaften an heißen Tiefseequellen wurden erst 1977 entdeckt, mit einem Tauchboot vor den Galápagosinseln.

âś“ Wahr
Forschende im Tauchboot Alvin suchten eigentlich nur nach heißem Wasser und fanden unerwartet Muschelbänke und Röhrenwürmer. Bis dahin galt: ohne Licht kaum Leben.
Mittel
Multiple Choice #1 15s â–¶ Testen

Woher stammt die Energie, mit der Bakterien an einem Schwarzen Raucher Zucker aufbauen?

  • â—Ź aus dem Schwefelwasserstoff im heiĂźen Quellwasser
  • â—‹ aus schwachem Sonnenlicht, das bis zum Meeresboden dringt
  • â—‹ aus dem Meeresschnee, der von oben herabsinkt
In 2 500 m Tiefe kommt kein Sonnenlicht an. Die Bakterien setzen den Schwefelwasserstoff aus der Quelle chemisch um und nutzen die dabei frei werdende Energie: Chemosynthese.
Multiple Choice #2 15s â–¶ Testen

Welche Nahrungskette an einer Tiefseequelle ist richtig? (Der Pfeil bedeutet „wird gefressen von“.)

  • â—Ź Schwefelbakterien → Tiefseemuschel → Krabbe
  • â—‹ Tiefseemuschel → Schwefelbakterien → Krabbe
  • â—‹ Alge → Tiefseemuschel → Krabbe
Die Bakterien sind die Produzenten; viele leben sogar in den Kiemen der Muscheln und versorgen sie. Krabben fressen die Muscheln. Algen gibt es in der dunklen Tiefe nicht.
Multiple Choice #3 15s â–¶ Testen

Wie bekommt der Riesenröhrenwurm an der Tiefseequelle seine Nahrung?

  • â—Ź von Bakterien, die in seinem Körper leben
  • â—‹ er filtert Algen aus dem Wasser
  • â—‹ er frisst Meeresschnee mit seinem Mund
Der Riesenröhrenwurm hat weder Mund noch Darm. In einem Organ in seinem Körper leben Milliarden Schwefelbakterien, die für ihn Zucker herstellen. Er liefert ihnen dafür die Stoffe aus dem Quellwasser.
Wahr / Falsch #4 15s â–¶ Testen

Angenommen, die Sonne würde plötzlich nicht mehr scheinen. Die Bakterien an den Schwarzen Rauchern könnten zunächst weiter Zucker herstellen.

âś“ Wahr
Ihre Energie kommt aus der Quelle, nicht aus dem Licht. Auf lange Sicht hängen aber auch sie an der Sonne: Der Sauerstoff, den sie brauchen, stammt aus der Photosynthese an der Oberfläche.
Multiple Choice #5 15s â–¶ Testen

Aus welchem Stoff bauen Pflanzen und Schwefelbakterien ihren Zucker auf?

  • â—Ź Kohlenstoffdioxid
  • â—‹ Schwefelwasserstoff
  • â—‹ Sauerstoff
Beide bauen Zucker aus Kohlenstoffdioxid auf. Verschieden ist nur die Energiequelle: Licht bei der Photosynthese, Schwefelwasserstoff bei der Chemosynthese.
LĂĽckentext #6 10s â–¶ Testen

Röhrenwurm und Bakterien leben zu beiderseitigem Nutzen zusammen. So ein Zusammenleben heißt ___.

âś“ Antwort: Symbiose
Die Bakterien bekommen einen geschĂĽtzten Platz und die Stoffe aus dem Quellwasser, der Wurm bekommt Zucker. Beide profitieren.
Multiple Choice #7 15s â–¶ Testen

Ein Fisch lebt in 3 000 m Tiefe, weit weg von jeder heiĂźen Quelle. Womit beginnt seine Nahrungskette?

  • â—Ź mit Algen an der sonnigen Meeresoberfläche
  • â—‹ mit Schwefelbakterien
  • â—‹ mit Pflanzen am dunklen Meeresboden
Fast die ganze Tiefsee lebt vom Meeresschnee — von Resten, die von oben herabsinken. Ihre Kette beginnt also doch mit Sonnenlicht. Nur an den seltenen Quellen beginnt sie mit Chemosynthese.
Multiple Choice #8 15s â–¶ Testen

Eine heiße Tiefseequelle versiegt. Was geschieht mit den Röhrenwürmern dort?

  • â—Ź sie sterben, weil ihren Bakterien die Energiequelle fehlt
  • â—‹ sie leben weiter, weil sie auf Meeresschnee umsteigen
  • â—‹ nichts, weil sie keine Nahrung brauchen
Ohne Schwefelwasserstoff stellen die Bakterien keinen Zucker mehr her. Der Wurm ohne Mund und Darm kann sich nicht anders ernähren. Die Lebensgemeinschaft an der Quelle stirbt ab.