Ökologische Systeme und Umweltfaktoren: Grundlagen für das Biologie Abitur

Die Wechselwirkungen zwischen Organismen und ihrer Umwelt bilden die Grundlage für das Verständnis natürlicher Ökosysteme. Abiotische Faktoren wie Wasser, Temperatur und Licht spielen dabei eine entscheidende Rolle für alle Lebewesen.

Definition: Abiotische Faktoren sind nicht-lebende Umwelteinflüsse, die direkt oder indirekt auf Organismen einwirken und deren Stoffwechsel, Entwicklung und Verhalten beeinflussen.

Wasser ist als Grundbaustein allen Lebens besonders wichtig. Pflanzen lassen sich dabei in verschiedene Gruppen einteilen: Xerophyten (Trockenpflanzen), Hygrophyten (Feuchtpflanzen) und Hydrophyten (Wasserpflanzen). Diese Anpassungen zeigen die evolutionäre Entwicklung verschiedener terrestrischer Ökosysteme.

Die Temperatur beeinflusst als weiterer kritischer Faktor nahezu alle Lebensprozesse. Dabei unterscheiden wir zwischen homoiothermen (gleichwarmen) und poikilothermen (wechselwarmen) Organismen. Diese Unterscheidung ist besonders relevant für das Verständnis der Eingriffe des Menschen in Ökosysteme, da Klimaveränderungen verschiedene Arten unterschiedlich stark betreffen.

Erregungsleitung im Nervensystem

Die Erregungsleitung in Neuronen basiert auf dem Ruhepotential und dem Aktionspotential. Im Ruhezustand besteht zwischen Zellinnerem und -äußerem eine Potentialdifferenz von etwa -70mV, die durch unterschiedliche Ionenkonzentrationen (hauptsächlich K+ und Na+) aufrechterhalten wird.

Definition: Das Ruhepotential entsteht durch die ungleiche Verteilung von Ionen und die selektive Durchlässigkeit der Membran.

Für den Biologie GK Abitur Lernzettel ist das Verständnis des Aktionspotentials besonders wichtig. Bei Reizung öffnen sich spannungsgesteuerte Natriumkanäle, wodurch Na+-Ionen einströmen und eine Depolarisation bewirken. Wird der Schwellenwert von -50mV überschritten, kommt es zum Aktionspotential nach dem "Alles-oder-Nichts-Prinzip".

Die Repolarisation erfolgt durch das Öffnen von Kaliumkanälen und den Ausstrom von K+-Ionen. Die Na+/K+-Pumpe stellt anschließend die ursprünglichen Ionenverhältnisse wieder her. Diese Prozesse sind für die Biologie Abitur Zusammenfassung PDF zentral.

Synapsengifte und ihre Wirkung im Nervensystem

Die Erregungsübertragung an Synapsen ist ein komplexer Prozess, der durch verschiedene Giftstoffe gestört werden kann. Diese Synapsengifte finden sich häufig in der Natur bei natürlichen Ökosystemen wie bei Giftschlangen, Pfeilgiftfröschen oder der Schwarzen Witwe.

Definition: Synapsengifte sind Substanzen, die die Signalübertragung zwischen Nervenzellen an verschiedenen Stellen der Synapse beeinflussen können.

Der Wirkmechanismus von Synapsengiften lässt sich in drei Hauptbereiche unterteilen: Präsynapse, synaptischer Spalt und Postsynapse. In der Präsynapse können Gifte wie das der Schwarzen Witwe den Calcium-Einstrom erhöhen, was zu einer übermäßigen Ausschüttung von Neurotransmittern führt. Das Botulinumtoxin hingegen verhindert die Verschmelzung der Vesikel mit der Membran, wodurch keine Neurotransmitter freigesetzt werden können.

Beispiel: Das Gift E605 hemmt im synaptischen Spalt das Enzym Acetylcholinesterase. Dadurch kann der Neurotransmitter Acetylcholin nicht abgebaut werden, was zu anhaltenden Muskelkrämpfen führt.

Die Wirkung an der Postsynapse wird durch Gifte wie Curare oder Atropin vermittelt, die die Rezeptoren für Neurotransmitter blockieren. Dies führt zu Muskelerschlaffung und kann einen Atemstillstand verursachen. Andere Gifte wie Nikotin aktivieren die Rezeptoren dauerhaft, was zu Schwindel und Übelkeit führt.