Umweltkunde und Bioethik (BIO-Umw)

Begründe, warum die Rückkehr eines Spitzenprädators wie des Wolfs ein ganzes Ökosystem stabilisieren kann (Schlüsselart).

1. 01Ausgangslage

   Ohne Wolf vermehrt sich das Schalenwild (Reh, Hirsch) stark und verbeisst die Jungbäume.

2. 02Wolf reguliert

   Der Wolf hält die Wilddichte niedrig und ändert dessen Verhalten (Meidung offener Flächen).

3. 03Kaskade

   Weniger Verbiss -> Jungwald wächst nach -> mehr Lebensraum für Vögel, Biber und Insekten (Yellowstone-Effekt).

4. 04Schlüsselart

   Ein einziger Spitzenprädator beeinflusst über mehrere Trophiestufen die gesamte Lebensgemeinschaft - das macht ihn zur Schlüsselart.

Ergebnis: Der Wolf wirkt über eine trophische Kaskade weit über seine direkte Beute hinaus. Sein Schutz ist daher nicht nur Artenschutz, sondern Schutz der Stabilität des ganzen Ökosystems.

Strukturiere eine ethische Abwägung zur CRISPR-Editierung der menschlichen Keimbahn nach Pro- und Contra-Argumenten.

1. 01Sachlage klären

   Keimbahn-Editierung verändert das Erbgut vererbbar - anders als die somatische Therapie (z.B. Casgevy gegen Sichelzellen).

2. 02Pro (Nutzenprinzip)

   Heilung schwerer Erbkrankheiten an der Wurzel, Verhinderung von Leid über Generationen.

3. 03Contra (Nichtschaden, Autonomie)

   Off-Target-Effekte unkalkulierbar; künftige Generationen können nicht einwilligen; Gefahr von „Designer-Babys".

4. 04Abwägung (Gerechtigkeit, Vorsorge)

   Wer hat Zugang? Bei wissenschaftlicher Unsicherheit greift das Vorsorgeprinzip - daher international ein Moratorium für Keimbahneingriffe.

Ergebnis: Eine saubere bioethische Antwort wägt Nutzen gegen Schaden, Autonomie und Gerechtigkeit ab und bezieht das Vorsorgeprinzip ein - statt nur eine Meinung zu äussern.

Gliedere eine mündliche Antwort zum Thema „Photosynthese und Klimawandel" in die drei Anforderungsbereiche.

1. 01Reproduktion

   Photosynthese definieren, Bruttogleichung, Licht- und Dunkelreaktion mit Ort (Thylakoid/Stroma) nennen.

2. 02Transfer

   Die Keeling-Kurve auswerten und die Photosynthese als CO2-Senke mit dem anthropogenen CO2-Anstieg in Beziehung setzen.

3. 03Reflexion

   Aufforstung und Moorschutz als Klimaschutz bewerten und die Grenzen der „Pflanzen als Klimaretter"-Idee diskutieren.

4. 04Form

   Eine Skizze (Blattquerschnitt oder CO2-Kurve) in der Vorbereitung anlegen und im Vortrag verwenden.

Ergebnis: Begriff -> Anwendung am Material -> Reflexion: Diese Dreigliederung deckt alle Anforderungsbereiche ab und ist der sicherste Weg zur vollen Punktzahl.

Ein PKW stößt 120 g CO2 je Kilometer aus und fährt pro Jahr 12000 km. Wie gross ist der jährliche CO2-Ausstoss in Tonnen, und wie viele Bäume (je 20 kg CO2-Bindung pro Jahr) wären zum Ausgleich nötig?

1. 01Jahresausstoss in g

   $120\ \mathrm{g/km}\cdot 12000\ \mathrm{km} = 1{,}44\cdot 10^{6}\ \mathrm{g}$.

2. 02In Tonnen

   $1{,}44\cdot 10^{6}\ \mathrm{g} = 1440\ \mathrm{kg} = 1{,}44\ \mathrm{t}$.

3. 03Ausgleich berechnen

   $\dfrac{1440\ \mathrm{kg}}{20\ \mathrm{kg/Baum}} = 72$ Bäume.

4. 04Einordnung

   Das jährliche Pro-Kopf-Budget für 1,5 K liegt bei rund 2 t - eine einzige Vielfahrt sprengt es leicht.

Ergebnis: Der PKW verursacht 1,44 t CO2 pro Jahr; rund 72 Bäume müssten ein Jahr lang wachsen, um diese Menge zu binden.

Ein schwer abbaubarer Schadstoff liegt bei den Produzenten in einer Konzentration von 0,01 ppm vor. Bei jedem Trophiestufenwechsel reichert er sich um den Faktor 10 an. Welche Konzentration erreicht der Endkonsument auf der 5. Stufe?

1. 01Stufen zählen

   Von Stufe 1 (Produzent) bis Stufe 5 erfolgen 4 Anreicherungsschritte.

2. 02Anreicherungsfaktor

   Gesamtfaktor $= 10^{4} = 10000$.

3. 03Konzentration berechnen

   $0{,}01\ \mathrm{ppm}\cdot 10000 = 100\ \mathrm{ppm}$.

4. 04Interpretation

   Fettlösliche, persistente Stoffe (z.B. DDT, Quecksilber) reichern sich in Spitzenprädatoren an.

Ergebnis: Der Endkonsument enthält 100 ppm - die 10000-fache Konzentration der Produzenten; Biomagnifikation erklärt, warum Greifvögel und Raubfische besonders belastet sind.

In einer Wasserprobe werden drei Indikatorarten erfasst: Schlammröhrenwurm (Tubifex, Saprobiewert $s=4$, Häufigkeit $h=5$), Wasserassel (Asellus, $s=3$, $h=3$) und Bachflohkrebs (Gammarus, $s=2$, $h=2$). Berechne den Saprobienindex nach Pantle & Buck und ordne die Gütestufe zu.

1. 01Formel

   Saprobienindex $S = \dfrac{\sum s_i\, h_i}{\sum h_i}$ ($s$: Saprobiewert 1-4, $h$: Häufigkeit).

2. 02Zähler

   $4\cdot 5 + 3\cdot 3 + 2\cdot 2 = 20 + 9 + 4 = 33$.

3. 03Nenner

   $\sum h_i = 5 + 3 + 2 = 10$.

4. 04Index berechnen

   $S = \dfrac{33}{10} = 3{,}3$.

5. 05Gütestufe zuordnen

   $S \approx 2{,}5\text{-}3{,}5$ entspricht alpha-mesosaprob = Güteklasse III (stark verschmutzt, sauerstoffarm).

Ergebnis: Der Saprobienindex beträgt 3,3 - das Gewässer ist alpha-mesosaprob (Güteklasse III), also stark organisch belastet; die Indikatorarten zeigen die Belastung biologisch an, ohne dass eine chemische Momentaufnahme nötig ist.

Ordne zu: (a) Bestäubung von Obstbäumen, (b) Trinkwasser aus dem Wald, (c) Erholung im Nationalpark, (d) Bodenbildung.

1. 01(a) Bestäubung

   Steuert einen ökologischen Prozess -> Regulationsleistung.

2. 02(b) Trinkwasser

   Liefert ein konkretes Gut -> Versorgungsleistung.

3. 03(c) Erholung

   Immaterieller Nutzen -> kulturelle Leistung.

4. 04(d) Bodenbildung

   Grundlage für alle anderen Leistungen -> Basis- bzw. unterstützende Leistung.

Ergebnis: Die vier Kategorien (Versorgung, Regulation, Kultur, Basis) zeigen, wie umfassend Ökosysteme uns „unbezahlt" dienen - der Verlust von Biodiversität gefährdet genau diese Leistungen.