Christine-Eva Biegl 3Begegnungen mit der Natur Mit kostenlosem eSquirrel-Kurs
Begegnungen mit d. Natur SB 3 Schulbuchnummer: 190222 Begegnungen mit d. Natur SB + E-Book 3 Schulbuchnummer: 190931 Liebe Schülerin, lieber Schüler, du bekommst dieses Schulbuch von der Republik Österreich für deine Ausbildung. Bücher helfen nicht nur beim Lernen, sondern sind auch Freunde fürs Leben. Mit Bescheid des Bundesministeriums für Bildung, Wissenschaft & Forschung vom 10. Mai 2019, GZ BMB-5.018/0112-IT/3/2017, gemäß § 14 Absatz 2 und 5 des Schulunterrichtsgesetzes, BGBl. Nr. 472/86, und gemäß den derzeit geltenden Lehrplänen als für den Unterrichtsgebrauch für die 3. Klasse an Neuen Mittelschulen im Unterrichtsgegenstand Biologie und Umweltkunde (Lehrplan 2012) und für die 3. Klasse an allgemein bildenden höheren Schulen, Unterstufe, im Unterrichtsgegenstand Biologie und Umweltkunde geeignet erklärt. Kopierverbot Wir weisen darauf hin, dass das Kopieren zum Schulgebrauch aus diesem Buch verboten ist – § 42 Abs. 6 Urheberrechtsgesetz: „Die Befugnis zur Vervielfältigung zum eigenen Schulgebrauch gilt nicht für Werke, die ihrer Beschaffenheit und Bezeichnung nach zum Schul- oder Unterrichtsgebrauch bestimmt sind.“ Umschlagbilder: Pete Sherrard / Thinkstock Illustrationen: Ljubov Ilieva, Wien; Ronald Kalchhauser, Wien; Mag. Johanna Kramer-Gerstacker, Wien; Hannes Margreiter, Wien; Wildner +Designer GmbH, Fürth; Christine Pleyl-Horzynek, Wien Karten: Freytag-Berndt und Artaria KG, Wien 2. Auflage (Druck 0004) © Österreichischer Bundesverlag Schulbuch GmbH & Co. KG, Wien 2019 www.oebv.at Alle Rechte vorbehalten. Jede Art der Vervielfältigung, auch auszugsweise, gesetzlich verboten. Redaktion: Mag. Johanna Kramer-Gerstacker, Wien; Mag. Stefan Kapeller, Wien; Dr. Sabrina Mašek, Mödling Herstellung: Daniela Hochmayer, Wien Umschlaggestaltung: Jens-Peter Becker, normaldesign GbR, Schwäbisch Gmünd Layout: Jens-Peter Becker, normaldesign GbR, Schwäbisch Gmünd Satz: Ligatur, Wien Druck: Samson Druck GmbH, St. Margarethen ISBN 978-3-209-08790-4 (Begegnungen mit d. Natur SB 3) ISBN 978-3-209-10873-9 (Begegnungen mit d. Natur SB + E-Book 3) Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
www.oebv.at Christine-Eva Biegl 3 Begegnungen mit der Natur Hol dir die Quiz-App zum Schulbuch im App-Store (iOS) oder Google Play-Store (Android)! Wähle in der App dein Buch aus, gib den Code Begeg3 ein und los geht’s! www.esquirrel.at Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
Wie arbeite ich mit dem Buch 4 Bio Plus Leben auf dem Planeten Erde 6 Die Erde Planet Erde 8 Die Erde astronomisch betrachtet 9 Die Atmosphäre der Erde 10 Der Bau der Erde 14 Mineralien und Gesteine 18 Die Geologie Österreichs 21 Der Boden und seine Organismen 24 Vom Gestein zum Boden 24 Bodenarten 28 Bodentypen 29 Der Boden lebt 32 Flächennutzung in Österreich 36 Bedeutung und Gefährdung des Bodens 38 Die Erde – gut aufgepasst? 43 Die Erde im Überblick 44 Landwirtschaft in Österreich Der Mensch nutzt Pflanzen 46 Die Bedeutung der Fotosynthese 46 Das Getreide 48 Feldfutterbau 58 Ölfrüchte 60 Hackfrüchte 64 Der Acker als Lebensraum 68 Grünland 74 Obst und Gemüse 76 Weinbau in Österreich 86 INHALT Arbeitsheft M S. 3–20 Lehrwerk-Online Bonusmaterial Animation Entstehung der Jahreszeiten Animation Magmaströmungen/ Plattenbewegungen Animation Regenwurm ps427c 9cn3af g55fp5 rt6f37 Arbeitsheft M S. 21–35 Lehrwerk-Online Bonusmaterial qw5w76 2 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum es Verlags öbv
Landwirtschaft in Österreich Nutztiere 88 Schweinemast in Österreich 89 Rinderhaltung in Österreich 92 Schaf- und Ziegenhaltung in Österreich 96 Geflügelhaltung in Österreich 98 Fischzucht in Österreich 102 Landwirtschaft in Österreich – gut aufgepasst? 103 Landwirtschaft in Österreich im Überblick 104 Meine Umwelt und ich 106 Evolution Die Entstehung des Lebens 108 Beweise für die Evolution 112 Die Entwicklung der Lebewesen 116 Die Stammesgeschichte des Menschen 122 Evolution – gut aufgepasst? 126 Evolution im Überblick 127 Register 128 Arbeitsheft M S. 36–43 Lehrwerk-Online Bonusmaterial qw5w76 Arbeitsheft M S. 44–48 Lehrwerk-Online Bonusmaterial Animation Die Entwicklung der Lebewesen h3dq7y 3hg4rf 3 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
Blick ins Buch Meine Umwelt und ich Meine Umwelt und ich Welche Lebensmittel konsumierst du? Woher stammen die Produkte? Auf welche Art sind die Waren entstanden, die du kaufst? Die Art der Lebensmittel, ihre Herkunft, ihr Produktionsweg, all das hat Auswirkungen auf unsere Umwelt ( S. 12, 76). Oft sind wir uns der Folgen unserer Kaufentscheidungen nicht bewusst. In Österreich sind das Angebot und die Vielfalt der angebotenen Lebensmittel groß. Bei fast allen Produkten können wir als Konsumentin oder Konsument aus verschiedenen Alternativen wählen. Achte beim nächsten Einkauf von Gemüse, Obst, Schokolade, Gebäck etc. auf die Unterschiede zwischen den angebotenen Sorten (zB Herkunft, biologische oder konventionelle Landwirtschaft, fairer Handel …) Zum Beispiel gibt es in fast jedem Supermarkt mehrere Sorten Tomaten (Paradeiser). Im Sinne eines nachhaltigen Einkaufs (Ressourcen schonen, Umwelt- und Klimaschutz als Grundlage für künftige Generationen S. 75) lohnt es sich, auf einige Dinge zu achten. 1. Zwei verschiedene Tomaten: eine Tomate stammt aus einer regionalen, biologischen Landwirtschaft, die andere aus einer industriellen Landwirtschaft aus Südamerika. Verfolge ihren Weg vom Anbau bis zu dir nach Hause und vergleiche in Hinblick auf ökologische sowie soziale Kriterien. Tipp: Nimm dir das untenstehende Schema zur Hilfe. 2. Obst und Gemüse, das in der aktuellen Jahreszeit in deiner Region geerntet wird, gilt als nachhaltiger und umweltfreundlicher. Begründe diese Annahme. 3. Erstelle eine Liste mit möglichst vielen Produkten aus dem Supermarkt, für deren Herstellung Tomaten notwendig sind. Unterstreiche fünf Produkte, die du selbst ab und zu gerne isst, und gib an, ob und wie du beim Einkauf das Herkunftsland erkennen kannst. Du bist dran! Landwirtschaft und Ökologie Wie bei vielen Obst- und Gemüsearten können auch Tomaten entweder in intensiver, extensiver oder biologischer Landwirtschaft ( S. 36, 75) angebaut werden. Bei biologischer Landwirtschaft wird auf den Einsatz von Pestiziden verzichtet. Dadurch gelangen weniger Schadstoffe in die Umwelt. Industrielle Landwirtschaft wird oft großflächig mit schweren Maschinen betrieben. Pestizide schützen vor Schädlingen, gelangen aber in Boden und Grundwasser. Biologische Landwirtschaft: Hier werden keine Pestizide verwendet. In Österreich werden Glashäuser außerhalb der Tomatensaison (Juli-Oktober) oft beheizt. Ist das Anbaugebiet zu trocken, wird bewässert. Das Wasser fehlt dann oft der dort lebenden Bevölkerung. Oder es muss über weite Strecken zugeleitet werden. Ressourcenverbrauch Tomaten benötigen viel Wasser und ausreichend warme Temperaturen, um zu wachsen. In Gebieten mit geringem Niederschlag müssen die Pflanzen bewässert werden. In Ländern mit kalten Wintern können Tomaten nur im Sommer oder in beheizten Glashäusern herangezogen (kultiviert) werden. Anbau und Verarbeitung von Tomaten schafft viele Arbeitsplätze. Mit bewusstem Einkauf kannst du Betriebe unterstützen, die auf gute Arbeitsbedingungen achten. Fair-Trade-Gütesiegel können bei der Produktwahl unterstützen. Auf Märkten werden häufig regionale Produkte angeboten. Tomaten aus fernen Ländern müssen über lange Strecken transportiert werden. Soziales/Arbeitsplätze Landwirtschaft bietet vielen Menschen Arbeit und Einkommen. Lohn und Arbeitsbedingungen sind allerdings von Land zu Land und Betrieb zu Betrieb unterschiedlich. In manchen Ländern verdienen Arbeiterinnen und Arbeiter kaum genug zum Leben. Mit dem Kauf von regionalen und Fair-Trade-Waren wird sichergestellt, dass die Produkte nicht aus solchen Betrieben stammen. Transport Tomaten reisen oft weit: Von der Anbaufläche über die Lagerung, Verarbeitung, Verpackung und Handel bis hin zu uns nach Hause. Der Transport mit Lkw, Schiffen oder sogar Flugzeugen benötigt viel Energie und verursacht Schadstoffe und Treibhausgas-Emissionen (zB CO2, S. 12). Durch den Kauf regionaler Produkte können lange Transportwege vermieden werden – zudem sind die Tomaten dann meist frischer und schmecken besser ( S. 76)! 106 107 Evolution im Überblick Evolution Evolution – gut aufgepasst? Beweise, dass du ein Evolution-Profi bist! Versuche, so viele Punkte wie möglich zu erreichen, indem du folgende Aufgaben beantwortest. Für jede richtige Antwort erhältst du Punkte. u7m8in Lösungen Wie gut kennst du die Evolution? 26 – 30 Punkte: Gratuliere, du bist ein Evolution-Profi! 21 – 25 Punkte: Bravo, du kennst dich gut mit der Evolution aus! 16 – 20 Punkte: Nicht schlecht, aber da geht noch mehr! 11 – 15 Punkte: Das Grundlegende weißt du bereits, aber du kannst noch viel mehr schaffen! 1 – 10 Punkte: Schade, das reicht leider nicht. Wiederhole alle Inhalte des Kapitels, damit auch du ein Evolution-Profi wirst! Bis ins 18. Jahrhundert wurde die Entstehung der Arten auf göttliche Erschaffung oder auf Urzeugung zurückgeführt. Nach der Katastrophentheorie von Georges Baron de Cuvier vernichteten von Zeit zu Zeit Naturkatastrophen die Arten, danach wurden neue Arten geschaffen. In der Abstammungslehre erklärte Jean-Baptiste de Lamarck die Veränderung der Arten mit der Theorie der Vererbung erworbener Eigenschaften, während Charles Darwin die Ursache für die Entstehung neuer Arten in einem ständigen Kampf ums Dasein und dem Überleben der Tauglichsten sah (natürliche Selektion). Beweise für die Evolution liefern Fossilien. Leitfossilien lassen Rückschlüsse auf das Alter von Gesteinsschichten zu. Weitere wichtige Beweise für die Abstammungslehre sind Homologien, rudimentäre Organe und Übergangsformen. Vor 3,8 Milliarden Jahren traten die ersten Lebewesen auf. Es waren chemoautotrophe Urbakterien. Etwa 500 000 Jahre später entwickelten sich autotrophe Cyanobakterien. Aufgrund der Fotosynthese kam es zur Anreicherung von Sauerstoff in der Atmosphäre. Damit war die Voraussetzung für die Entstehung vielzelliger Lebewesen (zB Pflanzen und Tiere) geschaffen. Bis zum Ende des Erdaltertums vor 248 Millionen Jahren entwickelten sich alle heute bekannten Tierstämme. Unter den Pflanzen kamen die Nacktsamer zur Vorherrschaft. Das Erdmittelalter war die Blütezeit der Saurier. Sie und andere Tiergruppen starben am Ende des Erdmittelalters aus. In der Erdneuzeit entwickelten sich Säugetiere, Vögel und Insekten zu großer Formenvielfalt. Unter den Pflanzen wurden die bedecktsamigen Blütenpflanzen vorherrschend. Die Stammesgeschichte des Menschen begann vor rund sieben Millionen Jahren mit der Trennung der Schimpansen- von der Menschen-Linie. Der heutige Mensch Homo sapiens entwickelte sich vermutlich über die Zwischenformen Australopithecus, Homo habilis, Homo ergaster und Homo erectus. Der Neandertaler war eine Seitenlinie, die vor etwa 30 000 Jahren ausstarb. Evolution im Überblick Hättest du das gedacht? Die ersten Lebewesen (Urbakterien, die sich durch Chemosynthese ernährten) traten vor 3,8 Milliarden Jahren auf. Der Mensch stammt nicht vom Affen ab. Mensch und Affe haben lediglich gemeinsame Vorfahren. Die Neandertaler starben vor etwa 30 000 Jahren aus. Lebende Fossilien sind Pflanzen und Tiere, deren Bauplan sich seit vielen Millionen Jahren nicht maßgeblich verändert hat und deshalb zahlreiche urtümliche Merkmale aufweist. Eine Giraffe hat wie alle Säugetiere sieben Halswirbel. Das Steißbein ist das Rudiment einer ehemaligen Schwanzwirbelsäule. (Auflösung von Seite 108) Punkte 1. Vergleiche die Evolutionstheorien von Lamarck (1) und Darwin (2) am Beispiel der Giraffen. _ / 3 2. Erkläre den „Kampf ums Dasein“ im Sinne Darwins am Beispiel folgender Geschichte (nach Hoimar von Ditfurth, deutscher Journalist): Diesseits und jenseits eines Flusses liegen die Reviere zweier Wiesel. Beide haben nichts miteinander zu tun. Wiesel A ist scheu und vorsichtig, Wiesel B hingegen verlässt unbekümmert seinen Schlupfwinkel, ohne sich um mögliche drohende Gefahren zu sorgen. Ein über dem Tal kreisender Raubvogel sucht sich die leichtere Beute, nämlich Wiesel B aus und stürzt sich auf das unvorsichtige Tier. Es kommt zum Kampf: Wiesel gegen Raubvogel. _ / 3 3. Beschreibe die Anpassung an die Umwelt bzw. die natürliche Selektion am Beispiel des Birkenspanners in England, Ende des 19. Jahrhunderts. _ / 3 4. Nenne drei Beweise dafür, dass Evolution stattgefunden hat _ / 3 5. Beschreibe die Entstehung von Steinkernen und Abdrücken. _ / 2 6. Beantworte folgende Fragen: Seit wann gibt es Leben auf der Erde? Wer waren die ersten Lebewesen? Was war die Voraussetzung für die Entstehung höherer Lebewesen? _ / 3 7. Definiere den Begriff „Übergangsform“ und gib ein Beispiel dazu an. _ / 3 8. Zeige die Bedeutung von Leitfossilien anhand eines Beispiels auf. _ / 2 9. Begründe das Aussterben der Saurier am Ende der Kreidezeit. _ / 3 10. Gib einen Überblick über die Stammesgeschichte des Menschen. _ / 3 Ergebnis _ / 30 1 2 126 127 Die Entstehung des Lebens Etwa 1,8 Millionen Tier- und 400 000 Pflanzenarten sind bis heute bekannt. Die tatsächliche Anzahl an Arten ist mit großer Wahrscheinlichkeit noch viel höher. Es gibt Schätzungen, dass man von mindestens fünf bis möglicherweise 20 Millionen Arten ausgehen kann. Aber wie ist diese Artenfülle entstanden? Im 18. und 19. Jahrhundert gab es einige Wissenschafter, die sich besonders mit dieser Frage auseinandergesetzt haben. Die Abstammungslehre Bis ins 18. Jahrhundert wurde die Entstehung der Arten auf göttliche Erschaffung oder auf Urzeugung zurückgeführt. Es herrschte auch die Meinung, dass sich einmal entstandene Arten nicht mehr verändern. Cuvier entwickelte die Katastrophentheorie Einer der Wissenschafter, die an der göttlichen Schöpfung und an der Theorie der Unveränderlichkeit der Arten festhielten, war Georges Baron de Cuvier. Er fand im Pariser Becken in verschiedenen Gesteinsschichten Fossilien, die sich von den heute lebenden Formen deutlich unterschieden. Er deutete dies so, dass in größeren Zeitabständen Naturkatastrophen wie Vulkanausbrüche oder Überschwemmungen stattfanden. Diese vernichteten in den betroffenen Gebieten alle Lebewesen. Danach wurden jeweils neue Arten geschaffen. Was denkst du? Kannst du es richtig einschätzen? Seit wann gibt es Leben auf der Erde? Unsere Vorfahren waren Affen – ist an dieser Aussage etwas Wahres dran? Gibt es heute noch Neandertaler? Was verbirgt sich hinter dem Begriff „Lebendes Fossil“? Ist es möglich, dass eine Giraffe gleich viele Halswirbel wie ein Mensch hat? Ein Steißbein, was ist das? 1 Georges Baron de Cuvier Urzeugung Leben entsteht spontan aus toter Materie, zB Fliegen bzw. deren Maden aus Fleisch. Georges Baron de Cuvier französischer Wissenschafter; 1769 – 1832 Fossilien sind Überreste und Spuren erdgeschichtlich alter Lebewesen (älter als 10 000 Jahre); fossilis (lat.) = ausgegraben 108 Evolution Wie du mit Begegnungen mit der Natur arbeitest Kapiteleinstieg Ein neues Thema beginnt mit einem Kapiteleinstieg. Weißt du die Antworten auf diese spannenden Fragen? Hast du das Kapitel gelesen, kannst du sie lösen! Am Ende des Kapitels kannst du überprüfen, ob du alles richtig beantwortet hast. Evolution Die Entwicklung der Lebewesen Die Erde ist gemeinsam mit den anderen Planeten vor etwa fünf Milliarden Jahren im Gefolge der Sonne entstanden. Erst rund 1,2 Milliarden Jahre später traten erste Lebensformen auf. Seit 3,8 Milliarden Jahren gibt es Leben Die ersten Lebewesen waren Urbakterien, die sich durch Chemosynthese ernährten. Etwa eine halbe Milliarde Jahre später erschienen mit den Cyanobakterien die ersten Lebewesen, die Chlorophyll besaßen und somit durch Fotosynthese Zucker und Sauerstoff erzeugten. Dies führte zu einer großen Veränderung auf der Erde: Freier Sauerstoff reicherte sich allmählich in der Atmosphäre an. Damit war die Voraussetzung für die Entstehung höherer Lebewesen gegeben. Das Erdaltertum begann mit dem Kambrium vor 545 Mio. Jahren Aufgrund besonders häufiger Fossilienfunde weiß man, dass mit Beginn des Erdaltertums ( Abb. 13), dem Kambrium, die Trilobiten ( Abb. 19) zahlreich vertreten waren. Die Tiere lebten ausschließlich im Wasser, waren bis zu 70 cm lang und hatten dreiteilige Rückenpanzer aus Kalk oder Chitin. Die Trilobiten starben mit Ende des Perms (Ende des Erdaltertums) aus. Sie sind demnach wichtige Leitfossilien ( S. 112) des Paläozoikums. Daneben gab es Hohltiere (Korallen und Quallen), Schwämme, Stachelhäuter (Seesterne) und Weichtiere (Schnecken und Muscheln). Mit Ende des Kambriums gab es alle Tiergruppen mit Ausnahme der Wirbeltiere. Die höchstentwickelten Pflanzen waren Algen. Bis zum Ende des Erdaltertums entwickelten sich alle heute bekannten Tierstämme. 19 Trilobiten sind Leitfossilien für das Erdaltertum. Chemosynthese Bei der Chemosynthese werden wie bei der Fotosynth se aus anorganischen Stoffen Nährstoffe aufgebaut. Als Energiequelle dient hier nicht das Licht. Die benötigte Energie stammt aus chemischen Reaktionen. Erdaltertum wird auch Paläozoikum genannt. Trilobiten werden auch als Dreilapper bezeichnet und gehören Stamm der Gliederfüßer. Wer ist wer im Kambrium? Ordne den Zahlen in der Abbildung die richtigen Lebewesen zu: Algen, Qualle, Trilobit, Muscheln, Schwämme, Seestern, Schnecken. Die markierten Buchstaben ergeben, von oben nach unten gelesen, den Namen des Tieres mit der Nummer 8. Du bist dran! 1 2 3 4 5 6 7 8 5 4 7 1 8 3 6 2 3hg4rf Animation 116 Buchseite Hier erarbeitest du dir ein biologisches Thema mithilfe von Informationen, Abbildungen und verschiedenen Aufgaben. Online-Code: Einfach den Code im Suchfenster auf www.oebv.at eingeben und du wirst direkt zu Bonus-Material oder Lösungen weitergeleitet. In der Randspalte findest du wichtige Begriffe einfach erklärt. Die Aufgaben fördern dein selbstständiges Arbeiten. Die Symbole zeigen dir an, welche Kompetenzen trainiert werden: Kompetenz Wissen organisieren: Wissen aneignen, darstellen und kommunizieren. Kompetenz Erkenntnisse gewinnen: Durch Fragen oder Untersuchungen Erkenntnisse gewinnen und interpretieren. Kompetenz Schlüsse ziehen und gestalten: Daten und Fakten bewerten, Entscheidungen treffen und entsprechend handeln. Wiederholung und Zusammenfassung Am Ende jedes Kapitels findest du ein Quiz zur Wissensüberprüfung und Wiederholung und abschließend eine Zusammenfassung der wichtigsten Inhalte. Hier kannst du überprüfen, ob du die auf der Einstiegsseite gestellten Fragen richtig beantwortet hast. Meine Umwelt und ich Die Seiten 106–107 in diesem Buch zeigen dir anhand eines Beispiels, welchen nachhaltigen Einfluss du beim Einkauf landwirtschaftlicher Produkte auf deine Umwelt nehmen kannst. Bio PLUS Die „Bio PLUS“-Seiten (Seiten 6–7) geben dir spannende Informationen zum Leben auf der Erde und zur Astrobiologie. 4 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
Informationen und Ergebnisse darstellen In der 2. Klasse hast du gelernt, wie du wissenschaftliche Experimente durchführst. Nun lernst du Möglichkeiten kennen, wie du Informationen (zB einer Recherche) oder Ergebnisse von Experimenten übersichtlich darstellen und präsentieren kannst. Beschreibung der Ergebnisse in einem gegliederten Text Beschränke dich bei der Zusammenfassung von Ergebnissen auf wenige wesentliche Kernaussagen. Weitere Ergebnisse und Erklärungen kannst du jeweils als untergeordnete Zusatzinformationen ergänzen, zB in Form einer Liste. Dadurch fällt es den Leserinnen und Lesern leichter, den Überblick zu behalten. Regional produziertes Gemüse ist frischer als Gemüse aus entfernten Ländern • Kürzere Transportwege und Transportdauer • Ernte in reiferem Zustand möglich Biologische Landwirtschaft ist umweltfreundlicher als intensive Landwirtschaft • Keine Pestizide • Umweltschonende Produktion, artgerechte Tierhaltung 1 Gliederung der Information in Kernaussagen und Zusatzinformation am Beispiel Landwirtschaft Tabellen eignen sich für Vergleiche und Gegenüberstellungen Tabellen eignen sich gut, um Unterschiede und Gemeinsamkeiten zu verdeutlichen. Schreibe in die obere Zeile, was du vergleichen möchtest. Schreibe in die linke Spalte die Merkmale, die du vergleichen möchtest. In die Felder kannst du dann die entsprechenden Informationen eintragen. Apfel Erdbeere Pflanzenfamilie Rosengewächse Rosengewächse Reifezeit Juli-Oktober Mai-August Fruchtart Kernobst Sammelnussfrucht 2 Tabelle: Unterschiede und Gemeinsamkeiten von Äpfeln und Erdbeeren Diagramme veranschaulichen Zahlen und Messwerte Zahlen und Messwerte aus Experimenten kannst du anschaulich in Diagrammen darstellen. Sie verdeutlichen deine Ergebnisse auf einen Blick. Es stehen dir dabei verschiedene Darstellungsarten zur Verfügung. Häufige Diagramm-Arten sind das Säulendiagramm (Balkendiagramm) und das Liniendiagramm. Mit Säulendiagrammen kannst du Messwerte oder Ergebnisse verschiedener Untersuchungsobjekte vergleichen. Liniendiagramme eignen sich, um den zeitlichen Verlauf von Messungen eines Untersuchungsobjektes darzustellen. 3 Säulendiagramm: Erntemenge der häufigsten Gemüsearten in Österreich 2017 in Tonnen 200000 150000 100000 50000 0 Zwiebel Karotten Tomaten Salate Gurken 4 Liniendiagramm: Anzahl der landwirtschaftlichen Bio- Betriebe in Österreich in den Jahren von 1970 bis 2016 25.000 20.000 15.000 10.000 5.000 0 1970 1980 1990 2000 2010 5 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
Bio PLUS Jupiter Saturn Uranus Neptun 1 Teleskop Leben auf dem Planeten Erde Die Planeten unseres Sonnensystems Merkur, Venus, Mars, Jupiter und Saturn lassen sich am Nachthimmel mit freiem Auge erkennen. Uranus und Neptun sind so weit entfernt, dass du für ihre Beobachtung ein Teleskop benötigst. Merkur, Venus und Mars sind wie die Erde aus festem Gestein aufgebaut. Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun haben keine feste Oberfläche, da sie aus Gasen bestehen – hauptsächlich aus Wasserstoff, Helium und Methan. Voraussetzungen für die Entstehung von Leben Leben gibt es in unserem Sonnensystem nur auf der Erde. Nur hier sind die Voraussetzungen für die Entwicklung des Lebens gegeben: • Es gibt flüssiges Wasser. • Die Sonne ist in einer passenden Entfernung, sodass es weder zu kalt noch zu warm ist. • Eine Atmosphäre bildet eine Schutzhülle, die schädliche Strahlung aus dem Weltall fernhält. Teleskop Fernrohr; optisches Hilfsmittel, mit dem man weit entfernte Gegenstände betrachten kann; teleskopos (griech.) = weithin schauend Der Mond ist im Mittel 384 000 km von der Erde entfernt. Berechne, wie viele Kinder sich übereinanderstellen müssten, um den Mond zu erreichen. Nimm dazu eine Schulterhöhe von 1,2m an. Du bist dran! Uranus Durchmesser am Äquator: 51 000 km Rotationsdauer: 22 h Dauer der Sonnenumkreisung: 84 Jahre Neptun Durchmesser am Äquator: 49 000 km Rotationsdauer: 16 h Dauer der Sonnenumkreisung: 165 Jahre Saturn Durchmesser am Äquator: 120 000 km Rotationsdauer: 11 h Dauer der onnenumkreisung: 30 Jahre 2 Erde und Mond 3 Die Milchstraße; der Pfeil zeigt auf die Position der Erde 4,5 Mrd. km 3 Mrd. km 1,4 Mrd. km 780 Mio. km Mittlere Entfernung von der Sonne Jupiter Durchmesser am Äquator: 143 000 km Rotationsdauer: 10 h Dauer der Sonnenumkreisung: 12 Jahre 6 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
Leben auf dem Planeten Erde Erde Venus Merkur Mars upiter Astrobiologie forscht nach Leben im All Der Forschungsbereich Astrobiologie beschäftigt sich mit der möglichen Existenz von Leben auf fremden Himmelskörpern im Universum. Astrobiologinnen und Astrobiologen suchen nach Lebensformen außerhalb der Erde und erforschen, wie Leben auf einem Planeten entstehen kann. Sie untersuchen auch Möglichkeiten, wie Menschen in Zukunft fremde Himmelskörper besiedeln könnten. Leben auf dem Mars? Bei der Suche nach außerirdischem Leben ermitteln Forscherinnen und Forscher Planeten, auf denen die Voraussetzungen für Leben wie auf der Erde gegeben sind. Mittlerweile weiß man, dass es auch auf dem Mars und dem Jupitermond Europa Wasser (zumindest in Form von Eis) gibt. Es wäre somit möglich, dass es dort vor langer Zeit einmal Lebensformen gegeben haben könnte. Astrobiologie auch als Exobiologie bezeichnet; astron (griech.) = Stern, exo (griech.) = außen 4 Das Raumfahrzeug Curiosity untersucht den Mars nach Spuren von Leben. 5 Illustration eines derzeit in Bau befindlichen Riesenteleskops („Extremely Large Telescope“) in Chile Erde Durchmesser am Äquator: 12760 km Rotationsdauer: 24 h Dauer der Sonnenumkreisung: 365 Tage Mars Durchmesser am Äquator: 6 800 km Rotationsdauer: 24 h Dauer der Sonnenumkreisung: 690 Tage Venus Durchmesser am Äquator: 12 000 km Rotationsdauer: 243 Tage Dauer der Sonnenumkreisung: 225 Tage Merkur Durchmesser am Äquator: 4 800 km Rotationsdauer: 59 Tage Dauer der Sonnenumkreisung: 88 Tage Sonne Durchmesser am Äquator: 1 391 016 km Rotationsdauer: 25 Tage 228 Mio. km 150 Mio. km 108 Mio. km 58 Mio. km 7 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
Planet Erde Das Weltall, das so genannte Universum, enthält neuesten Schätzungen zufolge mehr als eine Billion (= 1000 Milliarden, 1 Milliarde = 1000 Millionen) Galaxien. Galaxien sind Ansammlungen von Milliarden von Sternen, Planeten und anderen Himmelskörpern. Die Galaxie, in der sich unser Sonnensystem befindet, wird als Galaxis bezeichnet. Im Zentrum unseres Sonnensystems befindet sich die Sonne, eine glühende Gaskugel aus Wasserstoff und Helium. Im Inneren der Sonne, die einen Durchmesser von rund 1,4 Millionen Kilometern aufweist, herrschen sehr hohe Temperaturen und ein sehr hoher Druck. Aufgrund dieser extremen Bedingungen verschmilzt Wasserstoff zu Helium. Dabei wird sehr viel Energie freigesetzt, die die Sonne in alle Richtungen abstrahlt. Die Sonne wird in bestimmten, unterschiedlichen Entfernungen von acht großen Planeten umwandert. Der sonnennächste Planet ist Merkur, gefolgt von Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Neben diesen acht großen Planeten umkreisen noch viele kleine Planeten (zB Pluto), so genannte Planetoide, die Sonne. Die Astronomie ist die Wissenschaft, die sich mit den Eigenschaften von Himmelskörpern sowie mit Fragen über den Bau und über die Entstehung des Universums beschäftigt. Was denkst du? Was verbirgt sich hinter dem Satz „Mein Vater erklärt mir jeden Sonntag unseren Nachthimmel“? Ist es möglich, denselben Jahreswechsel hintereinander in verschiedenen Ländern zu feiern? Gibt es auch Unterwassergebirge? Ist Ozon für uns nützlich oder schädlich? Warum ist es besser, im Winter keine Erdbeeren zu kaufen? Stimmt es, dass sich von einem Regenwurm, der beim Umgraben im Garten in zwei Hälften getrennt wurde, jede der Hälften zu einem lebensfähigen Wurm entwickelt? Universum Weltall; universus (lat.) = gesamt Sterne sind Himmelskörper, die Energie abstrahlen. Dadurch sind sie sehr heiß und leuchten. Sterne werden auch als Sonnen bezeichnet. Planeten senden selbst kein Licht aus. Da sie aber das Licht der Sonne reflektieren, erscheinen sie am Nachthimmel als leuchtende Scheibchen. planetes (griech.) = umherirren Sonnensystem Bezeichnung für die Sonne und die sie umkreisenden Himmelskörper Galaxis Milchstraße; gala (griech.) = Milch Astronomie ástron (griech.) = Stern, nomos (griech.) = Gesetz 8 Die Erde Nur zu Prüfzwecken – Eigentum d s Verlags öbv
Planet Erde Die Erde astronomisch betrachtet Die Erde ist annähernd eine Kugel. Ihr Durchmesser am Äquator beträgt 12756 km. An den Polen ist sie etwas abgeflacht. Der Durchmesser von Pol zu Pol ist deshalb um 42 km kürzer. Die Erde umwandert die Sonne und dreht sich um die eigene Achse Die Erde dreht sich in östliche Richtung um die eigene Achse. Die Achse ist eine gedachte Linie, die die zwei Pole miteinander verbindet. Eine volle Umdrehung um die eigene Achse, eine so genannte Rotation (360°), dauert annähernd 24 Stunden. Die Rotation verursacht den Tag-Nacht-Rhythmus. Nur die jeweils der Sonne zugewandte Seite erhält Licht. Gleichzeitig bewegt sich die Erde auf einer schwach elliptischen Bahn um die Sonne. Für eine Sonnenumrundung benötigt sie ein Jahr. Die Erdachse ist in Bezug zur Umlaufbahn der Erde um die Sonne geneigt. Durch diese Neigung und die Bewegung um die Sonne werden die Erdhalbkugeln im Lauf eines Jahres unterschiedlich bestrahlt. Dadurch entstehen die Jahreszeiten ( Abb. 2). Äquator Der Äquator ist die Kreisbahn, die die Erdkugel genau in eine nördliche und eine südliche Halbkugel trennt. Alle parallel dazu darüber- und darunterliegenden Kreisbahnen werden als Breitenkreise bezeichnet. Der Äquator ist der Breitenkreis mit dem größten Durchmesser. östliche Richtung bedeutet vom Weltall aus auf den Nordpol gesehen eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn Rotation rotatio (lat.) = Drehung Eine Drehung der Erde um die eigene Achse dauert genaugenommen 23 Stunden, 56 Minuten und 4 Sekunden. Da sich aber die Erde in dieser Zeit auch auf ihrer Umlaufbahn um die Sonne weiterbewegt, vergehen weitere vier Minuten, bis die Sonne wieder in der gleichen Himmelsrichtung am Himmel zu sehen ist wie am Vortag. 1 Lage des Erdäquators 2 Entstehung der Jahreszeiten auf der Nordhalbkugel Äquator Breitenkreise 1. Erkläre unter Zuhilfenahme von Abbildung 2 die Entstehung der Jahreszeiten. 2. Nicht immer hat ein Jahr 365 Tage. Es gibt Jahre, so genannte Schaltjahre, die 366 Tage umfassen. Finde durch Recherche heraus, a) wann und warum Schaltjahre eingeführt wurden. b) in welchem Rhythmus sie wiederkehren. c) welche der folgenden Jahre Schaltjahre waren/sein werden: 2000 2020 2021 2100 2200 2300 2400 d) weshalb der gregorianische Kalender als Weiterentwicklung des julianischen Kalenders gilt. Du bist dran! 21. Dezember 21. Juni 21. März 23. September Nordfrühling/ Südherbst Nordsommer/ Südwinter Nordwinter/ Südsommer Nordherbst/ Südfrühling 9cn3af Animation 9 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
Die Erde Die Atmosphäre der Erde Leben, wie wir es kennen, gibt es in unserem Sonnensystem nur auf der Erde. Diese Tatsache verdanken wir dem Zufall, dass sie einen günstigen Abstand zur Sonne hat (ungefähr 150 Millionen Kilometer). Wäre die Distanz zur Sonne geringer, würde das Wasser der Oberflächengewässer, die etwa zwei Drittel der Erde bedecken, verdampfen. Wäre die Erde weiter entfernt, würde alles Wasser vereisen. In beiden Fällen wäre jegliches Leben, so wie wir es kennen, unvorstellbar. Eine weitere Voraussetzung für das Leben auf der Erde ist die Erdatmosphäre. Die Erde hat eine Atmosphäre Die Erdatmosphäre besteht aus etwa 78% Stickstoff, 21% Sauerstoff und 0,04% Kohlenstoffdioxid. Die restlichen Gase sind unter anderem Edelgase (zB Helium), Methan, Wasserdampf und Ozon. Die meisten Lebewesen brauchen wie wir Sauerstoff. Mit seiner Hilfe kann aus den Nährstoffen Energie freigesetzt werden, die wir zum Leben benötigen. Als „Abfallprodukt“ entsteht dabei Kohlenstoffdioxid, das ausgeatmet wird. Durch die Fotosynthese der grünen Pflanzen wird der Atmosphäre ständig Kohlenstoffdioxid entzogen und Sauerstoff zugeführt. Durch den Treibhauseffekt ist es auf der Erde warm Die Sonnenstrahlung (Sonnenenergie) trifft auf die Erde und erwärmt sie. Ein Teil der Wärme wird wieder abgestrahlt. Treffen diese Wärmestrahlen auf bestimmte Gase, so genannte Treibhausgase (auch klimawirksame Gase genannt), in der Atmosphäre, wie zum Beispiel Wasserdampf, Kohlenstoffdioxid und Methan, werden sie von diesen reflektiert. Die Erdoberfläche wird dadurch zusätzlich erwärmt. Ohne diesen so genannten Treibhauseffekt wären die Temperaturen auf der Erde um etwa 35 °C niedriger. Der Treibhauseffekt hat also einen entscheidenden Einfluss auf unser Klima. Distanz ist der Abstand zwischen zwei Punkten oder Gegenständen; distare (lat.) = entfernt sein Oberflächengewässer Gewässer, die oberirdisch liegen, also Ozeane, Seen, Flüsse und Bäche Erdatmosphäre Gashülle, die die Erde umgibt Treibhauseffekt Gase, die die Wärmestrahlung reflektieren, werden als Treibhausgase bezeichnet. Glas wirkt genauso wie die Treibhausgase. Diese Tatsache nutzt der Mensch zur Beheizung von Gewächshäuern (Treibhäusern). Daher kommt auch der Name „Treibhauseffekt“. Steigst du an einem heißen Sommertag in ein parkendes Auto, spürst du es sofort: Die Hitze innerhalb des Autos ist unerträglich. Ohne Kühlung und bei direkter Sonneneinstrahlung kann die Temperatur sogar bis 70 Grad und mehr ansteigen. Erkläre dieses Phänomen mithilfe des Treibhauseffekts. Argumentiere, warum Kleinkinder und Tiere niemals an einem heißen Tag alleine in einem Auto warten sollen. Du bist dran! 3 Durch den Treibhauseffekt erhöht sich die Temperatur im Gewächshaus. 4 Treibhauseffekt (Schema) Treibhausgase Sonnenstrahlen Sonne Wärmestrahlen 10 Nur zu Prüfzweck n – Eigentum des Verlags öbv
Planet Erde Reisfelder Reis wird vorwiegend in Asien angebaut. Um das Wachstum von Unkräutern und das Vorkommen von Schädlingen zu verhindern, werden die Reisfelder unter Wasser gesetzt. Im überfluteten Boden siedeln sich Bakterien an, die bei ihrer Lebenstätigkeit als Abfallprodukt Methan ausscheiden. Rinder Bei der Verdauung entsteht im Verdauungstrakt von Rindern Methan, das an die Umgebung abgegeben wird. Da sich die Nachfrage nach Rindfleisch, zum Beispiel in Form von Hamburgern, besonders seit Mitte des 20. Jahrhunderts stark erhöht hat und deshalb Rinder vermehrt gehalten werden, gelten sie als einer der Haupterzeuger von Treibhausgasen. Ausbreitung von Krankheiten Viele Krankheitserreger und -überträger finden in warmen und feuchten Klimaregionen ideale Lebensbedingungen vor. In Regionen mit harten Wintern wird ihre Zahl begrenzt. Durch die Klimaerwärmung können sich Parasiten in den Tropen und Subtropen nicht nur noch stärker vermehren, sie können – mit Flugzeugen und Schiffen nach Europa eingeschleppt – auch hier aufgrund milderer Wintertemperaturen überleben und sich vermehren. So besteht zB die Befürchtung, dass sich die Malaria, deren Erreger durch die Anophelesmücke ( Begegnungen mit der Natur, Band 2) übertragen wird, in Zukunft auch bei uns ausbreiten wird. Eine Zunahme der Treibhausgase führt zum Klimawandel Bis vor etwa 150 Jahren war der Gehalt an Treibhausgasen in der Atmosphäre relativ konstant. Doch dann begann er zu steigen – seit Beginn des 20. Jahrhunderts besonders stark. Hauptursache ist der zunehmende Energiebedarf. Bei der Verbrennung von Kohle, Erdölprodukten (Benzin, Diesel usw.) und Erdgas in Industrie, Haushalten, Kraftfahrzeug- und Flugverkehr entstehen große Mengen an Kohlenstoffdioxid, die in die Atmosphäre abgegeben werden. So stieg der Gehalt an Kohlenstoffdioxid in den letzten hundert Jahren von 0,03% auf etwa 0,04% an. Auch Methan, ein weiteres Treibhausgas, wird vermehrt freigesetzt. Methan gelangt unter anderem aus Öl- und Gasbohrfeldern, aus Reisfeldern, aus Mülldeponien und von Rindern in die Atmosphäre. Steigt der Gehalt an Treibhausgasen in der Atmosphäre, wird auch mehr Wärmestrahlung reflektiert. Dies führt zur globalen Erwärmung. In den letzten hundert Jahren hat sich die Durchschnittstemperatur der Atmosphäre um etwa 0,8 °C erhöht. Nimmt der Treibhausgasausstoß weiterhin zu, befürchten manche Klimaforscherinnen und Klimaforscher bis zum Jahr 2100 eine Erwärmung um bis zu 6 °C. Die Folgen dieses Klimawandels wären katastrophal: • Die Gletscher und die Polkappen schmelzen. • Dadurch steigt der Meeresspiegel, Küstenregionen werden überflutet. • Das Wetter wird zunehmend extrem, was auch die Ernteeinträge beeinflusst – in manchen Gebieten wird es zu großen Dürren kommen, während andere Regionen durch starke Niederschläge überschwemmt werden. Die Sturmhäufigkeit nimmt zu. • Die Erwärmung der Kontinente und der Meere verändert die Ökosysteme und begünstigt die Ausbreitung von Krankheiten. 5 Kohlenstoffdioxid aus Abgasen … 6 Österreichs größter Gletscher, die Pasterze am Fuße des Großglockners (Salzburg), ist in den letzten Jahrzehnten dramatisch geschrumpft. Das Foto wurde 2010 aufgenommen. 7 … und Methan aus Reisfeldern wirken als Treibhausgase. 11 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
Die Erde Reduktion Verringerung, Senkung; reductio (lat.) = Zurückführung saisonal der Jahreszeit entsprechend; saison (franz.) = Jahreszeit Flugverkehr ist ein großer Klimasünder. Allein Österreichs Flugverkehr verursacht pro Jahr so viel CO2 wie 1,3 Millionen Benzin-Pkw Wir müssen unser Klima schützen Nach einigen Klimaschutzkonferenzen (die erste fand 1997 in Kyoto, Japan, statt) wurde auf der bisher letzten Klimaschutzkonferenz in Paris 2015 erneut beschlossen, dass sich die teilnehmenden Staaten (u. a. auch Österreich) verpflichten, den Treibhausgasausstoß zu verringern. Dieser Beschluss wurde von vielen der Staaten unterschrieben, auch von denen, die für den Großteil des Treibhausausstoßes verantwortlich sind (wie zB China, Brasilien, Indien …). Zunächst stimmte auch einer der Hauptverursacher, die USA, dem Vertrag zu. Dies wurde allerdings 2017 unter der Regierung von Donald Trump wieder rückgängig gemacht. Viele der unterzeichnenden Staaten konnten bis heute die vereinbarten Ziele nicht erreichen. Welche Maßnahmen können zur Reduktion der Treibhausgase in der Atmosphäre zielführend sein? • Energiesparmaßnahmen in Industrie und Haushalt (Wärmeisolierung von Gebäuden, energiesparende Geräte verwenden, Geräte abschalten statt im Standby-Betrieb laufen lassen …) • Erneuerbare Energien, deren Nutzung keinen bzw. nur einen geringen Kohlenstoffdioxidausstoß verursacht (Solarenergie, Erdwärme, Windenergie, Wasserkraft …) • Autoverkehr einschränken, auf öffentliche Verkehrsmittel umsteigen bzw. mit dem Fahrrad fahren, kurze Strecken zu Fuß gehen • Den Flugverkehr verringern • Verlagerung des Lkw-Verkehrs (Transporte) auf die Schiene (Bahn) • Kauf von einheimischen Waren und saisonalem Obst und Gemüse, da diese nicht über weite Strecken transportiert werden müssen • Lebensmittel verwenden, nicht verschwenden – nicht mehr einkaufen, als man auch verbraucht • Abfallreduktion 8 Erneuerbare Energien, wie Solaranlagen … 9 … oder Windenergie tragen zum Klimaschutz bei. 1. Bildet in der Klasse Kleingruppen. Beurteilt jeweils je einen Punkt der obenstehenden Maßnahmen nach folgenden Kriterien: Inwiefern könnt ihr/können eure Familien direkt Einfluss nehmen? Inwieweit lässt sich indirekt Einfluss nehmen, damit zB die Politik/der Handel/der Verkehr etc. reagieren? Schätzt ein, inwieweit Faktoren wie Angebot und Nachfrage oder öffentliche Klimaschutz-Aktionen etc. einen Einfluss haben können. Fasst eure Ergebnisse in Form eines Plakats zusammen, das ihr im Anschluss präsentiert. 2. Informiere dich im Internet über erneuerbare Energien und deren Möglichkeiten. Vergleiche die Vor- und Nachteile in Form einer Tabelle. 3. Sieh dir zum Thema Klimawandel den Dokumentarfilm „Eine unbequeme Wahrheit“ (2006) bzw. seine Fortsetzung „Immer noch eine unbequeme Wahrheit – Unsere Zeit läuft“ (2017) sowie den Spielfilm „The Day after Tomorrow“ (2004) an. a) Bewerte die Aktualität der Filme. b) Beurteile die Filme in Hinblick darauf, welcher von ihnen besser geeignet scheint, beim Publikum Interesse für das Thema Klimawandel zu wecken. Erörtere deine Meinung anhand von Beispielen aus dem jeweiligen Film. c) Entwickle eigene Ideen für einen Film, der die Wichtigkeit des Themas Klimawandel deutlich machen soll. Notiere dazu eine kurze Inhaltsangabe, den Filmtyp (zB Dokumentarfilm, Reportage, Katastrophenfilm, Drama …) sowie die handelnden Personen. Du bist dran! 12 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
Planet Erde Hautkrebs Erkrankung, die durch die ungehemmte Teilung von Hautzellen entsteht. Diese wandern in andere Körperregionen und schädigen bzw. zerstören dort Organe durch fortgesetzte Zellvermehrung. Ozon Gas, das entsteht, wenn die energiereiche Strahlung des Sonnenlichts auf den Sauerstoff in der Luft trifft. CFKW (FCKW) Chlorfluorkohlenwasserstoffe wurden früher als Kühlmittel in Kühlschränken, als Treibgas für Spraydosen und zum Aufschäumen von Schaumstoffen benutzt. Asthma eine immer wiederkehrende Entzündung der Atemwege, verbunden mit Atemnot Die Ozonschicht schützt uns vor gefährlicher Sonnenstrahlung Das Sonnenlicht besteht aus energiereicherer und energieärmerer Strahlung. Die energiereichere Strahlung ist für uns gefährlich, da sie Hautkrebs verursachen kann. In der Atmosphäre in einer Höhe von 15 bis 35 km befindet sich eine größere Anreicherung von Ozon, die Ozonschicht. Sie verhindert, dass der Großteil der energiereicheren Strahlung die Erdoberfläche erreicht. Die Ozonschicht schützt uns also vor den schädlichen Strahlen. Ende der 1970er Jahre entdeckten Wissenschafterinnen und Wissenschafter eine Abnahme des Ozons in der Ozonschicht und gleichzeitig eine stärkere Belastung der Erdoberfläche durch energiereichere Sonnenstrahlung. Die Hauptverursacher wurden bald gefunden: Chlorfluorkohlenwasserstoffe, kurz CFKW genannt bzw. früher auch als FCKW bezeichnet. Gelangen sie in den Bereich der Ozonschicht, zerstören sie das Ozon. Die Ozonschicht wird dort dünner und damit für die energiereichere Sonnenstrahlung durchlässiger. Heute ist der Einsatz von CFKW weltweit verboten. Laut Expertinnen und Experten sind in der Atmosphäre jedoch noch so viele CFKW vorhanden, dass es noch Jahrzehnte dauern wird, bis sich die Ozonschicht erholt hat. Bodennahes Ozon ist unerwünscht Geringe Ozonmengen sind in der Atmosphäre auch in Bodennähe enthalten. Bei starker Sonneneinstrahlung wird unter dem Einfluss von Industrie- und Autoabgasen mehr bodennahes Ozon gebildet. Die erhöhte Ozonkonzentration kann zB Kopfschmerzen, Hustenreiz, Augenbrennen, Verminderung der Leistungsfähigkeit, Atemnot und Atemwegserkrankungen verursachen. Besonders gefährdet sind Kinder, von Asthma betroffene Menschen und Personen, die im Freien arbeiten oder Sport betreiben. Bodennahes Ozon beeinträchtigt auch das Pflanzenwachstum. 10 Vorkommen von Ozon in der Atmosphäre Richtig oder falsch? Folgende Aufgabe hilft dir, das Gelernte zum Kapitel Planet Erde zu festigen. Markiere in der untenstehenden Tabelle, ob die jeweilige Aussage richtig oder falsch ist. Die markierten Buchstaben ergeben, von hinten nach vorne gelesen, einen Begriff, der die Abnahme des Ozons in der Ozonschicht bezeichnet. 1. Die Sonne ist eine leuchtende Gaskugel. 2. Die Bewegung der Erde um die Sonne verursacht den Tag-Nacht-Rhythmus. 3. Zu Winter- und Sommerbeginn sind Tag und Nacht gleich lang. 4. Die Erdatmosphäre besteht größtenteils aus Stickstoff. 5. Der Treibhauseffekt beeinflusst unser Klima. 6. Bodennahes Ozon bildet sich besonders im Winter. 7. Kohlenstoffdioxid fördert den Abbau der Ozonschicht. 8. Die Ozonschicht schützt uns vor gefährlicher Sonnenstrahlung. Du bist dran! 1 2 3 4 5 6 7 8 Richtig H A S L N R B O Falsch F C O E M O Z A ab 15 km Höhe Ozonschicht bodennahes Ozon 13 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
Die Erde Erdkruste Die Erdkruste besteht aus festem Gestein. Ihre Dicke ist im Bereich der Ozeane (ozeanische Kruste) und im Bereich der Kontinente (kontinentale Kruste) unterschiedlich: Im Bereich der Ozeane beträgt sie fünf bis acht Kilometer, im Bereich der Kontinente im Durchschnitt zwischen 35 km (im Flachland) und 80 km (im Gebirge). Erdmantel Der obere Mantelbereich (etwa 70 km) ist wie die Erdkruste fest. Im unteren Mantelbereich befindet sich aufgrund der hohen Temperaturen und des hohen Druckes im Erdinneren geschmolzenes Gestein. Erdkern Der Erdkern ist im äußeren Bereich flüssig, im Inneren vermutlich infolge des extrem hohen Druckes fest. Magma geschmolzenes Gestein im Erdinneren Lithosphäre Äußerste Gesteinsschicht der Erde; lithos (griech.) = Stein, sphaira (griech.) = Kugel Lithosphärenplatten Die meisten Platten tragen sowohl Land bzw. Kontinente (= geschlossene Festlandmasse) als auch Ozeane, wie zB die Afrikanische Platte. Es gibt aber auch ausschließlich ozeantragende Platten, wie zB die Nazca-Platte. Eine Übersicht der Platten findest du auf S. 17, Abb. 21). Lava Die Gesteinsschmelze im Erdinneren, das Magma, steht unter Druck. Findet eine Druckentlastung statt (etwa durch Risse oder Spalten in der Lithosphäre), können Gase aus dem Magma rasch entweichen und reißen die Schmelze dabei mit nach oben. Das austretende entgaste Magma wird als Lava bezeichnet. Vulkanismus Bezeichnung für alle Erscheinungen, die mit dem Emporsteigen von Magma zur Erdoberfläche in Verbindung stehen. Der Bau der Erde Wissenschafterinnen und Wissenschafter haben herausgefunden, dass unsere Erde aus mehreren Schichten oder Schalen aufgebaut ist – wie eine Mozartkugel. Ganz außen befindet sich die Erdkruste, darunter der Erdmantel und ganz innen der Erdkern. Die Erdkruste und der obere, feste Mantelbereich bilden zusammen die Lithosphäre, die Gesteinshülle der Erde. Im Unterschied zur Mozartkugel, bei der die Schokolade die darunterliegenden Schichten nahtlos umhüllt, ist die Lithosphäre wie ein Puzzle-Ball aus vielen Lithosphärenplatten zusammengesetzt. Die Platten „schwimmen“ auf dem Magma des unteren Mantelbereiches. Die Platten der Lithosphäre bewegen sich Die Temperatur im Erdinneren nimmt mit der Tiefe zu. In tieferen Zonen erwärmtes Mantelmaterial steigt auf und strömt unterhalb der Lithosphäre entlang, bis es so stark abgekühlt ist, dass es wieder absinkt. Dies verursacht eine Bewegung der Lithosphärenplatten, auch Kontinentalverschiebung oder Kontinentaldrift genannt ( S. 17, Abb. 21). Wo Magma nach oben strömt, entsteht neue Lithosphäre Mitte des 20. Jahrhunderts entdeckten Wissenschafterinnen und Wissenschafter bei genauerer Erforschung der Meeresböden, dass sich eine 2000 bis 3000 Meter hohe, ununterbrochene Gebirgskette durch alle Ozeane zieht − der so genannte mittelozeanische Rücken. Es handelt sich hierbei um Plattengrenzen, an denen sich Magmaströme nach oben bewegen. Die Platten werden dadurch auseinandergeschoben ( S. 15, Abb. 12). Aus der Tiefe des Erdmantels steigt Magma auf und ergießt sich als Lava. Durch die ständig aufsteigende, erkaltende und hart werdende Lava wird fortlaufend neue Lithosphäre gebildet. Die Geschwindigkeit, mit der sich die Platten voneinander wegbewegen, ist unterschiedlich. So entfernen sich die Eurasische und die Nordamerikanische Platte um 2–3 cm, die Pazifische von der Nazca-Platte um 16 cm pro Jahr voneinander ( S. 17, Abb. 21). Stellenweise befinden sich mittelozeanische Rücken über dem Meeresspiegel. Ein Beispiel dafür ist Island, dessen Landschaft vom Vulkanismus geprägt ist. 11 Schalenbau der Erde (Schema) innerer und äußerer Erdkern unterer und oberer Erdmantel Erdkruste Lithosphäre 14 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
Planet Erde Tiefseegraben Tiefseegräben können mehr als 10 000m Tiefe erreichen. Die größte Meerestiefe mit 11 022m liegt im Marianengraben, der südlich und östlich der Marianen, einer pazifischen Inselgruppe südlich von Japan, zu finden ist. Kollision collisio (lat.) = das Zusammenstoßen Wo Magma nach unten strömt, stoßen Platten zusammen Dort, wo Magma nach unten strömt, stoßen Platten zusammen. Dabei wird eine der beiden unter die andere geschoben. Das abtauchende Plattenmaterial schmilzt dabei unter dem großen Druck und den höheren Temperaturverhältnissen. An der Abtauchzone entsteht ein so genannter Tiefseegraben. Durch die Kollision von Platten entstehen Inselketten und Gebirge Stoßen die Platten unter dem Meer zusammen, erhebt sich im Bereich der Abtauchzone eine von Vulkanismus geprägte Inselkette aus dem Meer ( Abb. 13). Beispiele hierfür sind die Philippinen, Japan, die Kurilen und die Aleuten. Sie sind bei der Kollision der Pazifischen bzw. der Philippinischen Platte mit der Eurasischen Platte entstanden ( S. 17, Abb. 21). Befindet sich auf einer der beiden Platten unmittelbar hinter der Kollisionszone Lithosphäre mit kontinentaler Kruste, wird das Gesteinsmaterial zusammengeschoben. Ähnlich einem Teppich, der zusammengeschoben wird, faltet es sich auf: es entsteht ein Faltengebirge. Auf diese Weise sind zum Beispiel bei der Kollision der Nazca-Platte mit der Südamerikanischen Platte die Anden in Südamerika entstanden ( Abb. 15). Befindet sich auf beiden Platten unmittelbar hinter der Kollisionszone Lithosphäre mit kontinentaler Kruste, wird das Gesteinsmaterial zunächst zusammengeschoben und aufgefaltet. Durch den fortgesetzten Druck von beiden Seiten kippen die aufgefalteten Gesteinsmassen, brechen und werden über das darunterliegende Gestein geschoben, oft hundert Kilometer weit. Ein auf diese Weise entstandenes Gebirge nennt man Deckengebirge. Ein Beispiel dafür sind die Alpen ( S. 22), die durch die Kollision der Afrikanischen mit der Eurasischen Platte entstanden sind. 12 Magmaströmungen im Erdmantel ( Richtung der Plattenbewegung) 13 Entstehung einer Inselkette (Schema) 14 Die Anden, ein Faltengebirge 15 Entstehung eines Faltengebirges am Beispiel der Anden (Schema) 16 Die Alpen, ein Deckengebirge Lithosphärenplatte Kontinent Mittelozeanischer Rücken Abtauchzone Mantel Äußerer Kern Innerer Kern g55fp5 Animation Inselbogen Lithosphäre Lithosphäre vor ca. 60 Mio. Jahren heute Anden Südamerika Pazifischer Ozean 15 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum d s Verlags öbv
Die Erde seismische Aktivität Bewegungen der Erdkruste, die Erdbeben verursachen; seismós (griech.) = Erderschütterung Erdbeben Die meisten Erdbeben werden bei den Verschiebungsvorgängen der Lithosphärenplatten hervorgerufen. San-Andreas-Verwerfung Die Pazifische Platte schiebt sich hier jährlich etwa drei bis fünf Zentimeter nach Norden, während die Nordamerikanische Platte relativ stabil ist. Im Jahre 1906 bewegte sich die Pazifische Platte ruckartig 6,5 Meter nach Norden. Das verheerende Erdbeben, das dabei ausgelöst wurde, machte San Francisco fast dem Erdboden gleich. 1989 kam es erneut zu einem schweren Erdbeben, das San Francisco abermals zur Katastrophenzone machte. Erdplatten werden auch aneinander vorbeigeschoben Es gibt auch Plattengrenzen, an denen sich die Platten aneinander vorbeibewegen. Dabei kommt es zu Reibungen zwischen den beteiligten Platten. Die Plattenränder verhaken sich ineinander. Dies führt zu Spannungen im Gestein. Die Spannungen lösen sich von Zeit zu Zeit mit starken, ruckartigen Bewegungen. Man spricht dabei von der seismischen Aktivität der Erdkruste, die sich durch heftige Erdbeben und Vulkanausbrüche äußern kann. Das bekannteste Beispiel zweier sich aneinander vorbeibewegender Platten ist die rund 1 100 km lange San-Andreas-Verwerfung in Kalifornien. 17 San-Andreas-Verwerfung (Schema) 18 San-Andreas-Verwerfung, Kalifornien 19 San Francisco 1906, nach dem Erdbeben 20 Der „Ring of Fire“, eine seismisch hoch aktive Zone ( aktiver Vulkan, Vulkangruppe; l Erdbeben mit hohem Zerstörungsgrad) ATLANTISCHER OZEAN Hudson Bay Bering Meer Be l l i ngshausen - see Ochot sk i sches Meer Go l f von Mex i ko Ka r i b i sches Meer S ü d c h i n e . Baikalsee Great Bear Lake Große Seen Jenisej Ob Irtysch Lena Amur Huang He Jangtsekiang Mekong Irawadi Darling Murray Paraná Madeira Amazonas Rio Grande Mississippi Missouri Colorado Mackenzie Yukon P A Z I F I S C H E R O Z E A N Vi t i Levu Norfolkinsel Lord-Howe-Inseln Chatham-Inseln Bounty-Inseln Aucklandinseln Ant ipodeninseln Campbell-Insel Macquarie-Insel Kermadec-Inseln Bal lenyinsel Scot t insel Ross I . Roosevel t I . Rarotonga Suwarrow Manihiki Carolineatoll Rotuma Tokelau Malden Jarvisinsel Tabuaeran Howlandinsel Kiritimati Palmyra Phönixinseln Rawaki Jalui t Eniwetok Yap Guam (USA) Chuuk Io-Inseln (Vulkaninseln) Kommandeurinseln Hawaii Wake Guadalupe Revilla-Gigedo-Inseln Kokosinsel Marquesasinseln Pitcairn Ducie Bassinseln Osterinsel (chil.) Santa-CruzInseln Halmahera Puerto Rico Chiloé Kap Adare Heard I . uelen rdam ul I . RyukyuInseln Palawan Seram Molukken Kap York AmerikanischSamoa (USA) C o o k i n s e l n Kap Mendocino Southampton Kap Chidley Kap Farvel Prinz-vonWales-Kap Kap Deschnew Kap Lopatka Bikini (neus.) Markusinsel Niue Futuna Wallis Tahiti Clipperton-Insel Sala y Gomez (chil.) Neukaledonien Galàpagosinseln Falklandinseln Kap Hoorn Süd Georgien Süd Sandwich I. Südorkneyinseln Südshetlandinseln Christmas I. Hainan Luzon Mindanao Timor Flores Bali Alexanderinsel Thurstoninsel Kap Colbeck Wrangelinsel Kamtschatka Kodiak Königin-Charlotte-Inseln Vancouverinsel Saint Pierre Midway-Inseln Marianen Südostkap H. I. Malakka Viktoriainsel Kap Leeuwin Hokkaido Kyushu Nördliche Tuamot u i ns el n T u b u a i - I n s e l n Gesellschaftsinseln K a r o l i n e n Tasmanien Sachalin Kl. Antillen Feuerland K u r i l e n Sulawesi Bismarckarchipel Antarktische Halbinsel Neufundland Baffininsel Grönland Baja California Honshu F r a n z ö s i s c h - P o l y n e s i e n M i k r o n e s i e n A l ë u t e n H a w a i i Sumat ra Borneo N e u g u i n e a S u n d a I . M e l a n e s i e n L a b r a d o r P o l y n e s i e n (franz.) (austral.) (franz.) (franz.) (franz.) (franz.) (neus.) (neus.) (USA) (USA) (USA) (USA) (USA) (neus.) (neus.) (austral.) (austral.) ranz.) z.) (austral.) (brit.) (brit.) (ecu.) (cost.) (amerik.) (brit.) (brit.) (brit.) (franz.) (mex.) (dän.) (USA) (brit.) (jap.) (mex.) (USA) (neus.) (franz.) (USA) (franz.) Me e r 6212 8264 5689 5140 572 168 6455 1690 2712 1011 6459 7450 7440 5500 7483 10497 7501 10374 3610 10542 7460 7679 415 292 412 115 5852 6262 1929 5298 6890 7635 4968 5657 1444 1528 10633 9994 7316 9140 7660 6920 5920 7686 6474 6325 5158 4316 5307 6995 4459 5103 4376 168 Ramapotief Witjastief Murraytief Milne-Edwards-Tief Richardstief Meteortief Horizontief Hilgardtief Planettief 11034 3776 4750 439 5030 2234 3743 6960 2810 5700 2037 4418 6194 4170 Tokio Osaka Peking Shanghai Manila New York Los Angeles MexikoStadt Seoul Hangzhou Hongkong Guangzhou Toronto Philadelphia Chicago Bogotá Lima Wuhan Tianjin Santiago Montréal Monterrey San Diego Havanna Guadalajara Guatemala Tegucigalpa Maracaibo Caracas Medellín Quito Guayaquil Manaus Santa Cruz São Paulo Asunción Porto Alegre Montevideo Rosario Buenos Aires Barranquilla Jekaterinburg Nowosibirsk Omsk Ürümqi ka Lanzhou Chengdu Chongqing Kunming Taiyuan Qingdao Xi'an Nanjing Fuzhou Taip i Hanoi Sapporo Yokohama Nagoya Kita-Kyushu Pusan kok Ho-ChiMinh-Stadt pur Singapur Palembang Jakarta Bandung Surabaya Ujung Padang Perth Adelaide Brisbane Sydney Melbourne Pjöngjang Kyoto Vancouver Washington La Paz Auckland Harbin Shenyang Houston Dallas Boston Detroit San Francisco Atlanta Miami Seattle Edmonton Winnipeg Denver Saint Louis Pittsburgh Ottawa Tampico Acapulco Managua Panamá Valparaíso ng Phnom Penh Barnaul Irkutsk Chabarowsk Wladiwostok Krasnojarsk Ulan Bator Portland Callao Anchorage Minneapolis Salt Lake City Punta Arenas Puerto Montt Bahía Blanca Concepción Antofagasta Iquitos Buenaventura Paramaribo Georgetown San José San Salvador Mérida Veracruz Tampa Savannah Norfolk Halifax Québec New Orleans Mazatlán Arica Magadan PetropawlowskKamtschatski Jakutsk Tschita a Lhasa Iloilo Banjarmasin ng Newcastle Townsville Dunedin Christchurch Wellington Port Moresby Hobart Viangchan Honolulu El Paso Cairns Darwin Fairbanks Juneau Churchill Saint John's Papeete Honiara Nouméa Alice Springs Bandar Seri Begawan Suva (Xianggang) Philippinengraben Ralikgruppe Ratakgruppe P h i l i p p i n e n Marianengraben Os t e r s c h we l l e Kermadec Gr. Tongagraben K u r i l e n g r a b e n Süda u s t r al i s che s Becken d a G r a b e n Mar cus - Nec ker - Rücken Südp o l a r b e c k e n P a z i f i s c h e s Z e n t r a l p a z i f i s c h e s N o r d p a z i f i s c h e s B e c k e n A l ë u t e n g r a b e n Nor damer i kani sches Bec ken A l b a t r o s - p l a t e a u S ü d w e s t - p a z i f i s c h e s B e c k e n S ü d p a z i f i s c h e S c h w e l l e O s t p a z i f i s c h e r R ü c k e n S ü d o s t - B e c k e n A r g e n t i n i s c h e s B e c k e n Indisch - Antarktische Schwelle Japan graben P e r u - C h i l e - G r a b e n K a n a d i s c h e S e e n p l a t t e t Wi l k e s l a n d Victorialand M a r i e B y r d L d . A l a s k a O s t s i b i r i e n R o c k y M o u n t a i n s K o r d i l l e r e n ( A n d e n ) K o r d i l l e r e n ( A n d e n ) Jablonowygebirge Stanowojgebirge n I u n h a n Großer Hinggan j a Gr eat Di vi di ng Range B e c k e n B e c k e n p a z i f i s c h e s A U S T R A L I E N R U S S L A N D I N D O N E S I E N C H I N A K A N A D A M E X I K O B R A S I L I E N NEUSEELAND TAIWAN PHI LI PPI NEN MONGOLEI VENEZUELA KOLUM- BIEN P E R U BOL I V I EN A R G E N T I N I E N C H I L E K I R I B A T I J A P A N STAN BRUNEI P A L A U PAPUA - NEUGUINEA NAURU TUVALU F I D S C H I TONGA SAMOA SALOMONEN GUATEMALA BELIZE HONDURAS NICARAGUA COSTA RICA PANAMÁ ECUADOR GUYANA SUR. PARAGUAY URUGUAY K U B A HAITI DOM. REP. BARBADOS DOMINICA TRINIDAD JAMAIKA BAHAMAS EL SALVADOR VANUATU MALAYSI A V I E T N A M THAILAND MYANMAR NORDKOREA SÜDKOREA MARSHALLINSELN TIMOR LESTE FÖDERIERTE STAATEN VON MIKRONESIEN E N (OSTTIMOR) V E R E I N I G T E S T A A T E N V. A M E R I K A Datumsgrenze nördlicher Polarkreis nördlicher Wendekreis südlicher Wendekreis Äquator südlicher Polarkreis Montag Sonntag E - s Irtys A e ng I a Mississipp Col L S g n u o Th e H o he n K n n ) t. r (USA) 0 e 4 9 6 ew H i n i a e mtsch t Lh ben a c sc e - G r a b e n i K o r d i l l n ) l i o n D A I D I N H U V A M D A Montag Sonntag Pa z i f i s c h e r F e u e r r i n g Hawaii P a z i f i s c h e r O z e a n Datumsgrenze unter 100 000 Einwohner 100 000 - 500 000 Einwohner 500 000 - 1 Mio. Einwohner 1 - 5 Mio. Einwohner 5 -10 Mio. Einwohner über 10 Mio. Einwohner Städte Höhen-/Tiefenschichten über 5 000 m 4 000-5 000 m 2 000-4 000 m 1 000-2 000 m 500-1 000 m 200-500 m 0-200 m Depression 0-200 m 200-2 000 m 2 000-4 000 m 4 000-6 000 m 6 000-8 000 m unter 8 000 m Tektonik aktiver Vulkan, Vulkangruppe Erdbeben mit hohem Zerstörungsgrad Pazifischer Feuerring Grenze Staatsgrenze Maßstab 1: 90 000 000 1 cm = 900 km 0 900 1800 2700 km Maßstab 1:180 000 000 1 cm = 1800 km 0 1800 3600 5400 km Vulkanausbruch Cleveland Volcano in Alaska 1 1 80° 100° 120° 140° 160° 180° 160° 140° 120° 100° 80° 60° 40° 60° 40° 20° 0° 20° 40° 60° 40° 60° 80° 100° 120° 140° 160° 160° 140° 120° 60° 40° 20° 0° 20° östl. westl.v.Gr. 160° 180° 160° 120° 80° 40° 40° 20° 20° 0° 40° 160° 180° 160° 120° 80° 40° 180° A B C D E F G H J K L M 1 2 3 4 5 6 2 3 4 5 6 7 8 C D E F G H J K L M 1 7 8 B C Ring of Fire - Pazifischer Feuerring Welt Österreich Asien Afrika Europa Nordamerika Australien Südamerika © FREYTAG-BERNDT u. ARTARIA KG, WIEN 114 Pazifik Physische Karte Ring of Fire Stumme Karte ed69mx Das Auftreten von Vulkanen und Erdbeben ist nicht beliebig. Es gibt Gebiete, in denen vermehrt seismische Aktivität zu beobachten ist. Ein Beispiel dafür ist der so genannte „Ring of Fire“ oder auch „Pazifischer Feuerring“ ( Abb. 20; rosa markierte Zone), eine Zone um den pazifischen Ozean, der von einer großen Menge aktiver Vulk ne und dem vermehrten Auftreten von Erdbeben geprägt ist. Erkläre ihr markantes Verteilungsmust r unter Zuhilfenahme von Abb. 21. Du bist dran! Nordamerikanische Platte San-Andreas-Verwerfung Pazifischer Ozean kontinentale Kruste ozeanische Kruste Pazifische Platte 16 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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