Q12 Biologie 2b3 2013-2014: Unterschied zwischen den Versionen

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* Der Zufall verändert Populationen, S. 36
 
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* Rassen- und Artbildung, S. 38 - 39
 
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<span style="color:#F00;"> Aufgabe 1: </span> <br>
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<span style="color:#F00;"> Die afrikanische Grabenbruchzone (http://de.wikipedia.org/wiki/Ostafrikanischer_Graben) ist aufgrund geologischer Aktivität erdgeschichtlich sehr häufigen Hebungen und Senkungen ausgesetzt gewesen. Zwischen den in dieser Zone liegenden Seen (z.B. Malawi-, Tanganika-, Victoria-See) kam es vermutlich immer wieder zu Verbindungen und Abtrennungen. </span><br>
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<span style="color:#F00;"> In den Seen lässt sich oft eine reiche Buntbarschfauna nachweisen (viele, deutlich unterscheidbare Arten), die sich nach genetischen Analysen in sehr kurzer Zeit ( - 200.000 Jahre) gebildet hat. </span><br>
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<span style="color:#F00;"> Erklären Sie das Auftreten dieser vielen Buntbarsch-Arten in einigen Seen! </span>
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<span style="color:#470;">  Es handelt sich hier um adaptive Radiation. </span><br>
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<span style="color:#470;"> ''Jetzt das allgemeine Lösungsschema anwenden! Ich schreib mal nur die Schlagworte:'' </span><br>
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<span style="color:#470;"> unspezialisierte Gründerpopulation trifft auf Neuland, keine Feinde, massenhaft Ressourcen, exponentielle Vermehrung, da mehr Nachkommen produziert werden als zur Erhaltung der Art notwendig, innerartliche Konkurrenz, aufgrund von Mutation und Rekombination große Variation, Einnischung: Spezialisierung z.B. bei der Nahrungssuche (Ort/Zeit/Art), Separation, getrennte Entwicklung, keine Fortpflanzung mehr möglich --> versch. Arten. Einnischung und Separation wiederholen sich</span>
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<span style="color:#F00;"> Aufgabe 2: </span><br>
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<span style="color:#F00;"> Die Abbildung (bei mir erhältlich) zeigt die Entstehung der vier heute vorkommenden Arten aus der Familie der Schwielensohligen Wiederkäuer (Kamelartige) aus einer Urkamel-Art. </span>
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<span style="color:#F00;"> Auf einen ersten Blick hin könnte man meinen, es handelt sich hier um adaptive Radiation. Dies ist jedoch nicht der Fall. Erläutern Sie den Unterschied! </span>
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<span style="color:#470;"> Antwort 2: </span><br>
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<span style="color:#470;"> Bei der adaptiven Radiation entwickeln sich die Arten in einem gemeinsamen Gebiet aus dem innerartlichen Konkurrenzdruck heraus. Die Kamele entwickeln sich in völlig unterschiedlichen Gebieten zu verschiedenen Arten aufgrund der dort herrschenden Umweltbedingungen. </span>
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<span style="color:#F00;"> Aufgabe 3: </span><br>
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<span style="color:#F00;"> Im Gegensatz zur Pflanzenwelt ist die Tierwelt auf dem Galapagos-Archipel artenarm. Erklären Sie diesen Sachverhalt! </span><br>
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<span style="color:#470;"> Antwort 3: </span><br>
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<span style="color:#470;"> Pflanzen kommen leichter auf abgelegene Inseln, indem ihre kleine Samen (oder Pflanzenteile) mit dem Wind oder dem Meer dorthin getragen werden. </span>
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<span style="color:#470;"> Pflanzen müssen die Inseln zuerst besiedelt haben, sonst gibt es keine Nahrung für die Tiere. Das bedeutet, die Pflanzen haben schon eine viel längere Evolution hinter sich und daher gibt es auch mehr angepasste Spezialisten, also verschiedene Arten. </span><br>
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<span style="color:#470;"> ''Bitte beachten! Es ist ein Unterschied, ob ich bei der Evolution von vielen Tier'''ARTEN''' oder von vielen '''TIEREN''' (also '''INDIVIDUEN''') spreche!'' </span>
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Version vom 20. Februar 2014, 21:17 Uhr

Termine


24.02.: Klausur! Lernstoff: s. unten

Externe Links

  • Flash-Animation zu den Ionenströmen während des Aktionspotentials (erstellt von Ulrich Helmich):
http://www.u-helmich.de/bio/neu/1/12/121/vert4.html
  • Animationen zur Funktionsweise der Na+/K+:-Pumpe:
http://www.youtube.com/watch?v=GTHWig1vOnY&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=9CBoBewdS3U&feature=related





Hefteinträge

1. Anatomische und physiologische Grundlagen des Verhaltens

1.1 Vom Neuron zum Nervensystem
1.1.1 Der Bau eines idealisierten Neurons +
1.1.2 Das Reiz-Reaktions-Schema +
1.1.3 Evolutive Trends als pdf-Datei
1.2 Bioelektrische Grundlagen der Informationsverarbeitung
1.2.1 Das Ruhepotential als pdf-Datei
1.2.2 Das Aktionspotential als pdf-Datei
1.2.3 Die Erregungsweiterleitung als pdf-Datei
1.2.4 Die Verschlüsselung von Information in Aktionspotentialen als pdf-Datei
1.2.5 Die Erregungsübertragung an Synapsen als pdf-Datei
1.2.6 Die Verrechnung von Synapsensignalen als pdf-Datei
1.2.7 Synapsengifte - Kein Hefteintrag zum Download - nur AB im Unterricht ausgefüllt!
1.2.8 Wirkung von Drogen am Bsp. der Opiate Kein Hefteintrag, nur verkürzte Variante der Powerpointpräsentation als pdf-Datei

2. Verhalten von Tier und Mensch

2.1 Die Frage nach dem Warum +
2.2 Einteilung von Verhalten als pdf-Datei

Achtung, Buch-Wechsel! Ab sofort muss zur Vor- bzw. Nachbereitung des Unterrichts das normale Schulbuch, Natura 12 herangezogen werden.

2.3 Verhalten mit hohem Anteil an angeborenen Mechanismen +

2.3.1 Der unbedingte Reflex als pdf-Datei
zu 2.3.1: ausgefülltes AB vom monosynaptischen Reflexbogen als pdf-Datei
2.3.2 In fünf Schritten vom Reiz zur Reaktion +
2.3.3 Habituation als pdf-Datei
2.3.4 Erbkoordination
Teil 1: Ablauf und Bedingungen als pdf-Datei
Teil 2: Attrappenversuche als pdf-Datei
Teil 3: Angeboren oder erlernt? als pdf-Datei
2.3.4 Angeborene Verhaltensweisen beim Menschen als pdf-Datei (auch Buch: S. 152 - 153)

2.4 Verhalten mit einem hohen Anteil an erworbenen/erlernten Mechanismen +

2.4.1 Instinkt-Dressur-Verschränkung +
2.4.2 Prägung: Eine einfache Form des Lernen als pdf-Datei
2.4.3 Die klassische Konditionierung als pdf-Datei
2.4.4 Die operante Konditionierung als pdf-Datei


3. Sozialverhalten
3.1 Kommunikation als pdf-Datei 3.2 Kosten und Nutzen des Zusammenlebens als pdf-Datei
3.3 Aggressionsverhalten +
3.4 Aggressionskontrolle +
3.5 Sexualverhalten als pdf-Datei

4. Evolution

4.1 Ein kurzer historische Abriss zur Entwicklung des Evolutionsgedankens
4.2 Artbegriffe und Ordnung als pdf-Datei

Die erste Seite des Skripts muss nicht gelernt werden.
Zum Verständnis der unterschiedlichen Ansätze von "Glaube" und "Wissenschaft": Das fliegende Spaghetti-Monster

4.3 Belege, die die Evolutionstheorie stützen

4.3.1 Belege für die Aussage: Zwischen Arten bestehen abgestufte Ähnlichkeiten
4.3.1.1 Homologe Organe
4.3.1.2 Vergleichende Embryologie
4.3.1.3 Rudimente und Atavismen +
4.3.1.4 Der Serumpräzipitin-Test als pdf-Datei

4.4 Darwins Evolutionstheorie +
4.5 Lamarcks Evolutionstheorie als pdf-Datei
4.6 Artbildung durch Isolation als pdf-Datei

4.6.1 Gendrift +

Neu, 17.02.2014, Buch: S. 42 - 43, 48

4.6.2 Adaptive Radiation als pdf-Datei
4.6.3 Massenaussterben in der Erdgeschichte +
4.6.4 Koevolution als pdf-Datei

Bis Massenaussterben! Koevolution noch nicht.

4.7 Chemische Evolution als pdf-Datei
4.8 Früheste biologische Evolution als pdf-Datei
4.9 Evolution des Menschen

4.9.1 Lebende Verwandte des Menschen als pdf-Datei
4.9.2 Fossile Vorfahren des Menschen +
4.9.3 Evolutionstheorien zur Menschwerdung als pdf-Datei

</div>




Klausurstoff

1. Klausur am:
Neben dem Skript (Kap. 1 bis 2.3.4 Teil 2: Attrappenversuche...) eignen sich folgende Seiten im Buch (Nautilus - Biologie. Neuronale Informationsverarbeitung und Natura 12) zur Vorbereitung auf die Klausur:

  • Neuronale Informationsverarbeitung (S. 4)
  • Bau eines Neurons (S. 5 - 7)
  • Das Ruhepotential (S. 10 - 12)
  • Aktionspotentiale (S. 12 - 16)
  • Weiterleitung... (S. 16 - 17)
  • Zur Geschwindigkeit der Nervenleitung (S. 17 - 19)
  • Erregungsübertragtung an Synapsen (S. 21 - 25, ohne den lila Kasten auf S. 22)
  • Verrechnung von Eingangssignalen am Neuron (S. 30)
  • Reflexe (S. 100 - 101)
  • Instinkthandlung (S. 102)
  • Innere und äußere Faktorne (S. 103)
  • Konzepte der klassischen Ethologie (S. 104)
  • Instinktlehre - In die Kritik geraten (S. 105)


2. Klausur am: Montag, 24.02.2014
Neben dem Skript (Kap. 2.4, Kap. 3 und Kap. 4 bis 4.6.4) eignen sich folgende Seiten im Buch (Natura 12) zur Vorbereitung auf die Klausur:

  • Klassische Konditionierung, S. 110
  • Operante Konditionierung, S. 111
  • Vorteile des Zusammenlebens, S. 116 - 117
  • Ökologie der Gurppenbildung, S. 118 - 119
  • Uneigennütziges Verhalten, S. 120
  • Gegenseitigkeit bei Vampiren, S. 121
  • Signale und Kommunikation, S. 124
  • Konfliktverhalten, S. 128
  • Stufen der Aggression, S. 129
  • Aggressionskontrolle, S. 130
  • Rangordnung, S. 131
  • in Auszügen: S. 140 - 149
Es sollen hier keine Details über spezielle Verhaltensweisen von bestimmten Tieren auswendig gelernt werden. Es geht um ein Verständnis der Vielfalt von Strategien, die für Arten in ihrer Umwelt einen Fortpflanzungserfolg (i.w.S. "Fitness") bedeuten.
  • Die Evolution der Evolutionstheorie, S. 16 - 17
  • Morphologischer und biologischer Artbegriff, S. 18
  • Ähnlichkeit und Verwandtschaft, S. 20 - 21
  • Embryonale Homologie, S. 22
  • Biochemische Homologie, S. 24 - 25
  • Variabiliät, S. 28 - 29
  • Selektion verändert Populationen, S. 30 - 31
  • Selektionswirkung, S. 34
  • Der Zufall verändert Populationen, S. 36
  • Rassen- und Artbildung, S. 38 - 39
  • Adaptive Radiation, S. 42 - 43
  • Massensterben, S. 48

In der letzten Stunde wurden folgende – evtl. schulaufgabenrelevante – Aufgaben besprochen (Aus Copyright-Gründen kann hier nicht die Original-Aufgabe abgedruckt werden, ist aber auch nicht nötig:

Aufgabe 1:
Die afrikanische Grabenbruchzone (http://de.wikipedia.org/wiki/Ostafrikanischer_Graben) ist aufgrund geologischer Aktivität erdgeschichtlich sehr häufigen Hebungen und Senkungen ausgesetzt gewesen. Zwischen den in dieser Zone liegenden Seen (z.B. Malawi-, Tanganika-, Victoria-See) kam es vermutlich immer wieder zu Verbindungen und Abtrennungen.
In den Seen lässt sich oft eine reiche Buntbarschfauna nachweisen (viele, deutlich unterscheidbare Arten), die sich nach genetischen Analysen in sehr kurzer Zeit ( - 200.000 Jahre) gebildet hat.
Erklären Sie das Auftreten dieser vielen Buntbarsch-Arten in einigen Seen!

Antwort 1:
Man muss hier halt erkennen, dass es adaptive Radiation ist! Typischer Anhaltspunkt: Viele verschiedene Arten von einem Typ (z.B. auch bei Beuteltieren in Australien, Finken auf Galapagos…)
Es handelt sich hier um adaptive Radiation.
Jetzt das allgemeine Lösungsschema anwenden! Ich schreib mal nur die Schlagworte:
unspezialisierte Gründerpopulation trifft auf Neuland, keine Feinde, massenhaft Ressourcen, exponentielle Vermehrung, da mehr Nachkommen produziert werden als zur Erhaltung der Art notwendig, innerartliche Konkurrenz, aufgrund von Mutation und Rekombination große Variation, Einnischung: Spezialisierung z.B. bei der Nahrungssuche (Ort/Zeit/Art), Separation, getrennte Entwicklung, keine Fortpflanzung mehr möglich --> versch. Arten. Einnischung und Separation wiederholen sich

Aufgabe 2:
Die Abbildung (bei mir erhältlich) zeigt die Entstehung der vier heute vorkommenden Arten aus der Familie der Schwielensohligen Wiederkäuer (Kamelartige) aus einer Urkamel-Art. Auf einen ersten Blick hin könnte man meinen, es handelt sich hier um adaptive Radiation. Dies ist jedoch nicht der Fall. Erläutern Sie den Unterschied!

Antwort 2:
Bei der adaptiven Radiation entwickeln sich die Arten in einem gemeinsamen Gebiet aus dem innerartlichen Konkurrenzdruck heraus. Die Kamele entwickeln sich in völlig unterschiedlichen Gebieten zu verschiedenen Arten aufgrund der dort herrschenden Umweltbedingungen.

Aufgabe 3:
Im Gegensatz zur Pflanzenwelt ist die Tierwelt auf dem Galapagos-Archipel artenarm. Erklären Sie diesen Sachverhalt!

Antwort 3:
Pflanzen kommen leichter auf abgelegene Inseln, indem ihre kleine Samen (oder Pflanzenteile) mit dem Wind oder dem Meer dorthin getragen werden. Pflanzen müssen die Inseln zuerst besiedelt haben, sonst gibt es keine Nahrung für die Tiere. Das bedeutet, die Pflanzen haben schon eine viel längere Evolution hinter sich und daher gibt es auch mehr angepasste Spezialisten, also verschiedene Arten.
Bitte beachten! Es ist ein Unterschied, ob ich bei der Evolution von vielen TierARTEN oder von vielen TIEREN (also INDIVIDUEN) spreche!


Lösungsvorschläge für Aufgaben

Ethologie


Eine typische Aufgabenstellung im Abitur lautet:


„[…] Interpretieren Sie dieses Verhalten aus ethologischer Sicht!“

Bearbeiten Sie diesen Aufgabentyp folgendermaßen:



1. Identifizieren Sie die Verhaltensform und nennen Sie den Fachbegriff!

2. Falls möglich, charakterisieren Sie das Verhalten mit typischen Attributen (Eigenschaften), bzw. grenzen Sie sie von anderen Verhaltensweisen ab!

3. Ordnen Sie dem allgemeinen Schema der Lernform konkrete Textstellen aus der Angabe zu!

4. Vermeiden Sie Anthropomorphismen (Vermenschlichungen)!





Beispiel 1

Kuckucke legen Ihre Eier immer in das Nest der gleichen Wirtsvogelart. Untersuchungen zeigen, dass ein Kuckuck, der aus einem Ei geschlüpft ist, welches im Nest eines Rohrsängers lag und in das Nest eines Neuntöters überführt wurde seine Eier in das Nest eines Neuntöters legt. Interpretieren Sie dieses Verhalten aus ethologischer Sicht!

Zu 1.: Es handelt sich hier um eine (Objekt-)Prägung.

Zu 2.: Bei der Prägung werden in einer sensiblen Phase bestimmte Eigenschaften eines Objekts dauerhaft und irreversibel erlernt. Später wird ein bestimmtes Verhalten auf dieses Objekt gerichtet.

Zu 3.: Die sensible Phase, in der Merkmale der Elterntiere (möglich wären hier: Aussehen, Gesang) erlernt werden, muss nach dem Schlüpfen erfolgen. Nach der Geschlechtsreife wird das Verhalten „Eier in Nest von Wirtsvogel legen“ auf diese Tiere gerichtet.





Beispiel 2

Kurz bevor ein Hund sein Fressen bekommt, holt das Frauchen den Dosenöffner aus der untersten Schublade des Küchenschrankes hervor. Nach einigen Tagen beginnt der Hund sofort zu speicheln, wenn das Frauchen die Schublade öffnet und darin herum sucht. Interpretieren Sie dieses Verhalten aus ethologischer Sicht!

Zu 1.: Es handelt sich hier um eine klassische Konditionierung.

Zu 2.: Bei der klassischen Konditionierung erfolgt die Verknüpfung eines ursprünglich neutralen Reizes mit einem unbedingten Reiz, der zu einer unbedingten Reaktion führt. Nach mehrmaligem, gleichzeitigem Präsentieren wird aus dem neutralen Reiz ein bedingter Reiz, der jetzt ebenfalls die – jetzt bedingte – Reaktion auslöst. Wichtig bei dieser Art der Konditionierung ist das enge zeitliche Verhältnis in dem neutraler und unbedingter Reiz stehen müssen.

Zu 3.: unbedingter Reiz = Futter löst unbedingte Reaktion = Speicheln aus; neutraler Reiz = Klappern der untersten Schublade; neutraler Reiz wird zum bedingten Reiz (Schublade), der bedingte Reaktion (Speicheln) auslöst.





Beispiel 3

Bei der Balz beginnt der Auerhahn in der Morgendämmerung auf einem Baumstamm mit breit gefächertem, steil aufgerichtetem Schwanz und hochgerecktem Kopf zu singen.Interpretieren Sie dieses Verhalten aus ethologischer Sicht!

Zu 1.: Es handelt sich hierbei um ritualisiertes Verhalten.

Zu 2.: Ritualisiert nennt man Verhaltensweisen, die aus einem anderen Bedeutungs- bzw. Funktionskreis stammen, jetzt allerdings nur noch Signalcharakter besitzen und der innerartlichen Kommunikation dienen. Häufig werden Verhaltenselemente stark vereinfacht, übertrieben, weggelassen oder rhythmisch wiederholt.

Zu 3.: Vermutlich ist die Verhaltensweise „Schwanz fächern“ und „Kopf aufrichten“ ursprünglich dem Funktionskreis Aggressionsverhalten (Vergrößerung der Körperumrisse) zu zuordnen. Bei der Balz dient sie dem Anlocken von Weibchen.


Evolution


Eine typische Aufgabenstellung im Abitur lautet:


„[…] Erläutern Sie dieses Phänomen aus Sicht der erweiterten Evolutionstheorie!“

Bearbeiten Sie diesen Aufgabentyp folgendermaßen:



1. Identifizieren Sie den Effekt und nennen Sie den Fachbegriff!

2. Beschreiben Sie den typischen Ablauf dieses Effekts!

3. Ordnen Sie dem typischen Ablauf die entsprechenden Textstellen zu, bzw. gehen Sie auf Abweichungen im Vergleich zum Norfall ein




Beispiel 1

Auf einer Inselgruppe vor Kalifornien existiert eine grüne Seitenfleckenleguan-Population. Am Festland sind die Seitenfleckenleguane eher braun. Erläutern Sie dieses Phänomen aus Sicht der erweiterten Evolutionstheorie!

Zu 1.: Das Phänomen ist durch Gendrift zu erklären.

Zu 2.: Bei der Gendrift kommt es zu einer zufälligen Änderungen der Allelfrequenz. Auch wenn ein Allel in einer Population nur selten vertreten ist, bleibt es doch auch über Generationen (in der gleichen Häufigkeit) erhalten. Wird aufgrund einer Katastrophe allerdings der Großteil einer Population ausgelöscht (Spezialfall: kleine Gründerpopulation wird von Ausgangspopulation getrennt), so kann zufällig eine Gruppe von Individuen übrig bleiben, in der dieses Allel sehr viel häufiger auftritt. Bei der Vermehrung der "Rest"-Population bleibt das Allelverhältnis dann wieder konstant.

Zu 3.: Vermutlich ist ein kleine Gruppe von Seitenfleckenleguanen auf die Inseln gespült worden. Zufällig war in dieser Gruppe das Allel, welches für eine grüne Hautfarbe verantwortlich sehr viel häufiger vorhanden als in der Ausgangspopulation. Bei der Vermehrung ist das Allel-Verhältnis gleich geblieben (offensichtlich ist die andere Hautfarbe auf der Insel kein Nachteil) und daher sind die Leguane dort sehr viel häufiger grün.





Beispiel 2

Auf den Galapogosinseln existieren viele verschiedene, klar unterscheidbare Finkenarten, die, wie genetische Untersuchungen zeigen, noch recht jung sind. Auf dem weit entfernten Festland dagegen ist die Artenvielfalt innerhalb der Finken viel geringer. Erläutern Sie dieses Phänomen aus Sicht der erweiterten Evolutionstheorie!

Zu 1.: Es handelt sich hier um adaptive Radiation.

Zu 2.: s. ausgeteiltes Lösungsschema

Zu 3.: Eine kleine Gruppe von unspezialisierten Finken wurde vermutlich durch einen Sturm auf die Galapogos-Inseln geweht...


Lernstoff für das Abiur (mündlich)


Semester 11/1

Thema Kapitel Hefteintrag Seiten im Buch
Populationswachstum und Biodiversität 4. Populationswachstum und Biodiversität
bis
4.3 Anthropogene Einflüsse 		 ???
 ????
Organisation und Funktion der Zelle 1. Strukturelle Grundlagen des Lebens
bis
1.3.3 Einflussfaktoren auf die Enzymaktivität 		16 – 24
26 – 29
Zyto-, klassische und Humangenetik 3. Genetik
bis
3.3.4.5 Genommutationen 		60 – 61
82
84 – 85
88 – 105
108 – 110

Semester 11/2

Thema Kapitel Hefteintrag Seiten im Buch
Molekulargenetik und Gentechnik 3.4 Molekulargenetik
bis
3.5.1 Gentechnische Werkzeuge und Verfahren, Teil 3
60 – 61
63 – 79
110
112 – 123
Stoffaufbau durch Fotosynthese 2. Stoffwechselvorgänge
bis
2.2.4 Die lichtunabhängige Reaktion 		32 – 33
34
36 – 43
47
Stoffabbau 2.1 bekannte Begriffe +
2.3 Der Abbau von Glukose zur Energiegewinnung
bis
2.3.6 Wozu Gärung		 32 – 33
48 – 53

Semester 12/1

Thema Kapitel Hefteintrag Seiten im Buch
Anatomische und physiologische Grundlagen des Verhaltens 1. Anatomische und physiologische Grundlagen des Verhaltens
bis
1.2.8 Wirkung von Drogen am Bsp. der Opiate 		 ???
 ???
Einfache Verhaltensweisen von Tier und Mensch im Spannungsfeld zwischen Einflüssen aus Genetik und Umwelt 2. Verhalten von Tier und Mensch
bis
2.4.4 Die operante Konditionierung 		 ???
 ???
Sozialverhalten 3. Sozialverhalten
bis
3.5 Sexualverhalten 		 ???



Semester 12/2

Thema Kapitel Hefteintrag Seiten im Buch
Evolutionsforschung: Definitionen, Belege für die Wandhlung/Entwicklung von Arten 4. Evolution
bis
4.3.1.4 Der Serumpräzipitin-Test 		 ???
Evolutionsmechanismen 4.4 Darwins Evolutionstheorie
bis
4.6.4 Koevolution 		 ???
Vom Molekül zum Mensch 4.7 Chemische Evolution
bis
4.9.3 Evolutionstheorien zur Menschwerdung 		 ???
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