Biologie · Klasse 7–13 · aktualisiert
Biologische Daten auswerten: Tabellen & Diagramme
Du lernst, biologische Tabellen zu prüfen, passende Diagramme zu wählen und Beobachtung, Erklärung und Bewertung zu trennen.
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Kurz gesagt
Biologische Daten wertest du von der Forschungsfrage aus: Prüfe Variablen, Einheiten, Bedingungen und Datenqualität. Wähle dann eine passende Darstellung, beschreibe das Muster und erkläre es erst danach. Beurteile zuletzt Unsicherheit und mögliche andere Ursachen.
Eine Datenauswertung beginnt bei deiner Forschungsfrage: Welche Werte brauchst du, und wie wurden sie erhoben? Prüfe und ordne die Daten, bevor du eine Darstellung wählst. Beschreibe dann das Muster, suche mögliche biologische Erklärungen und beurteile, wie weit der Schluss reicht. Das gilt für Versuche ebenso wie für Umwelt- und Verhaltensbeobachtungen.
Deine Lernziele
Hake ab, was du schon kannst. Löst du alle Aufgaben eines Abschnitts, hakt Mela das Ziel für dich ab.
4 Abschnitte
Dieselben Daten können je nach Forschungsfrage anders geordnet und dargestellt werden. Frage zuerst, was du vergleichen oder erkennen willst. Danach wählst du eine Analysemethode, sammelst und prüfst Daten, stellst sie dar, untersuchst Muster und benennst bei der Interpretation ihre Grenzen. Beobachtungen einer Tierart in verschiedenen Lebensräumen beantworten eine andere Frage als ihre Beobachtungen im Jahresverlauf.
Definition
Biologische Datenanalyse
Biologische Datenanalyse sammelt, ordnet, verarbeitet, stellt dar und interpretiert Daten aus Beobachtungen oder Untersuchungen, um begründete Muster zu erkennen.
Beispiel: Zwei Fragen an dieselben Beobachtungen
- 1Frage nach dem Ort: In welchen Lebensräumen wurde eine Tierart beobachtet? Ordne die Fälle nach Lebensraum.
- 2Frage nach der Zeit: Wie ändert sich die Zahl der Beobachtungen im Jahresverlauf? Ordne die Fälle nach Zeitpunkt.
- 3Die passende Darstellung ergibt sich aus der Frage, nicht aus dem Wunsch nach einem auffälligen Bild.
Merke: Lege zuerst die Forschungsfrage fest. Sie bestimmt, welche Daten und Vergleiche wichtig sind.
Teste dich
Kläre zunächst, was untersucht wurde und wofür jede Zeile und Spalte steht. Prüfe Variablen, Einheiten und Bedingungen: Wann, wo und wie wurden Werte erhoben? Achte auf fehlende, doppelte oder möglicherweise fehlerhafte Einträge. Solche Werte werden begründet geprüft, nicht wegen eines unerwünschten Ergebnisses entfernt. Eine Variable ist ein Merkmal mit verschiedenen möglichen Werten. Lebensraum ist eine Kategorie, Temperatur ein Messwert mit Einheit, die Zahl beobachteter Tiere eine Häufigkeit, der Monat ein Zeitpunkt und die Fundstelle ein Ort. Für einen Vergleich müssen die Erhebungsbedingungen ausreichend ähnlich sein.
Definition
Variable
Eine Variable ist ein Merkmal, das verschiedene Werte annehmen kann, etwa Fundort, Temperatur oder Beobachtungszahl.
| Datenart | Beispiel | Frage |
|---|---|---|
| Kategorie | Lebensraum | Welche Gruppen? |
| Messwert | Temperatur | Welche Werte und Einheiten? |
| Häufigkeit | Beobachtungszahl | Wie viele Fälle? |
| Zeitpunkt | Monat | Welcher Verlauf? |
| Ort | Fundstelle | Welche räumliche Häufung? |
Beispiel: Beobachtungszahlen prüfen
- 1Eine Tabelle nennt Lebensräume und dort gezählte Beobachtungen.
- 2Zuerst wird geklärt, ob die Orte nach derselben Suchdauer und Suchweise erfasst wurden.
- 3Erst dann ist ein Unterschied der Zahlen sinnvoll vergleichbar.
Teste dich
Ein Diagramm kann Muster sichtbar machen oder verdecken. Für Messwertverteilungen passen Histogramm oder Dichteplot; für den Zusammenhang zweier Messgrößen ein Streudiagramm; für zeitliche Verläufe eine Linien- oder Zeitreihendarstellung; für räumliche Häufungen eine Karte; für Gruppenvergleiche eine Punkt- oder Balkendarstellung. Die Wahl hängt auch von Erhebung und Forschungsfrage ab. Eine Kennzahl allein zeigt die Verteilung nicht. Zwei Datensätze mit ähnlichen Kennzahlen können verschiedene Ausreißer oder Verläufe haben.
| Frage | Darstellung | Sichtbar |
|---|---|---|
| Verteilung? | Histogramm | Form und Streuung |
| Zwei Messgrößen? | Streudiagramm | Gemeinsames Muster |
| Verlauf? | Liniendiagramm | Änderung über Zeit |
| Ort? | Karte | Räumliche Häufung |
| Gruppen? | Punkt- oder Balkendiagramm | Unterschiede |
Beispiel: John Snows Karte von 1854
- 1John Snow trug beim Londoner Choleraausbruch von 1854 Wohnorte von Erkrankten auf einer Karte ein. Fälle häuften sich um die Broad-Street-Pumpe.
- 2Unter den Beschäftigten einer nahe gelegenen Brauerei traten keine Cholerafälle auf. Sie hatten Zugang zu einem eigenen Brunnen.
- 3Die Karte war ein Analysewerkzeug: Das räumliche Muster stützte die Vermutung eines Zusammenhangs mit belastetem Wasser. Snow prüfte zusätzlich, wo Erkrankte ihr Wasser bezogen.
Teste dich
Beschreibe zuerst nur Sichtbares: Größen, Einheiten, Anstieg, Rückgang, Häufung, Unterschiede und Ausreißer. Erkläre danach ein Muster mit einer biologischen Hypothese; kennzeichne diese als Deutung, solange die Daten die Ursache nicht eindeutig zeigen. Bewerte zuletzt Datenqualität, Vergleichbarkeit, Stichprobe, Messunsicherheit, Störvariablen und alternative Erklärungen. Auswahl, Achsenskalierung und Zusammenfassung beeinflussen, was ein Diagramm sichtbar macht. Ein statistischer Test muss zu Frage und Datenart passen.
Messunsicherheit begrenzt die Genauigkeit einer Messung; sie macht die Messung nicht wertlos. Große Datensätze können Software wie R oder Python zum Ordnen, Berechnen und Zeichnen brauchen. Die Software entscheidet jedoch nicht, ob Methode und biologischer Schluss passen. Auch eine räumliche Häufung wie bei Snows Karte liefert zunächst ein Indiz. Eine Karte allein prüft nicht alle möglichen Ursachen.
Beispiel: Die Cholera-Karte in drei Schritten
- 1Beschreibung: Auf Snows Karte häuften sich die Fälle um eine Pumpe; im nahe gelegenen Brauereibereich fehlten erfasste Fälle.
- 2Erklärung: Das Muster passte zu der Vermutung, dass belastetes Wasser eine Rolle spielte.
- 3Bewertung: Die Karte war ein Indiz. Zusätzliche Angaben zum Wasserbezug waren nötig, um die Vermutung besser zu prüfen.
Definition
Messunsicherheit
Messunsicherheit bezeichnet eine Grenze der Messgenauigkeit. Sie muss bei kleinen Unterschieden berücksichtigt werden.
Merke: Schreibe erst, was die Daten zeigen; nenne danach mögliche Erklärungen und schließlich die Grenzen des Schlusses.
Teste dich
Alles auf einen Blick
Biologische Daten auswerten
Frage
Ziel der Auswertung vorab klären
Tabelle
Variablen, Einheiten und Bedingungen prüfen
Qualität
Fehlende oder fehlerhafte Einträge begründet behandeln
Darstellung
Datenart und Frage bestimmen das Diagramm
Deutung
Muster vor Ursache beschreiben
Grenze
Stichprobe, Messunsicherheit und Alternativen prüfen
Musteraufgabe · Schritt für Schritt
Beobachtungszahlen nach Monaten auswerten
- 1Frage: Wie verändert sich die Zahl erfasster Tiere im Jahresverlauf?
- 2Prüfe für jeden Monat Suchaufwand, Methode, fehlende Einträge und Einheit der Zählung.
- 3Ordne die Monate zeitlich und zeichne die erfassten Zahlen als Zeitverlauf.
- 4Beschreibe Anstieg oder Rückgang. Eine biologische Ursache wird erst nach Prüfung der Erhebung und möglicher Störgrößen vorgeschlagen.
Fehler finden
Beobachtungen zweier Lebensräume In einer Zeile steckt ein Fehler. Tippe sie an.
Fehler in Zeile 4Richtig: Die Daten zeigen einen Unterschied der erfassten Zahlen. Eine Vorliebe und Licht als Ursache sind daraus allein nicht bewiesen.
Lückentext
Wähl in jeder Lücke das passende Wort und prüf dann deine Antworten.
Vor dem Diagramm steht die . Eine sichtbare Veränderung wird zuerst . Für eine Ursache prüfst du auch .
Karteikasten
Erst selbst überlegen, dann umdrehen.
Übung mit Feedback