Energiefluss | Biologie Sek II | Ökologie
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Transkript (automatisch erstellt)

0:01 hallo durch sicherlich schon mal davon gehört dass lebewesen energie benötigen um existieren zu können oder
0:09 tiere benötigen energie beispielsweise für das schlagen des herzens zum denken für die atmung oder auch für die
0:16 reproduktion auch für bewegungsabläufe wird energie benötigt obwohl pflanzen sich nicht bewegen können benötigen auch
0:25 sie energie zum beispiel für das wachstum oder zum transport von wasser und
0:31 mineralien durch die zellmembran doch woher beziehen die lebewesen ihrer energie viele menschen denken und dass
0:42 es im ökosystem einen energiekreislauf gebe die energie also immer wieder recycelt werden kann
0:47 sie meinen dass sobald ein tier stirbt die energie in die umgebung gelangt und wiederverwendet werden kann
0:53 das ist jedoch grundlegend falsch stoffe wie kohlenstoff können immer wieder recycelt werden
0:58 es gibt daher zum beispiel den kohlenstoffkreislauf im ökosystem energie ist jedoch kein stoff in diesem
1:05 video wirst du lernen dass es im ökosystem keinen energiekreislauf sondern stets einen energiefluss gibt
1:11 der in eine richtung verläuft der energiefluss beschreibt den weg der energie in einem ökosystem von der sonne
1:18 über die pflanzen und über alle weiteren lebewesen doch bevor wir den energiefluss im
1:25 ökosystem genauer betrachten sollten wir einige grundlegende energetische prinzipien betrachten ohne diese
1:32 prinzipien ist einverständnis des energieflusses nur schwer möglich energie kann in unterschiedlichen formen
1:38 gespeichert und übertragen werden es gibt viele verschiedene energieformen für die biologie sind folgende form
1:44 besonders relevant die chemische energie die bewegungsenergie die lichtenergie und die wärmeenergie die chemische
1:53 gespeicherte energie spiel für biologische prozesse aller lebewesen eine zentrale rolle
1:59 sie wird durch bestimmte chemische eigenschaften den stoffen gespeichert für lebewesen sind nährstoffe bedeutende
2:05 chemische energieträger das sind für pflanzen und tiere kohlenhydrate fette und eiweiße
2:13 mineralien und vitamine sind für lebewesen zwar auch wichtig sie sind aber keine energiequelle der wichtigste
2:20 chemische energie speicherte lebewesen ist atp also adenosintriphosphat bei der pyrolyse von atp wird energie frei
2:29 gegeben die wissenschaftler bezeichnen diesen stoff oftmals als die universellen energieträger aller
2:34 lebenden zellen ohne atp wäre also kein leben möglich bewegungsenergie ist die energie die ein
2:42 körper aufgrund seiner bewegung besitzt licht wie beispielsweise das licht der sonne besitzt lichtenergie
2:49 wärme energie ist die energie denen der ungeordneten bewegung der atome oder moleküle eines stoffes gespeichert ist
2:58 energie kann von einer energieform in eine andere energie form umgewandelt werden
3:02 pflanzen können beispielsweise lichtenergie in chemische energie und wärme energie umwandeln
3:07 dabei wird die energie der sonne auf die pflanze übertragen tiere können beispielsweise die
3:14 chemische energie der nährstoffe in bewegungsenergie und wärme energie umwandeln
3:19 dabei wird die energie der nährstoffe auf das tier übertragen viele schüler sind der meinung dass
3:25 energie verloren gehen kann oder hergestellt werden kann in der alltagssprache sagen wir zum
3:31 beispiel das energie beim sport verbraucht wird oder dass ein kraftwerk energie erzeugt in wirklichkeit wird
3:38 dabei aber nur energie von einer energieform in eine andere energieform umgewandelt beim joggen beispielsweise
3:44 wird chemische energie der nährstoffe in bewegungsenergie und wärmeenergie umgewandelt energie kann niemals
3:51 hergestellt verbraucht oder verloren gehen energie bleibt stets erhalten dies ist
3:56 ein fundamentaler satz der physik an dem nichts zu rütteln ist man nennt ihn auch den energie
4:01 erhaltungssatzung oder den ersten hauptsatz der thermodynamik die energiemenge des universums bleibt
4:08 also stets konstant nach diesem satz sollte es organismen doch möglich sein ihre energie wieder
4:14 und wieder zu verwenden oder energie kann ja nicht verloren gehen dann könntest du ja immer weiter sport
4:20 treiben so ist es aber nicht energie kann nämlich entwertet werden
4:25 dies besagt der zweite hauptsatz der thermodynamik er besagt dass bei jeder
4:30 energieumwandlung stets ein teil in wärmeenergie umgewandelt wird wärme energie ist eine sehr ungeordnete wenig
4:37 nutzbare energie diese energie kann nicht wieder zurück umgewandelt werden sie kann also nicht
4:43 recycelt werden man spricht davon dass energie entwertet wurde organismen können energie also
4:50 nicht immer wieder verwenden weil jeder umwandlung ein teil der energie entwertet wird
4:54 wenn du also sport machst wird energie die in deinem körper chemische gespeichert ist in bewegungsenergie
5:00 umgewandelt dabei wird ein teil der energie auch in wärmeenergie umgewandelt wenn dir wird
5:06 warm die energie ist also immer noch da nur nicht in deinem körper sondern außerhalb
5:12 in form von wärme energie diese energie kannst du nicht mehr benutzen
5:16 den zweiten hauptsatz der thermodynamik können wir auch mit hilfe der so genannten entropie formulieren entropie
5:23 ist ein maß für die anordnung eines systems wo der anders entropie ist die menge an nicht nutzbarer ungeordneter
5:29 energie eines systems je größer die entropie desto größer die unordnung wärmeenergie ist eine ungeordnete
5:36 energie sie stellt also ein ruhe entropie dabei jeder umwandlung ein teil der energie in ungeordnete wärmeenergie
5:43 umgewandelt wird nimmt somit auch die entropie also die unordnung eines systems zu wird einem system jedoch
5:50 geordnete energie zugeführt so kann die entropie verringert werden halten wir noch einmal fest energie kann
5:57 in mehreren formen vorliegen sie kann von einem system auf ein anderes übertragen werden
6:02 sie kann von einer form in eine andere form umgewandelt werden und sie kann zwar in die erzeugt oder verloren gehen
6:08 aber zu werben energie entwertet und für lebewesen wenig nutzbar werden ordnung kann in einem system nur hergestellt
6:15 werden wenn dem system geordnete energie zugefügt wird da durch diese grund aspekten und
6:21 kennengelernt hast können wir uns jetzt den energiefluss widmen betrachten wir dazu zunächst ein
6:27 ökosystem in diesem fall einen wald organismen und ökosysteme sind geordnete systeme
6:34 das heißt sie bilden hoch komplexe strukturen aus wie du bereits erfahren hast kann die ordnung eines systems nur
6:40 aufrechterhalten werden wenn ständig geordnete energie hinzugefügt wird wie schaffen es ökosysteme und
6:46 organismen also geordnete strukturen auszubilden ökosysteme sind keine geschlossenen sondern offene systeme das
6:54 heißt dass sie mit ihrer umgebung sowohl stoffe als auch energie austauschen können ökosysteme nehmen ständig
7:00 nutzbare geordnete energie auf und geben entropie an die umgebung ab erst das ermöglicht es diesem system eine ordnung
7:08 aufzubauen und komplexe strukturen zu bilden geortet der energie ist zb licht energie
7:13 und chemische energie um geordnete energie ist wärmeenergie energie fließt demnach ständig durch die
7:20 ökosysteme unserer welt schauen wir uns nun die prozesse genauer an die an diesem energiefluss beteiligt
7:27 sind die energie die dem ökosystem ständig zugefügt werden muss stammt primär von
7:33 der sonne die gesamte energie für nahezu alle lebenden organismen stand letzten endes von der sonne die sonne spielt die
7:40 grundlegende rolle als direkte oder indirekte energiequelle für die meisten organismen der energiefluss durch ein
7:47 ökosystem beginnt damit dass pflanzen und einige bakterien die lichtenergie der sonne für sich nutzbar machen
7:53 die energie wird von der sonne auf die pflanzen übertragen einige schüler sind der auffassung dass
7:59 pflanzen ihre benötigte energie mit hilfe ihrer wurzeln direkt aus dem boden oder aus wasser aufnehmen
8:04 diese vorstellung ist falsch da pflanzen zwei mineralstoffe und wasser aus dem boden aufnehmen
8:09 diese stoffe jedoch nicht energetisch nutzbar sind pflanzen können sich ihre energetisch
8:15 nutzbare nährstoffe aus wasser und kohlenstoffdioxid selber herstellen pflanzen nehmen bei diesem prozess
8:21 energiearme stoffe nämlich kohlenstoffdioxid und wasser auf und wandeln sie unter energetischer nutzung
8:27 der lichtenergie in energiereiche kohlenhydrate und sauerstoff um dabei wird die lichtenergie in chemische
8:32 energie umgewandelt und in den kohlenhydraten gespeichert die kohlenhydrate nutzt die pflanze als
8:38 nährstoffe dieser prozess wird als photosynthese bezeichnet solche organismen die ihre
8:44 nährstoffe selbst synthetisieren können werden als auto traf also selbst ernähren bezeichnet die chemische
8:51 energie die nun in den kohlenhydraten in der pflanze gespeichert ist muss nun für stoffwechselvorgänge der pflanze nutzbar
8:57 gemacht werden dieser prozess wird als reparation oder zellatmung bezeichnet
9:02 vielleicht kennst du diesen prozess bereits von tieren oder vom menschen viele menschen glauben pflanzen würden
9:08 keine zellatmung betreiben auch pflanzen betreiben sie jedoch denn solange die energie nur in gespeicherte
9:14 form vorliegt ist sie für die pflanzen wenig sinnvoll bei der zellatmung werden energiereiche
9:19 organische stoffe wie beispielsweise die kohlenhydrate abgebaut dazu benötigt die pflanze sauerstoff die
9:26 kohlenhydrate und der sauerstoff werden während der zellatmung zu wasser und kohlenstoffdioxid abgebaut
9:31 durch diesen abbau wird energie frei gegeben diese energie wird dann auf atp übertragen das atp verdankt die nötige
9:39 energie für alle erdenklichen lebensvorgänge der pflanze fassen wir noch einmal zusammen
9:45 die photosynthese ist der prozess bei dem die lichtenergie der sonne durch auto trophy organismen in chemische
9:52 energie umgewandelt wird und in nährstoffe gespeichert wird die in diesen kohlenhydraten
9:56 gespeicherte chemische energie die den pflanzen dann als energie für die zellatmung und kann somit für
10:02 stoffwechselprozesse genutzt werden bei jeder umwandlung von energie mit ein teil der energie in wärme energie
10:08 umgewandelt du erinnerst dich das war der zweite hauptsatz der thermodynamik die
10:14 restauration und die stoffwechselprozesse der pflanze führen also zur umwandlung eines teils der
10:19 energie in wärme energie diese wird von der pflanze an die umgebung abgegeben das r steht für
10:27 respiratorische wärme energie für ihren stoffwechsel verwenden pflanzen etwa die hälfte der gespeicherten energie
10:34 die andere hälfte wird für den aufbau von biomasse genutzt und somit chemischen der pflanzlichen biomasse
10:40 gespeichert schauen wir uns nun an woher tiere ihre energie beziehen einige leute haben die vorstellung dass
10:49 auch tiere oder menschen die lichtenergie der sonne aufnehmen und nutzen können dies ist jedoch falsch
10:54 tiere haben gar nicht die strukturen die für das betreiben von photosynthese notwendig sind die tiere können ihre
11:01 nährstoffe also nicht wie pflanzen mit hilfe der lichtenergie selbst herstellen vielmehr müssen sie durch ihre ernährung
11:08 nährstoffe aufnehmen die sie dann energetisch nutzen können pflanzenfresser wie der hase ernähren
11:15 sich von pflanzen fleischfressende tiere wie der fuchs ernähren sich wiederum von anderen tieren wie beispielsweise diesem
11:22 hasen man nennt diese ernährungsweise hätte rot-rot wurde auf deutsch fremd
11:27 annähernd betrachtet beispielsweise einmal den hasen durch die nahrungsaufnahme und die
11:33 verdauung nimmt der pflanzliche biomasse in seinem körper auf einige schüler haben oft die falsche vorstellung dass
11:39 energie direkt durch die verdauung bereitgestellt wird die verdauung liefert aber noch keine energie auch
11:46 tiere müssen die pflanzen überall im körper regulation betreiben um die chemische gespeicherte energie der
11:51 nährstoffe auf atp zu übertragen so kann der hase die in den pflanzmaterial gespeicherte chemische
11:57 energie für seine lebens vor gerne nutzen und sich zum beispiel fortbewegen die chemische energie der kohlenhydrate
12:04 wird dabei im mechanische bewegungsenergie umgewandelt war all diese branagh die umwandlung wird ein
12:10 teil der energie natürlich wie immer in respiratorische wärmeenergie umgewandelt die energie wurde also entwertet und
12:17 wird an die umgebung abgegeben die umwandlung der energie in wärme energie ist für den hasen jedoch kein
12:23 verlust sondern von großem nutzen nur dadurch kann er seine körpertemperatur aufrecht erhalten einen teil der
12:30 aufgenommen pflanzennahrung weiterhin für die produktion von körpereigene substanz nutzen
12:36 der hase nimmt an masse zu tiere speichern aufgenommene energie hauptsächlich im fettgewebe
12:43 organismen eines ökosystems lassen sich nach ihrer wichtigsten energiequelle unterscheiden
12:48 in einer sogenannten trophy stufe werden alle lebewesen zusammengefasst die eine vergleichbare ernährungsweise besitzen
12:55 produzenten kennst du bereits das sind alle photosynthese betreibenden organismen also hauptsächlich pflanzen
13:02 sie können die energie der sonne nutzen und in energiereichen organischen verbindungen speichern
13:07 sie produzieren also nährstoffe primär konsumenten sind pflanzenfresser oder auch herbe wurden genannt die sich von
13:15 pflanzlicher biomasse ernähren sie nehmen durch ihre ernährung pflanzliche nährstoffe auf und können
13:20 die darin gespeicherte chemische energie durch zellatmung nutzen primär konsumenten werden von sekundär
13:26 konsumenten wie beispielsweise dem fuchsie gefressen sekundär konsumenten ernähren sich also von der biomasse der
13:33 primär konsumenten und können die darin enthaltene chemische energie zu einem gewissen grad für sich nutzbar machen
13:39 herziger konsumenten ernähren sich wiederum von diesen sekundär konsumenten so frisst der wolf beispielsweise den
13:46 fuß fassen wir einmal zusammen und schauen uns den energiefluss bis hierhin an die sonne ist der startpunkt des
13:53 energieflusses durch die photosynthese wird die lichtenergie der sonne auf kohlenhydrate pflanzen übertragen und
13:59 dabei in chemische energie umgewandelt pflanzen nutzen die energie für stoffwechselvorgänge und geben
14:05 respiratorische wärmeenergie ab außerdem bauen sie eigene biomasse auf primär konsumenten ernähren sich von
14:13 pflanzlicher biomasse in der die energie der sonne chemische gespeichert ist sie nutzen die darin gespeicherte
14:19 energie für stoffwechselvorgänge dabei entsteht respiratorische wärme energie die an die umgebung abgegeben wird
14:26 die sekundär konsumenten wiederum ernähren sich von der prima konsumenten und die tertia konsumenten von den
14:32 sekundär konsumenten auch sie geben respiratorische wärmeenergie ab die biomasse und die darin gespeicherte
14:39 energie wird also von einer trophy stufe zur nächsten übertragen wie du siehst stammt letztlich die
14:45 gesamte energie für alle organismen indirekt von der sonne die lichtenergie der sonne muss jedoch
14:51 zunächst durch die pflanzen in chemische energie umgewandelt werden du siehst die pflanzen sind der
14:57 knackpunkt des energieflusses ohne sie könnte die energie der sonne nicht genutzt werden
15:06 aber was passiert eigentlich tippt entweicht sobald der fuchs tot ist die gesamte energie aus seinem körper
15:12 ein totes tier besitzt doch keine energie mehr oder doch in der biomasse des fuchses ist immer noch die chemische
15:20 energie gespeichert energie kann ja auch nicht verloren gehen oder einfach so aus dem fuchs
15:25 entweichen sogenannte desto enten ernähren sich von abgestorbenen organische materialien und ausschaltung
15:31 produkten von jeder trophy stufe gelangt abgestorbene biomasse zu den disponenten auch die des trennten entwerten die
15:39 energie der aufgenommen organische materialien und geben sie als wärmeenergie an die umgebung ab
15:46 was du nun vor dir siehst ist der gesamte energie fluss durch ein ökosystem
15:51 ein knackpunkt hat das ganze aber noch ein großer teil der in der biomasse gespeicherten energie wird auf jeder
15:58 stufe der nahrungskette den der zellatmung in wärmeenergie umgewandelt dabei wird biomasse abgebaut die energie
16:05 wird an die umgebung abgegeben außerdem wird ein teil der biomasse nämlich ausscheidungs produkte und tote
16:12 organismen und die darin gespeicherte chemische energie jeder profi stufe auf die disponenten übertragen
16:18 diese biomasse samt energie wird also nicht auf die nächste stufe übertragen es werden also immer nur ein kleiner
16:25 teil der biomasse und der energie an die nächste trophy stufe übertragen nach einer faustregel stehen der nächst
16:32 höheren profi stufe jeweils nur zehn prozent der energie der vorherigen stufe zur verfügung
16:39 berücksichtigen wird diese tatsache so muss unser energiefluss wie folgt aussehen
16:43 die breite der gelben pfeile stellt die energiemenge da die auf die nächste trophy stufe übertragen wird
16:49 sie werden nach jeder trophy stufe um 90 prozent kleiner dann nur etwa ein zehntel der energie auf die nächste
16:55 stufe übertragen wird wie du also siehst kommt bei den höheren trophy stufen nur eine geringe menge an energie an
17:01 ihnen steht weniger biomasse und somit weniger energie zur verfügung daher kann es auch nicht beliebig viele trophy
17:08 stufen geben da die energie für sie irgendwann nicht mehr ausreichen würde höhere trophy stufen bestehen somit
17:15 meist aus weniger individuen und weniger biomasse als niedrigeres trophy stufen jetzt siehst du den gesamten
17:21 energiefluss vor dir rufen wir uns zum abschluss des videos noch einmal den energie erhaltungssatzung gedächtnis
17:27 energie wird nicht vernichtet und kann nicht hergestellt werden letzten endes wird die gesamte licht
17:33 energie die von den pflanzen aufgenommen wurde irgendwann in wärmeenergie umgewandelt und auf diese weise aus dem
17:39 ökosystem hinaus gelangen die gesamtmenge der sonnenenergie die die erde erreicht wird auch früh oder
17:45 lang entwertet und zu wärme energie und kann nicht recycelt werden energie muss einem ökosystem daher
17:51 ständig durch die sonne hinzugefügt werden am ökosystem gibt es als bilanz also
17:55 keinen energiekreislauf sondern stets einen energiefluss