Nahrungsketten: Wie du Energie bekommst

Das Gras wächst, Hunde laufen und bellen. Vögel singen, vielleicht singst du auch. Du denkst und liest, läufst und gehst zur Schule. Woher aber, glaubst du, bekommen Lebewesen die Energie, um das zu tun, was sie tun? Lass uns damit anfangen, wie Energie in deinem Körper funktioniert. Alles, was du tust, ist eine Kettenreaktion von Ereignissen. Deinen Finger zu bewegen, dich zu kratzen und sogar das Lesen dieser Seite ist das Ergebnis einer Reihe von Abläufen und Prozessen, die ihren Ursprung in deinem Gehirn haben.

"Jedes Lebewesen ist ein Funke Sonnenenergie, eine Kristallperle im Netz des Lebens."



Nimm an, du willst deinen Finger bewegen: Diese Bewegung beginnt mit einer Idee: "Ich möchte meinen Finger bewegen."

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Dein Gehirn sendet nun die Nachricht, deinen Finger zu bewegen. Diese Nachricht wird durch dein Nervensystem weitergeleitet. Sobald die Nachricht deinen Finger erreicht, ziehen sich Strukturen tief im Inneren deiner Muskeln, sogenannte Filamente, zusammen. Durch diese Kontraktion, also das Zusammenziehen der Filamente, bewegt sich dein Finger.

Was aber ermöglicht, dass diese Kette von Ereignissen stattfinden kann? Energie sorgt dafür, dass alles stattfinden kann. Es ist Energie, die die Nachricht von deinem Gehirn zu deinem Finger sendet und ihn bewegt. Dein Körper erhält die Energie durch die Nahrung, die du zu dir nimmst. Nahrung versorgt dich auch mit Mineralien und Vitaminen, die dafür sorgen, dass deine Zellen richtig arbeiten. Dein Verdauungssystem zerlegt die Nahrung, die du isst und trinkst, in kleine Moleküle. Diese werden an jede Zelle deines Körpers transportiert. Lass uns nun schauen, wie dein Frühstück zerlegt wird und von deinem Mund in jede Körperzelle transportiert wird.

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  1. Du beginnst den Tag mit einem gesunden Frühstück, beispielsweise einer Scheibe Toast, einem Ei, ein paar Früchten und einem Glas Milch.
  2. Die Nahrung gelangt in deinen Magen- und Darmtrakt. Dort wird sie in zunehmend kleinere Bestandteile zerlegt, wie zum Beispiel Zucker und andere Moleküle, die deine Zellen brauchen.
  3. Diese Moleküle werden über die Blutbahnen, die deinen Magen- und Darmtrakt durchziehen, aufgenommen und zu deinen Muskelzellen transportiert, wo sie aufgenommen werden.
  4. Zur gleichen Zeit wird dein Blut mit Sauerstoff aus deinen Lungen angereichert und ebenfalls zu deinen Muskelzellen transportiert. So gelangen Sauerstoff und die Moleküle aus der Nahrung in deine Zellen.



Kleine Teile der Nahrung, die du gegessen hast, werden in ein Monosaccharid (Einfachzucker) zerlegt, die sogenannte Glukose. In deinen Zellen wird Energie aus dem Zucker freigesetzt, sobald sich Glukose und Sauerstoff in einer Reaktion verbinden. Während dieser Reaktion entstehen Wasser, Kohlenstoffdioxid und Energie in Form von ATP. Dieser chemische Prozess wird Zellatmung oder auch aerobe Atmung genannt.

Vertiefung

Wusstest du schon?
Das Wort "aerob" bedeutet "mit Sauerstoff". Aerobe Aktivitäten beziehen sich auf Prozesse, bei denen deine Muskeln mit ausreichend Sauerstoff versorgt werden. Falls deine Muskeln nicht genug Sauerstoff bekommen, beziehen sie Energie durch einen Prozess, in dem saure Abfall- bzw. Nebenprodukte entstehen. Diese sauren Abfallprodukte können einen Krampf verursachen!



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Nun weißt du, dass dein Körper Nahrung benötigt, um Energie zu produzieren. Aber woher bekommt deine Nahrung die Energie, die sie an dich abgibt? Erinnern wir uns an das Frühstück und das Ei. Eier stammen von einem Huhn. Um die Eier zu produzieren und legen zu können, benötigte auch das Huhn Energie. Um diese Energie zu bekommen, musste es auch etwas essen. Falls es ein Huhn in Freilandhaltung war, kann es durchaus sein, dass es einen Grashüpfer verspeist hat, der in sein Gehege gesprungen ist. Nachdem das Huhn den Grashüpfer verspeist hat, werden kleine Moleküle und Sauerstoff über dessen Blutkreislauf an seine Zellen geliefert, um Energie in Form von ATP zu gewinnen. Dieser Vorgang verläuft genauso wie der in deinem Körper, über den du gerade etwas gelesen hast.

Vertiefung

Erinnere dich an eine Trainingssituation zurück, in der du dich so stark angestrengt hast, dass du vollkommen außer Atem warst. Beschreibe, wie sich dein Mund, dein Rachen, dein Brustkorb und deine Lunge angefühlt haben. Stelle nun dar, was deiner Meinung nach mit dem Sauerstoff und dem Kohlenstoffdioxid passiert, während es in deinen Körper gelangt und wieder heraus.



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Vertiefung

Wusstest du schon?
Pflanzen absorbieren mit farbigen Pigmenten das Sonnenlicht, von denen das grüne Chlorophyll am häufigsten vorkommt. Einige Algen und Bakterien benutzen hierfür aber auch Pigmente, die blau, rot, braun oder sogar gelb sind!



Das Huhn hat also den Grashüpfer gegessen. Woher aber hat der Grashüpfer die Energie bekommen, um zu leben, zu wachsen oder gar in das Gehege des Huhns zu springen? Auch der Grashüpfer hat etwas gegessen, das voll von Energie war, beispielsweise Gras oder Blätter. Wie du vielleicht feststellst, gibt es keine einfache Antwort auf die Frage "Woher bekommst du die Energie, um deinen Finger zu bewegen?". Diese Energie stammt von dem Ei von dem Huhn, das den Grashüpfer gefressen hat, der wiederum Gras gefressen hat. Allerdings haben wir immer noch keine klare Antwort auf die Frage, da die Geschichte nicht mit dem Gras aufhört. Auch das Gras kann nicht ohne Energie wachsen. Woher bezieht also das Gras seine Energie, die dann an den Grashüpfer weitergegeben wird?

Fotosynthese

Das Gras ist nicht wie du, das Huhn oder der Grashüpfer. Gras kann nichts essen, um die Energie zu bekommen, die es zum Wachsen braucht. Dementsprechend muss es auf andere Weise zu seiner Energie kommen. Gras bezieht seine Energie - genauso wie andere Pflanzen - durch einen Prozess, der Fotosynthese genannt wird. Während der Fotosynthese nutzt eine Pflanze das Sonnenlicht, Wasser und Kohlenstoffdioxid und erzeugt daraus Zucker und Sauerstoff. Jetzt lies den letzten Satz erneut. Und nun lies diesen Satz: Deine Zellen nutzen Zucker und Sauerstoff, um chemische Energie bereitzustellen und erzeugen dabei Kohlenstoffdioxid und Wasser. Wie, glaubst du, stehen diese Prozesse miteinander in Verbindung?

Anmerkung

Was meinst du?
Sicherlich kannst du sagen, dass du die Energie hast, mit deinem Finger zu wackeln, weil die Sonne scheint. Lies noch einmal den Satz von Steve Van Matre: "Jedes Lebewesen ist ein Funke Sonnenenergie, eine Kristallperle im Netz des Lebens."
Was, glaubst du, hat der Autor gedacht, als er diese Zeilen schrieb?



Aufgabe

Ein Theaterstück über Fotosynthese und Zellatmung
Inszeniere ein kleines Theaterstück über Fotosynthese und Zellatmung. Stellt in der Gruppe eine Liste mit möglichen Rollen zusammen. Wichtige Rollen sind "Sonne", "Zucker" und "Kohlenstoffdioxid". Überlege dir weitere, die in den Prozessen der Fotosynthese und der aeroben Atmung (Zellatmung) vorkommen, und schreibe hierfür ein Drehbuch. Baut und gestaltet Schilder, Requisiten oder Kostüme, sodass die Zuschauer nachvollziehen können, wer welche Rolle spielt. Spielt jetzt euer Theaterstück vor!



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Während der Fotosynthese wird die Energie des Sonenlichtes genutzt, um Zucker und Sauerstoff zu herzustellen. Aerobe Atmung (Zellatmung) nutzt Zucker und Sauerstoff, um die Energie des Zuckers als andere chemische Verbindung zu speichern. Fotosynthese ist dementsprechend das Gegenteil von aerober Atmung. Pflanzen produzieren, was Tiere brauchen, und Tiere produzieren, was Pflanzen brauchen. Verfolge diesen Kreislauf, der in Abbildung 2.8 dargestellt ist.

Refexion

Überprüfe dich selbst!

  1. Zu welchen Tageszeiten kommt es in den Pflanzenzellen zur Zellatmung? Begründe deine Meinung.
  2. Können Pflanzen auch im Dunklen Fotosynthese betreiben? Erläutere deine Antwort.
  3. Gib ein Beispiel für Energie, die von einem lebendigen Organismus verwendet wird, aber nicht auf Sonnenenergie zurückgeführt werden kann.



Wir haben diesen Abschnitt eingeleitet, indem wir die Frage gestellt haben, woher du die Energie bekommst, um deinen Finger zu bewegen. Jetzt weißt du: Die Energie, die du für die Bewegung deiner Fingermuskeln brauchst, durchläuft eine lange Kette von Organismen und Ereignissen. Du hast die Energie dadurch erhalten, dass du Nahrung zu dir nimmst, wie zum Beispiel das Ei, das von einem Organismus stammt, der eine Pflanze gegessen hat, die wiederum Sonnenenergie zur Fotosynthese genutzt hat. Ökologen bezeichnen diese Abfolge von Ereignissen als Nahrungskette. Der Begriff Nahrungskette ist eine Beschreibung für den Weg, durch den Energie von der Sonne zu einem Tier gelangt, sodass es sich bewegen, wachsen und sich fortpflanzen kann. Die Nahrungskette in Abbildung 2.9 ist nur eine der möglichen Nahrungsketten, an deren Ende du stehst.

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Aufgabe

Vor langer Zeit haben lebendige Organismen angefangen, das Land zu bewohnen. Was, glaubst du, war zuerst da – Tiere oder Pflanzen? Begründe deine Antwort.



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Vertiefung

Wusstest du schon?
Steinadler sind Verwandte der Weißkopfseeadler. Sie sind in den USA weit verbreitet, am meisten im Westen. Diese Adler bevorzugen weite, offene Gebiete und ernähren sich von kleinen Säugetieren, Schlangen und Aas. Seit 1962 stehen sie unter Artenschutz. Bevor sie unter Artenschutz standen, wurden mehr als 20000 Adler von Schafzüchtern gejagt, die irrtümlicherweise dachten, dass die Adler ihr Vieh angreifen würden. Mittlerweile sind Steinadler vom Aussterben bedroht. Viele sterben durch vergiftete Köder, die gegen Kojoten eingesetzt werden, oder durch Starkstromleitungen.



Aufgabe

Fragen zur Überprüfung

  1. Woher beziehen Zellen ihre Energie?
  2. Welchen Prozess nutzen Pflanzen, um die Energie der Sonne umzuwandeln, und wie läuft er ab?
  3. In welcher Beziehung stehen Zellatmung und Fotosynthese zueinander?
  4. Woher beziehen Pflanzen ihre Energie? Woher Tiere?
  5. Was ist die ursprüngliche Quelle von fast jeder Energie, die von lebendigen Organismen genutzt wird?
  6. Was ist eine Nahrungskette?

Einzelnachweise