In diesem Video geht es um die Basiskonzepte, die es in der Biologie gibt. Vermutlich beschäftigt ihr euch im Unterricht wahrscheinlich zu Beginn des Schuljahres, oft auch direkt in den ersten Biologiestunden überhaupt mit den Basiskonzepten. Und genau das ist auch klug - weil egal, welche biologischen Sachverhalte ihr im Unterricht beschreiben oder erklären möchtet - sie lassen sich immer in Form von Basiskonzepten strukturieren.
Die von der Kultusministerkonferenz verabschiedeten Bildungsstandards im Fach Biologie beinhalten folgende fünf Basiskonzepte:
- Struktur und Funktion
- Stoff- und Energieumwandlung
- Information und Kommunikation
- Steuerung und Regelung
- Individuelle und evolutionäre Entwicklung
Ihr wisst, dass die Biologie die Wissenschaft vom Lebendigen ist. Organismen sind offene Systeme, d.h. sie tauschen Stoffe und Energie mit ihrer Umgebung aus. Egal, ob Tiere oder Pflanzen, Vielzeller oder Einzeller: Sie alle kommunizieren mit ihrer Umwelt - nicht selten auch durch bestimmte Stoffe, die sie sezernieren - ausscheiden. Außerdem sind Lebewesen zur Selbstregulation befähigt und einem Wandel unterworfen - sie wandeln sich im Laufe ihres Lebens individuell, entwickeln sich aber auch in geologisch sehr langen Zeiträumen evolutionär.
Weil dieses Video eher als Übersichtsvideo zu den Basiskonzepten gedacht ist, werden nachfolgend zwar alle fünf Konzepte vorgestellt - allerdings nur recht kurz.
Das Basiskonzept Struktur & Funktion:
Warum ist eine Wirbelsäule eigentlich doppelt S-förmig aufgebaut? Und warum sind unsere roten Blutkörperchen, die Erythrozyten, scheibenförmig aufgebaut? Der Aufbau einer Struktur ist niemals willkürlich. Die Struktur erfüllt immer auch eine Funktion. Und die Funktion einer Struktur wird wiederum durch den Aufbau determiniert. Durch die S-Form der Wirbelsäule ist sie elastisch und sorgt dafür, dass Erschütterungen gedämpft werden. Die bikonkave Form von Erythrozyten erlaubt es ihnen, Sauerstoff sehr effektiv aufzunehmen und die Fähigkeit, sich zu verformen, erlaubt es ihnen, auch kleinste Kapillaren zu durchqueren.
Wie ihr seht, ist der enge Zusammenhang von einer Struktur und ihrer Funktion auf den verschiedensten Systemebenen wirksam - er gilt für Moleküle ebenso wie für komplexe Organe. Innerhalb dieses Basiskonzeptes existieren weitere, wesentliche Prinzipien, z.B. Kompartimentierung, Schlüssel-Schloss-Prinzip, das Prinzip der Oberflächenvergrößerung sowie das Gegenspieler- oder Gegenstromprinzip. Je nach Schulbuch werden manche dieser Prinzipien als eigene Basiskonzepte aufgeführt - ich finde die Zuordnung zum Basiskonzept Struktur und Funktion sinnvoller, weil all diese Prinzipien einen Struktur-Funktionszusammenhang unterliegen. Die Struktur des Dünndarms, stark gefaltet zu sein und damit seine Oberfläche stark zu vergrößern, trägt zu einer sehr effizienten Nährstoffaufnahme bei - Nährstoffe können sehr effizient resorbiert und damit dem Körper wieder zugeführt werden.
Das Basiskonzept Stoff- und Energieumwandlung
Wie bereits erwähnt, sind biologische Systeme „offene Systeme“ - das heißt, sie stehen im stetigen Austausch mit ihrer Umwelt. Organismen benötigen die Zufuhr von Energie, um überleben zu können. Pflanzen beziehen ihre Energie von der Solarstrahlung der Sonne. Die in der Solarstrahlung der Sonne steckende Energie wird von den Pflanzen aufgenommen und in einem Prozess, den man als Fotosynthese bezeichnet, genutzt, um lebensnotwendige organische Stoffe, vor allem Glucose, zu bilden. Organismen nehmen Stoffe aus ihrer Umwelt auf, wandeln sie energetisch um, und scheiden Stoffe auch wieder aus. Wir Menschen beziehen unsere Energie über unsere aufgenommene Nahrung - stehen dabei also mit unserer Umwelt im Stoffaustausch. Und weil wir die Energie, die wir über unsere Nahrung aufnehmen, nicht direkt nutzen können, wandeln wir sie z.B. um - nur eins von vielen Beispielen, bei denen Stoffe und Energie umgewandelt werden. Auch innerhalb dieses Basiskonzeptes gibt es charakteristische Prinzipien wie z.B. Fließgleichgewicht, Stoffkreislauf, energetische Kopplung und Wirkungsgrad - bei Interesse gerne mehr dazu.
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