GOEK
FHNW
FHNW
3 wichtige Treibhausgase:
1. CO2 (Verbrennung fossiler Brennstoffe, Abholzung)
2. Methan (Landwirtschaft, Abfallbewirtschaftung)
3. Lachgas (Landwirtschaft, Düngung)
Was ist IPCC?
- Intergovernmental panel on climate change
- Weltklimarat
- Wissensstand zu den unterschiedlichen Aspekten des natürlichen und Menschengemachten Klimawandels zusammentragen und bewerten
4 Erkenntnisse des IPCC?
1. Atmosphäre, globale Temperatur in den letzten 100 Jahre um 0.85°C zugenommen
2. Verlangsamter Temperaturanstieg in den letzten 15 Jahren
3. Meeresspiegel seit 1900 um ca. 19 cm angestiegen (Tauprozess von Gletscher und Eis)
4. Aktivitäten der Menschen, Freisetzung von Treibhausgasen
3 Fakten zur Klimaänderung in der Schweiz?
1. Durchschnittlicher Temperaturanstieg seit Messbeginn von ca. 0.12 °C pro Jahr
2. Zunahme von Sommertagen
3. Nullgradgrenze um 350m höher als vor 50 Jahren
Welche sind Auswirkungen des Klimawandels in der Schweiz?
1. Gletscherrückgang (Alpen)
2. Erdrutsche und Felsstürze (Alpen)
3. Hitzebelastung (Städte)
4. Schneeunsicherheit (ganze Schweiz)
5. Hochwasser (ganze Schweiz)
Wobei handelt es sich bei der Tragik der Allmende?
Tragödie des Allgemeinguts:
- die Tragik besteht in dem Umgang des Menschen mit diesen Gütern.
- begrenzter Ressourcen, welche zugleich frei verfügbar sind
- führt zu einer Übernutzung, kann daher geschädigt, ausgelöscht werden
- Güter der Nicht-Ausschließbarkeit (jeder darf es nutzen) und der Rivalität im Konsum
Bsp.
- Dorfwiese im Mittelalter/Übernutzung
- Fische/Überfischung
Welches sind unlimitierte Ressourcen?
Erneuerbare Ressourcen:
- stehen natürlicherweise zur verfügung
- Erneuerungsrate ist grösser als Verbrauch
Bsp. Sonnenlicht, Luft, Wasser
Welches sind limitierte Ressourcen?
Nicht erneuerbare Ressourcen:
- extrem langsames Wachstum
- keine natürliche Vermehrung
- Erneuerungsrate kleiner als Verbrauch
Bsp. Fossile Brennstoffe, Gold, Silber
Welches sind natürliche Ressourcen ohne exklusive Verfügungsrechte?
- Überfischung in Ozeanen
- Jagen von Wildtieren
- Abholzung von Regenwald
- Luftverschmutzung
Mögliche Lösungsansätze zur Behebung der Tragik der Allmende? (strukturelle und individuelle Ebene)
auf individueller Ebene:
- Wissen über Zustand der Ressource
- Kommunikation, Appelle
- Gruppenzusammenhalt
auf struktureller Ebene:
- Privatisierung
- Kosten für Zugang zur Ressource
- Regulation, Selbstverwaltung
Welches sind Lösungsansätze von Elior Ostrom?
- klar definierte Grenzen, wirksamer Ausschluss von Nichtberechtigten
- Kongruenz, den lokalen Bedingungen anpassen
- Überwachung
- Gemeinschaftliche Entscheidungen
- Konfliktlösungen
- Sanktionsmöglichkeiten bei Regelverstössen
Was bedeutet Bionik?
Biologie + Technik
Naturphänomene auf Technik übertragen, Nutzung des Potentials der Evolution
Wichtige Ereignisse in der Bionik? (6)
- Leonardo Da Vinci, erster Bioniker (Vogelflug → Fluggeräte, Flug misslingt)
- Hezarfen Ahmed Çelebi (Vogelflug → Fluggerät, 3 km Gleitschirmflug)
- Otto Lilienthal (Storchenflügel → Fluggerät, Flug gelingt)
- Raoul Francé (Salzstreuer) 1920
- Georges de Mestral (Klettverschluss) 1948
- "bionics" Kongress in Ohio 1960
- Bioniker-Kongress in Deutschland 1993
- etabliertes Forschungsgebiet mit Studiengängen
Vorbilder der Natur beim Fliegen?
- Haihaut (Widerstandsreduktion)
- Löwenzahn (Fallschirm)
- Libelle (Rotor)
Vorbilder der Natur beim Bauen?
- Paradisvogelblume (Sonnenschutz- auf un zu klappen)
- Baum, Wurzel (Leichtbauverfahren, Materialausnutzung)
- Spinnennetz (Konstruktionen)
- Eisbärfell (Wärmedämmung)
Vorbilder der Natur beim Schwimmen?
- Hai
- Enten (Schwimmfüsse = Schwimmflosse)
Vorbilder der Natur beim Fahren?
- Fledermaus (Entfernungsmessung)
- Spitzmaus (Tasthaare)
Bestimmte Eigenschaften von Tieren zur Technik?
- Haischuppen = Badeanzug
- Spinnennetz = Fischfang
- Fledermäuse = Blinde Menschen "Sehen mit den Ohren"
- Storchschnabel = Piinzette
- Schlange = Wärmebildkamera
- Gecko = Haftung am Untergrund
Bestimmte Eigenschaften von Pflanzen zur Technik?
- Lotusblatt, Frauenmantel = Antihaftbeschichtung, Selbstreinigend
- Klette = Klettverschluss
- Pilzen (Gefechte aus Pilzfäden) = Verkehrsplanung
- Fotosynthese = Solarzelle
Fachgebiete zur Bionik?
- Biologie
- Architektur
- Physik
- Chemie
- Design
- Management
Was ist Fotosynthese?
Aufbau energiereicherer organischer Stoffe aus energiearmen anorganischen Stoffen (CO2, H2O) mithilfe von Lichtenergie.
Was ist eine Gärung?
Energie liefernder Stoffwechselvorgang, der unter Sauerstoffausschluss erfolgt.
Formel Fotosynthese
6 CO2 + 6 H2o + Sonnenlicht = C6H12O6 + 6 O2
Vorgang Fotosynthese?
1. Absorption von Licht durch Chlorophylle
2. Lichtreaktion (Lichtenergie zu chemischer Energie)
3. Calvin-Zyklus (Reduktion von CO2 und Aufbau von Zucker)
Relevanz der Fotosynthese?
- Liefert Nahrung, Energie und Sauerstoff für alle Lebewesen
- Ist Grundlage aller heterotrophen Organismen
- Die Ausgangsbausteine für die meisten Stoffwechselreaktionen werden durch die Fotosynthese bereit gestellt.
Was ist eine Atmungskette?
- Kontrollierte Reduktion von Sauerstoff zu Wasser H2 + 1/2 O2 ==> H2O
- Aufbau eines Protonengradienten, welcher zur Synthese von ATP genutzt wird.
Was ist eine Zellatmung?
Vollständiger Abbau organischer Stoffe in der Zelle zur Deckung des Energiebedarfs, mit Hilfe von
Sauerstoff
Was ist eine ATP-Synthase?
- regeneriert verbrauchtes ATP
- angetrieben durch einen Protonengradient
Was ist ein Protonengradient? Wozu?
- Protonengradienten entstehen beim Transport von Elektronen in Biomembranen bei der Fotosynthese und der Atmungskette.
- werden zur ATP-Bildung genutzt
Was ist ATP?
- Adenosintriphosphat
- Energieträger
- Universelle Energiewährung im Körper
- Grundlage Energiestoffwechsel
Wie entsteht ATP?
ATP bildet sich aus der Verbindung von ADP und Phosphat.
Was macht das ATP?
- Energiebereitstellung: Kopplung zwischen dem Abbau der Glukose
- Energieverbrauch: Kopplung zwischen dem Aufbau eines Proteinmoleküls
Formel einer aeroben Energiegewinnung?
Traubenzucker + Sauerstoff → Wasser + Kohlendioxid + Energie
Formel einer anaeroben Energiegewinnung?
ATP + H2O → ADP + P + Energie
Unterschied anaerob und aerober Atmung?
- aerobe Energiegewinnung benötigt mehr ATP
- aerobe Energiegewinnung benötigt Sauerstoff
- anaerobe Energiegewinnung ist schneller
Ablauf aeroben Energiegewinnung
1. Hydrolyse
2. Glykolyse
3. bis 5. Pyruvat C3 wird im Mitochondrium mit O2 zu ATP, CO2 und H2O umgewandelt
Was ist eine Systemanalyse?
- Untersuchung eines Systems
- Aussage über Entwicklung und Verhalten in bestimmten Szenarien
Was ist ein System?
- Zusammenhang von Elementen, deren Beziehung quantitativ und qualitativ intensiver als zu anderen Elementen ist
Was ist eine Systemgrenze?
- trennt das System von der Umwelt
- thematische, zeitliche, räumliche Abgrenzung
Was ist ein Systembild?
- grafische Synthese der Kenntnisse über das System
- Elemente = Kästchen
- Beeinflussung = Pfeile
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Cartes-fiches
Was ist Fotosynthese?
Aufbau energiereicherer organischer Stoffe aus energiearmen anorganischen Stoffen (CO2, H2O) mithilfe von Lichtenergie.
Was ist eine Gärung?
Energie liefernder Stoffwechselvorgang, der unter Sauerstoffausschluss erfolgt.
Formel Fotosynthese
6 CO2 + 6 H2o + Sonnenlicht = C6H12O6 + 6 O2
Vorgang Fotosynthese?
1. Absorption von Licht durch Chlorophylle
2. Lichtreaktion (Lichtenergie zu chemischer Energie)
3. Calvin-Zyklus (Reduktion von CO2 und Aufbau von Zucker)
Relevanz der Fotosynthese?
- Liefert Nahrung, Energie und Sauerstoff für alle Lebewesen
- Ist Grundlage aller heterotrophen Organismen
- Die Ausgangsbausteine für die meisten Stoffwechselreaktionen werden durch die Fotosynthese bereit gestellt.
Was ist eine Atmungskette?
- Kontrollierte Reduktion von Sauerstoff zu Wasser H2 + 1/2 O2 ==> H2O
- Aufbau eines Protonengradienten, welcher zur Synthese von ATP genutzt wird.
Was ist eine Zellatmung?
Vollständiger Abbau organischer Stoffe in der Zelle zur Deckung des Energiebedarfs, mit Hilfe von
Sauerstoff
Was ist eine ATP-Synthase?
- regeneriert verbrauchtes ATP
- angetrieben durch einen Protonengradient
Was ist ein Protonengradient? Wozu?
- Protonengradienten entstehen beim Transport von Elektronen in Biomembranen bei der Fotosynthese und der Atmungskette.
- werden zur ATP-Bildung genutzt
Was ist ATP?
- Adenosintriphosphat
- Energieträger
- Universelle Energiewährung im Körper
- Grundlage Energiestoffwechsel
Wie entsteht ATP?
ATP bildet sich aus der Verbindung von ADP und Phosphat.
Was macht das ATP?
- Energiebereitstellung: Kopplung zwischen dem Abbau der Glukose
- Energieverbrauch: Kopplung zwischen dem Aufbau eines Proteinmoleküls
Formel einer aeroben Energiegewinnung?
Traubenzucker + Sauerstoff → Wasser + Kohlendioxid + Energie
Formel einer anaeroben Energiegewinnung?
ATP + H2O → ADP + P + Energie
Unterschied anaerob und aerober Atmung?
- aerobe Energiegewinnung benötigt mehr ATP
- aerobe Energiegewinnung benötigt Sauerstoff
- anaerobe Energiegewinnung ist schneller
Ablauf aeroben Energiegewinnung
1. Hydrolyse
2. Glykolyse
3. bis 5. Pyruvat C3 wird im Mitochondrium mit O2 zu ATP, CO2 und H2O umgewandelt
Was ist eine Systemanalyse?
- Untersuchung eines Systems
- Aussage über Entwicklung und Verhalten in bestimmten Szenarien
Was ist ein System?
- Zusammenhang von Elementen, deren Beziehung quantitativ und qualitativ intensiver als zu anderen Elementen ist
Was ist eine Systemgrenze?
- trennt das System von der Umwelt
- thematische, zeitliche, räumliche Abgrenzung
Was ist ein Systembild?
- grafische Synthese der Kenntnisse über das System
- Elemente = Kästchen
- Beeinflussung = Pfeile
Was sind Systemelemente?
- Teile eines Systems
- logischer Zusammenhang
- stehen miteinander in Wirkungsbeziehung
- Bsp. Funktionen, Gegenstände, soziale Gruppen
Was ist eine Wirkungskette?
Bsp. Meer, Luft, Huhn, Queksilber, Fisch, Mais, Gift, Insekten,Fisch, Vogel, Käfer
Was ist ein Wirkungsgefüge?
Zusammenwirken von Elementen und Komponenten
Was ist ein Wirkungsdiagramm?
- Macht Wirkungsketten und Rückkopplungen sichtbar
- Wirkungen = + (verstärkende Beziehung) und - (abschwächende Beziehung)
Was ist eine negative Rückkopplung?
- Rückwirkung hemmt Wirkung (je mehr desto weniger / je weniger desto mehr)
- führt zur selbstregulation eines Systems
- Systeme halten sich dadurch im Gleichgewicht
- Grundprinzip aller Regelkreise
Was ist eine positive Rückkopplung?
- Wirkung und Rückwirkung verstärken sich im regelkreis
- nötig um im System, Dinge zum Laufen zu bringen
- muss negativer Rückkopplung gehorchen, sonst entstehen unkontrollierbare Teufelskreise
Kohlenstoff Kreislauf mit allen wichtigen Vorgängen:
C-Kreislauf
Welches sind natürliche Quelle im C-Kreislauf ?
Abgabe von Kohlenstoff durch:
- Atmung
- Verbrennung
- Verwesung von Biomasse
- Weltmeere
Welches sind anthropogene (durch Menschen hervorgerufen) Quellen im C-Kreislauf?
Abgabe von Kohlenstoff durch:
- Landnutzungsänderungen
- Waldbrände
- Verbrennung von Erdöl, Erdgas und Kohle
Welches sind Senken im C-Kreislauf?
Aufnahme von Kohlenstoff durch:
- Photosynthese (terrestrisch und aquatisch)
- lebende Biomasse
- Aufnahme von Weltmeere
- Sedimentierung in Tiefen/Gesteinen der Meere
3 Rückkopplungen im Klimasystem:
1.
höhere Luft- und Wassertemperatur → mehr Eis und Schnee schmelzen → weniger Eisoberflächen → Sonnenstrahlung wird weniger reflektiert → höhere Temperaturen → usw.
2.
höhere Luft- und Wassertemperatur → weniger C kann in Ozean gelöst werden → mehr C verbleibt in Atmosphäre → höhere Luft- und Wassertemperatur → usw.
3.
Permafrostböden schmelzen → Methan aus Böden freigesetzt → mehr C in der Atmosphäre → höhere Luft- und Wassertemperatur, weniger Eisoberflächen → usw.
Wie entsteht der natürliche Treibhauseffekt?
Sonneneinstrahlung durchdringt die Atmosphäre, wird an der Erdoberfläche in Wärmestrahlen umgewandelt und von der Erde wieder abgegeben. Treibhausgase in der Atmosphäre hindern einen Teil dieser Wärmestrahlung daran, ins Weltall zu entweichen. Ansonsten ca. -18° C
Wie entsteht der anthropogene Treibhauseffekt?
menschlicher Einfluss:
- Verbrennung fossiler Energieträger (Kohle, Erdöl und Erdgas)
- veränderte Landnutzung (wie die Rodung von Wäldern)
- Land- und Viehwirtschaft
Konzentration von Kohlendioxid ca. 400 ppm
3 wichtige Treibhausgase:
1. CO2 (Verbrennung fossiler Brennstoffe, Abholzung)
2. Methan (Landwirtschaft, Abfallbewirtschaftung)
3. Lachgas (Landwirtschaft, Düngung)
Was ist IPCC?
- Intergovernmental panel on climate change
- Weltklimarat
- Wissensstand zu den unterschiedlichen Aspekten des natürlichen und Menschengemachten Klimawandels zusammentragen und bewerten
4 Erkenntnisse des IPCC?
1. Atmosphäre, globale Temperatur in den letzten 100 Jahre um 0.85°C zugenommen
2. Verlangsamter Temperaturanstieg in den letzten 15 Jahren
3. Meeresspiegel seit 1900 um ca. 19 cm angestiegen (Tauprozess von Gletscher und Eis)
4. Aktivitäten der Menschen, Freisetzung von Treibhausgasen
3 Fakten zur Klimaänderung in der Schweiz?
1. Durchschnittlicher Temperaturanstieg seit Messbeginn von ca. 0.12 °C pro Jahr
2. Zunahme von Sommertagen
3. Nullgradgrenze um 350m höher als vor 50 Jahren
Welche sind Auswirkungen des Klimawandels in der Schweiz?
1. Gletscherrückgang (Alpen)
2. Erdrutsche und Felsstürze (Alpen)
3. Hitzebelastung (Städte)
4. Schneeunsicherheit (ganze Schweiz)
5. Hochwasser (ganze Schweiz)
Wobei handelt es sich bei der Tragik der Allmende?
Tragödie des Allgemeinguts:
- die Tragik besteht in dem Umgang des Menschen mit diesen Gütern.
- begrenzter Ressourcen, welche zugleich frei verfügbar sind
- führt zu einer Übernutzung, kann daher geschädigt, ausgelöscht werden
- Güter der Nicht-Ausschließbarkeit (jeder darf es nutzen) und der Rivalität im Konsum
Bsp.
- Dorfwiese im Mittelalter/Übernutzung
- Fische/Überfischung
Welches sind unlimitierte Ressourcen?
Erneuerbare Ressourcen:
- stehen natürlicherweise zur verfügung
- Erneuerungsrate ist grösser als Verbrauch
Bsp. Sonnenlicht, Luft, Wasser
