Biologie

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SCHRIFTLICHE ABITURPRÜFUNG 2005 Biologie (Grundkurs) Einlesezeit: Bearbeitungszeit: 30 Minuten 210 Minuten Thema 1: Farben, Licht und Organismen Thema 2: Kulturpflanzen – biologische Aspekte Thema 3: Beziehungen zwischen Organismen 1 SCHRIFTLICHE ABITURPRÜFUNG 2005 Thema 1: BIOLOGIE (GRUNDKURS) Farben, Licht und Organismen 1 Das Auge nimmt aus der Umwelt eine große Menge von Informationen auf. 1.1 Benennen Sie die im Material 1 gekennzeichneten Teile des Auges und geben Sie deren Funktionen an. Zeichnen Sie im Material 1 den Strahlengang bei der Bildentstehung im Auge ein und nennen Sie die Eigenschaften des Bildes auf dem Augenhintergrund. 1.2 Das Diagramm im Material 2 beschreibt in zwei Graphen die Sehschärfe an verschiedenen Stellen der Netzhaut des menschlichen Auges beim Tagsehen und beim Dämmerungssehen. Begründen Sie ausführlich die Zuordnung der beiden Graphen zum Tag- und Dämmerungssehen unter Nutzung des Materials 2. 1.3 Die Vererbung der Rotgrünschwäche kann im Zusammenhang mit der Bluterkrankheit innerhalb einer Familie auftreten. Erklären Sie unter Nutzung des Materials 3 die Entstehung der im Text und in der Abbildung angegebenen Phänotypen aller angegebenen Nachkommen des Elternpaares. 2 Alle Pflanzen, die zur Fotosynthese in der Lage sind, besitzen Chloroplasten. 2.1 Stellen Sie den Bau eines Chloroplasten in einer beschrifteten Skizze dar, wie er in einem Elektronenmikroskop zu sehen wäre. 2.2 Geben Sie einen Überblick über Stoff- und Energiewechselprozesse, die in Chloroplasten ablaufen und kennzeichnen Sie deren Bedeutung für den pflanzlichen Organismus. 2.3 Gedankenexperiment: Nehmen Sie an, Sie sollen in einem Laubblatt das Vorhandensein von Glucose nachweisen. Beschreiben Sie Ihr mögliches Vorgehen beim Nachweis dieses Stoffes und das zu erwartende Ergebnis. Nutzen Sie für Ihre Darlegungen die Protokollform mit Vorüberlegungen. 3 Die Wanderheuschrecke Schistocera gregaria kommt in zwei Farbvarianten (Formen) vor. Nennen Sie mögliche Ursachen für das Auftreten variabler Phänotypen innerhalb einer Art. Im Material 4 werden die Ergebnisse eines Experimentes mit solchen Wanderheuschrecken vorgestellt. Äußern Sie eine begründete Vermutung für das Auftreten des Farbwechsels innerhalb einer Form der Heuschrecke Schistocera gregaria. 2 SCHRIFTLICHE ABITURPRÜFUNG 2005 Thema 1: BIOLOGIE (GRUNDKURS) Farben, Licht und Organismen Material 1 zur Aufgabe 1.1: Schnittdarstellung des menschlichen Auges (schematisch) Arbeitsblatt Aus: Schurius, L., Macke, R., Lehrerhandbuch Biologie 9/10 N, Bayerischer Schulbuch-Verlag, München 1992, S. 54 Fügen Sie dieses Arbeitsblatt Ihrer Abiturarbeit bei. Name: 3 SCHRIFTLICHE ABITURPRÜFUNG 2005 Thema 1: Farben, Licht und Organismen Material 2 zur Aufgabe 1.2: Nach: BIOLOGIE (GRUNDKURS) Auge und Sehschärfe bei Tag- und Dämmerungssehen Solbach, H., Vitanova, Biologie für die Sekundarstufe II, C. C. Buchner Verlag, Bamberg 2000, S. 234 4 SCHRIFTLICHE ABITURPRÜFUNG 2005 Thema 1: BIOLOGIE (GRUNDKURS) Farben, Licht und Organismen Material 3 zur Aufgabe 1.3: Rotgrünschwäche und Bluterkrankheit Ein Mann leidet an der Rotgrünschwäche und der Bluterkrankheit. Die Kinder seiner Söhne sind alle in Hinsicht auf diese beiden Beeinträchtigungen gesund. Bei den vielen Enkelsöhnen, die von den Töchtern stammen, ist ein Junge mit dem Krankheitsbild Rotgrünschwäche und der Bluterkrankheit dabei, zwei weisen nur eine der beiden Erbkrankheiten auf, einer ist rotgrünschwach, der andere bluterkrank. Ein Sohn ist in Hinsicht auf diese Krankheiten gesund. Nach: Pews-Hocke, C. (Hrsg.), Genetik, Arbeitshefte für den Biologieunterricht in der Sekundarstufe II, paetec Gesellschaft für Bildung und Technik mbH, Berlin 1996, S. 61 Genetischer Zusammenhang zwischen Rotgrünschwäche und Bluterkrankheit Aus: Miram, W. und Scharf, K. H., Biologie heute S II, Schroedel Verlag GmbH, Hannover 1997, S. 218 5 SCHRIFTLICHE ABITURPRÜFUNG 2005 Thema 1: BIOLOGIE (GRUNDKURS) Farben, Licht und Organismen Material 4 zur Aufgabe 3 „Schistocera gregaria, die Wanderheuschrecke, kommt in zwei Formen vor: Tiere der Form A leben einzeln, verstreut und weitgehend an einen Ort gebunden. Ihr Körper ist grünlich gefärbt. Tiere der Form B zeigen den Drang nach Geselligkeit, sie unternehmen Wanderungen und neigen dazu, Bewegungen nachzuahmen. Im Panzer dieser Tiere ist viel schwarzes Pigment enthalten. Er ist daher dunkel gefärbt. Im Experiment kann gezeigt werden, dass Tiere der Form A, die ständigen gegenseitigen Berührungen ausgesetzt werden, sich von der Form A in die Form B umwandeln. Die Nachkommen der Form B entwickeln sich, wenn sie sich ebenfalls häufig berühren können, zu Tieren der Form B. Ist die Häufigkeit der Berührungsreize gering, bilden sich Tiere der Form A.“ Aus: Bils, W., Übungsaufgaben zum Biologieunterricht in der Sekundarstufe II mit Lösungen, Quelle und Meyer, Heidelberg ⋅ Wiesbaden 1993, S. 176 6 SCHRIFTLICHE ABITURPRÜFUNG 2005 Thema 2: BIOLOGIE (GRUNDKURS) Kulturpflanzen – biologische Aspekte Kulturpflanzen wie Getreide, Soja, Kartoffeln, Rüben oder Raps werden oft großflächig in Monokulturen angebaut. Die intensive Landwirtschaft erzielt auf flurbereinigten Großflächen durch die Verwendung von Hochleistungssorten und den Einsatz von Maschinen, Kunstdüngern und Pestiziden weitaus höhere Erträge als noch vor einigen Jahrzehnten. 1 Erläutern Sie anhand einer selbstgewählten Bewirtschaftungsmaßnahme mögliche Auswirkungen auf das Ökosystem Acker. Beziehen Sie sich dabei auf fünf allgemeine Merkmale eines Ökosystems. 2 Seen in der Nähe von landwirtschaftlichen Nutzflächen eutrophieren unter Umständen besonders schnell. Erläutern Sie die kausalen Zusammenhänge der Vorgänge bei der Eutrophierung des Sees nach ihrer zeitlichen Abfolge. 3 Bei der Keimung von Samen werden die in ihnen gespeicherten energiereichen Reservestoffe mobilisiert. 3.1 Prüfen Sie die bereit gestellten gequollenen Bohnensamen auf das Vorhandensein von Stärke und Proteinen. Fordern Sie dazu Geräte und Chemikalien an. Fertigen Sie ein Protokoll an. 3.2 Beschreiben Sie den Prozess der Gen gesteuerten Proteinbildung in einer pflanzlichen Zelle und geben Sie an drei selbst gewählten Beispielen die verschiedenartigen Bedeutungen der Proteine für den pflanzlichen Organismus an. 4 Kulturpflanzen gehen auf Wildsorten zurück. Durch verschiedene Züchtungsmethoden ist es gelungen, Sorten mit gewünschten Eigenschaften hervorzubringen. 4.1 Die Früchte der Maispflanze (Maiskörner) können verschiedene Färbungen und Oberflächenmerkmale aufweisen. Im Material 1 sind Ergebnisse der Auszählung der Körner eines Maiskolbens wiedergegeben. Erklären Sie dieses Ergebnis unter Nutzung von Kreuzungsschemata, die Sie unter der Annahme erstellen, dass lila und glatt die dominierenden Merkmale sind. 4.2 Diskutieren Sie das im Material 2 angegebene Problem unter Nutzung der in den Abbildungen 1 und 2 dargestellten Versuchsergebnisse. 7 SCHRIFTLICHE ABITURPRÜFUNG 2005 Thema 2: BIOLOGIE (GRUNDKURS) Kulturpflanzen – biologische Aspekte Material 1 zur Aufgabe 4.1: Auszählungsergebnisse bei einem Maiskolben 389 lila und glatte Körner 129 lila und gerunzelte Körner 138 gelbe und glatte Körner 44 gelbe und gerunzelte Körner Aus: Pews-Hocke, C., Genetik Sekundarstufe II, Empfehlungen und Materialien zur Unterrichtsgestaltung, Paetec Gesellschaft für Bildung und Technik mbH, Berlin 1999, S. 49 Material 2 zur Aufgabe 4.2: Ein Problem „Schüler erhalten im Biologieunterricht einige Bohnensamen. Die ausgeteilten Samen stammen aus einer reinen Linie, sind also untereinander genetisch identisch. Zu Hause sollen die Schüler daraus Bohnenpflanzen heranziehen. Ein Schüler beklagt sich, er habe nur sehr kleine Samen erhalten und befürchte nun, die daraus entstehenden Pflanzen werden ebenfalls nur sehr kleine Bohnensamen tragen. Ist die Sorge berechtigt?“ Aus: Bils, W. und Dürr, G., Übungsaufgaben zum Biologieunterricht in der Sekundarstufe II, Biologische Arbeitsbücher, Quelle und Meyer Verlag, Heidelberg – Wiesbaden – 1993, S. 174 Versuchsergebnisse bei Bohnen Die jeweils schwersten Samen zweier Bohnenpopulationen wurden zur Weiterzucht ausgewählt. Das Ausgangsmaterial stammte aus einer reinerbigen Linie (A) bzw. einer Bohnenpopulation mit genetisch unterschiedlichen Individuen (B). Linie A Linie B Daten zum Ausgangsmaterial Versuchsergebnisse Nach: Jaenicke, J. und Jungbauer, W., Biologie heute S II, Lehrerband für den Sekundarbereich II, Teil 2, Schroedel Verlag GmbH, Hannover 2000, S. 8 8 SCHRIFTLICHE ABITURPRÜFUNG 2005 Thema 3: BIOLOGIE (GRUNDKURS) Beziehungen zwischen Organismen 1 Das Ökosystem Wald ist durch vielfältige Nahrungsbeziehungen gekennzeichnet. 1.1 Stellen Sie mithilfe des Materials 1 ein Nahrungsnetz auf und kennzeichnen Sie darin drei verschiedene Nahrungsketten. Erläutern Sie Stoffkreislauf und Energiefluss im Ökosystem Mischwald und beziehen Sie in Ihre allgemeinen Darlegungen sinnvoll die einzelnen Beispiele aus dem Material 1 mit ein. 1.2 Beschreiben Sie den im Material 2 dargestellten Entwicklungsprozess eines naturnahen Waldes. Beurteilen Sie die Wirkung des Entwicklungsprozesses auf die Struktur des Ökosystems. 2 Bei Truthühnern wurde das Brutpflegeverhalten unter bestimmten Gesichtspunkten untersucht. Im Material 3 sind Versuchsergebnisse beschrieben. 2.1 Leiten Sie aus den im Material 3 dargestellten Versuchsergebnissen eine den Versuchen zugrunde liegende Fragestellung ab. 2.2 Erklären Sie eine verhaltensbiologische Modellvorstellung für die im Material 3 beschriebene Mutter-Kind-Beziehung. 3 Insekten gehören zu den artenreichsten Tiergruppen in Mischwäldern. Ihre Individualentwicklung wird durch Hormone gesteuert. 3.1 Erläutern Sie unter Nutzung des Materials 4 A die hormonellen Zusammenhänge bei der Individualentwicklung der Insekten. 3.2 Im Material 4 B sind Ergebnisse von Experimenten zur Insektenentwicklung dargestellt. Werten Sie auch unter Nutzung von Material 4 A das beschriebene Phänomen aus. 9 SCHRIFTLICHE ABITURPRÜFUNG 2005 Thema 3: Beziehungen zwischen Organismen Material 1 zur Aufgabe 1.1: Aus: BIOLOGIE (GRUNDKURS) Komplexes Beziehungsgefüge Starke, A. (Hrsg.), Biologie heute S II, Arbeitsheft Ökologie, Genetik, Immunbiologie, Schroedel Verlag GmbH, Hannover 1998, S. 12 10 SCHRIFTLICHE ABITURPRÜFUNG 2005 Thema 3: Beziehungen zwischen Organismen Material 2 zur Aufgabe 1.2: Abbildung 1: BIOLOGIE (GRUNDKURS) Sukzession vom nackten Fels zum Wald Schematische Darstellung einer Sukzession e Moose f Gräser, Wildkräuter d Algen, Flechten, Bakterien, Pilze Pioniergesellschaften c nackter Fels, Relief g Sträucher Endgesellschaft (Klimax) h Bäume Nach: Klötzli, F. A., Ökosysteme, Gustav Fischer Verlag, Stuttgart ⋅ Jena 1993, S. 67 Abbildung 2: Aus: Vegetationsentwicklung auf Moränen des Schweizer Aletschgletschers bis zum alpinen Lärchenwald Bracht, A., Natura, Lehrerband Ökologie, Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart ⋅ Düsseldorf ⋅ Leipzig 1996, S. 59 11 SCHRIFTLICHE ABITURPRÜFUNG 2005 Thema 3: BIOLOGIE (GRUNDKURS) Beziehungen zwischen Organismen Material 3 zur Aufgabe 2.1 und 2.2: Untersuchungen zur Mutter-Kind-Beziehung bei Truthühnern Wolfgang SCHLEIDT (ein LORENZ-Schüler) untersuchte die Mutter-Kind-Beziehung bei Truthühnern. Normalverhalten: Eine auf frisch geschlüpften Küken sitzende Henne verteidigt ihr Nest mit starken Schnabelhieben. Ein eigenes Küken aber, das sich piepsend nähert, wird mit beruhigenden Lockrufen in das Nest dirigiert. Versuch A: SCHLEIDT verklebte der Pute die Ohren und ließ – nachdem sie sich beruhigt hatte – wiederum ein Küken piepsend dem Nest zustreben. Prompt kam es zur Katastrophe: Mit kräftigen Schnabelhieben wurde das Küken von der Mutter getötet. Versuch B: SCHLEIDT hatte in einem ausgestopften Wiesel einen Lautsprecher angebracht, aus dem das Piepsen eines sich verlassen fühlenden Putenkükens ertönte. Dieses Wiesel „näherte sich“ (durch eine verborgene Vorrichtung) dem Nest. Die Pute stieß zwar mit dem Schnabel nach ihrem Todfeind, ließ aber die Hiebe in der Luft enden; es gelang SCHLEIDT sogar, der Pute das piepsende Wiesel unterzuschieben. Aus: Linder Biologie Arbeitsbuch, Oberstufe, Schroedel-Verlag GmbH, Hannover 1998, S. 68 12 SCHRIFTLICHE ABITURPRÜFUNG 2005 Thema 3: Beziehungen zwischen Organismen Material 4 zur Aufgabe 3.1: A BIOLOGIE (GRUNDKURS) Hormonale Steuerung der Individualentwicklung eines Schmetterlings Abbildung 1 Ecdyson Das so genannte „Häutungshormon“ regt den Abbau alter und die Bildung neuer Hautzellen an. 2 Juvenilhormon Hormon der Hirnanhangsdrüse, das die Insektenentwicklung mitbestimmt. Nach: Gotthard, W., Hormone – Chemische Botenstoffe, Gustav Fischer Verlag, Stuttgart. Jena 1993, S. 81 B Ergebnisse von Experimenten zur Insektenentwicklung Schnürt man die Larve eines Insekts im frühen Entwicklungsstadium so zwischen Kopf und Leib, dass der Transport der Hormone mit dem Flüssigkeitsstrom im Körper unterbunden wird, so entwickelt sich die Kopfregion normal weiter, während der Leib auf dem jeweiligen Entwicklungsstand stehen bleibt. Injiziert man in den Leib Ecdyson und Juvenilhormon, so unterbleibt die Verpuppung, auch wenn der Kopfabschnitt bereits die Verpuppungsphase erreicht hat. Nach: Wehner, R. und Gehring, W., Zoologie, Thieme Verlag, Stuttgart 1990, S. 347