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"content": "Hessisches Kultusministerium Landesabitur 2017 \nBiologie Thema und Aufgabenstellung \nLeistungskurs Vorschlag A1 \nSeite 1 von 8Hinweise für den Prüfling \n \nAuswahlzeit: 45 Minuten Bearbeitungszeit (insgesamt): 240 Minuten \n \nAuswahlverfahren \nEs gibt zwei Aufgabengruppen A und B. Aus jeder Gruppe stehen zwei Vorschläge zur Auswahl, von \ndenen jeweils einer auszuwählen und zu bearbeiten ist.\nDie beiden nicht ausgewählten Vorschläge müssen am Ende der Auswahlzeit der Aufsicht führenden \nLehrkraft zurückgegeben werden. \n \n \nErlaubte Hilfsmittel \n1. ein Wörterbuch der deutschen Rechtschreibung \n2. ein eingeführter Taschenrechner (Bei grafikfähigen Rechnern und Computeralgebrasystemen ist \nein Reset durchzuführen.) \n3. eine Liste der fachspezifischen Operatoren \n \n \nSonstige Hinweise \nkeine \n \nIn jedem Fall vom Prüfling auszufüllen \n \n \nName: Vorname: \n \n \nPrüferin/Prüfer: Datum:",
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"content": "Hessisches Kultusministerium Landesabitur 2017 \nBiologie Thema und Aufgabenstellung \nLeistungskurs Vorschlag A1 \nSeite 2 von 8Ökologie und Stoffwechselphysiologie \nAmeisenpflanzen \n \n \nAufgaben\n \n1 Geben Sie je eine Definition sowie jeweils ein Beispiel für die interspezifischen Beziehungen \n„Parasitismus“ und „Konkurrenz“ an. \n(6 BE) \n \n \n2 Fassen Sie die Ergebnisse der Untersuchungen in den Abbildungen 2.1 und 2.2 zusammen. \nBenennen und begründen Sie die Form der Vergesellschaftung von Ameisen mit \nAmeisenpflanzen der Gattung Macaranga. (Material 1 und 2) \n(8 BE) \n \n \n3 Beschreiben Sie die Synthese von Jasmonsäure und erläutern Sie das Modell zur Regulation der \nSekretion extrafloralen Nektars. (Material 3 und 4) \n(15 BE) \n \n \n4 Analysieren Sie die Ergebnisse der Freilandexperimente im Hinblick auf die Bildung und \nWirkung von Jasmonsäure. (Material 3, 4 und 5) \n(13 BE) \n \n \n5 Erklären Sie die biologische Funktion der Veränderbarkeit der Produktion extrafloralen Nektars \nund der von Futterkörperchen. (Material 1, 3, 4, 5 und 6) \n(8 BE)",
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"content": "Hessisches Kultusministerium Landesabitur 2017 \nBiologie Thema und Aufgabenstellung \nLeistungskurs Vorschlag A1 \nSeite 3 von 8Material 1 \nAmeisenpflanzen \nIn den Tropen haben zahlreiche Pflanzen Allianzen mit unterschiedlichsten Insekten entwickelt, die \nsie vor Fressfeinden schützen. In Südostasien ist die Baumgattung Macaranga beheimatet. Bei diesen \nBäumen handelt es sich um so genannte Ameisenpflanzen. \nAn Pflanzen der Gattung Macaranga leben Ameisen der Gattung Crematogaster. Diese entfernen \nPilzsporen und Eier anderer Insekten, greifen Raupen an und verdrängen Käfer von den Pflanzen. \nAußerdem kappen sie die Ranken von Schlingpflanzen, sobald diese den Wirtsbaum berühren. Die \nAmeisen werden mit extrafloralem Nektar aus extrafloralen Nektarien belohnt. Dies sind \nNektardrüsen, die sich im Gegensatz zu floralen Nektarien außerhalb der Blüte meist an den \nLaubblättern befinden und durch die die Pflanzen Nektar (= wässerige Zuckerlösung) ausscheiden. \nViele Macaranga-Arten produzieren zusätzlich noch so genannte Futterkörperchen, von denen sich \nhauptsächlich die den Baum besiedelnden Ameisen ernähren. Aber auch andere räuberische Insekten \nund Nektarkonsumenten werden aus der Umgebung angelockt. Extraflorale Nektarien und \nFutterkörperchen werden nicht zur Anlockung von bestäubenden Insekten genutzt. \nFutterkörperchen weisen einen relativ hohen Gehalt an Lipiden und Proteinen auf. Für deren \nProduktion werden bis zu 7% des im Boden verfügbaren Stickstoffs und mehr als 5% der aus der \nFotosynthese gewonnen Energie aufgewendet. \nMan unterscheidet zwei Typen von Ameisenpflanzen: Fakultative Ameisenpflanzen sind solche, die \nnur zum Nahrungserwerb besucht werden; als obligate Ameisenpflanzen bezeichnet man Arten, die \ndauerhaft von Ameisen bewohnt werden. \n \n \nMaterial 2 \nUntersuchungen an Ameisenpflanzen und deren Besiedlern \nIn einem Fütterungsexperiment untersuchte man das Verhalten von Ameisen, die eine obligate \nAmeisenpflanze besiedelten. In einem Wahlversuch bot man den Besiedlern Insekteneier, Insekten \nund Futterkörperchen an. Dabei konnte man beobachten, dass die Besiedler (Ameisen) nahezu alle \nInsekteneier von der Pflanze entfernten und Insekten durch Bisse vertrieben. Futterkörperchen dienten \nzu 100% als Nahrungsquelle. \nIn einem zweiten Versuch wurde bei 30 Ameisenpflanzen die Ausbildung zusätzlicher Futterkörper- \nchen stimuliert, bei weiteren 30 Ameisenpflanzen wurden dagegen die Futterkörperchen entfernt. Im \nKontrollversuch wurden die Pflanzen nicht manipuliert. Nach 30 Tagen wurde die Anzahl der \nAmeisen und die Altersstruktur der Ameisenpopulation bestimmt. Das Ergebnis ist in Abbildung 2.1 \ndargestellt.",
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"content": "Hessisches Kultusministerium Landesabitur 2017 \nBiologie Thema und Aufgabenstellung \nLeistungskurs Vorschlag A1 \nSeite 4 von 8Abbildung 2.1: Individuenanzahl verschiedener Entwicklungsstadien einer \nAmeisenkolonie in Abhängigkeit vom Futterkörperchen-Angebot an einer obligaten \nAmeisenpflanze (Macaranga bancana) \n \n \n \n \nBei einer weiteren Untersuchung wurde die Blattmasse vor und 40 Tage nach dem Ausschluss von \nAmeisen bei drei verschiedenen Macaranga-Arten ermittelt. Das Ergebnis dieser Untersuchung wurde \nmit Pflanzen in Anwesenheit von Ameisen (Kontrolle) verglichen. Das Ergebnis dieser Untersuchung \nzeigt Abbildung 2.2. \n \nAbbildung 2.2: Blattmasseverlust bei obligaten und fakultativen Macaranga-Pflanzen \nohne und mit Ameisenbesiedlung \n \n Macaranga bancana Macaranga hosei Macaranga tanarius \nArt der \nVergesellschaftung obligate\nAmeisenpflanze obligate\nAmeisenpflanze fakultative\nAmeisenpflanze \nBlattmasseverlust \nin % ohne \nAmeisen: \n2,6 Kontrolle: \n1,2 ohne \nAmeisen: \n1,7 Kontrolle: \n \n0,2 ohne \nAmeisen: \n4,2 Kontrolle:\n \n3,2",
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"content": "Hessisches Kultusministerium Landesabitur 2017 \nBiologie Thema und Aufgabenstellung \nLeistungskurs Vorschlag A1 \nSeite 5 von 8Material 3 \nBiosynthese von Jasmonsäure \nJasmonsäure ist ein süßlich duftendes Pflanzenhormon, das verschiedene Reaktionen bewirkt. \nDie Synthese von Jasmonsäure erfolgt in mehreren Schritten (siehe Abbildung). Stress (z.B. Angriff \nvon Herbivoren auf eine Pflanze) führt zum Anstieg der Konzentration an freier α-Linolensäure. \nα-Linolensäure liegt im Chloroplasten normalerweise nicht als freie Fettsäure vor, sondern ist \nBestandteil von Membranlipiden. \n \nBiosynthese von Jasmonsäure (Schema) \n \n \n \nErläuterung: \nα-LeA freie α-Linolensäure \nOPDA Oxophytodiensäure \nJA Jasmonsäure \nenzymkatalysierte Reaktion \n Transport \n Freisetzung",
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"content": "Hessisches Kultusministerium Landesabitur 2017 \nBiologie Thema und Aufgabenstellung \nLeistungskurs Vorschlag A1 \nSeite 6 von 8Material 4 \nRegulation des Nektarflusses \nBei fotosynthetisch aktiven Organismen gibt es zwei Gruppen von Pigmentsystemen: zum einen die \nGruppe der Fotosynthesepigmente und zum anderen die Gruppe der Fotorezeptoren. \nPhytochrome sind Fotorezeptoren, die in der Lage sind, kleinste Lichtmengen zu absorbieren. In einer \naktuellen Studie fanden Wissenschaftler heraus, dass die Lichtsteuerung, die mit Hilfe von \nPhytochrom abläuft, entscheidend in die Funktionsweise der Nektarproduktion bei der \nAmeisenpflanze (Macaranga tanarius) eingreift. \nEs zeigte sich auch, dass nicht die Lichtmenge, sondern die Lichtqualität eine entscheidende Rolle \nspielt. Während der Dämmerungszeiten überwiegt der Rotanteil des Lichts. Das Phytochrom \nabsorbiert diese langwelligen roten Lichtanteile und wird dadurch aktiviert. Bei Dunkelheit geht es \nallmählich wieder in die inaktive Form über. \nDie folgende Abbildung zeigt ein Modell zur Regulation der Sekretion extrafloralen Nektars (EFN). \nJasmonsäure verbindet sich u.a. im Zellplasma enzymkatalysiert mit der Aminosäure Isoleucin (Ile). \nIm Zellkern induzieren Jasmonsäure und der Jasmonsäure-Isoleucin-Molekülkomplex vielfältige \nGenexpressionsänderungen. Sie sind Grundlage für die Reaktion der Pflanze auf Stress, z.B. nach \nFraßschäden durch Herbivoren. Herbivoren sind insbesondere während der Dämmerung aktiv. \n \nModell zur lichtgesteuerten Regulation der Sekretion extrafloralen Nektars \n \n \n \nHinweis: \nDie Ursache für die unterschiedliche Wirkung der Jasmonsäure in der Dämmerung und bei Nacht ist \nnicht Gegenstand der Aufgabenstellung. \n \nErläuterung: \nJA Jasmonsäure \nJA-Ile Jasmonsäure-Isoleucin-Molekülkomplex \nEFN extrafloraler Nektar \n enzymkatalysierte Reaktion \n \n Genexpression \nStärke des Pfeils Intensität der Reaktion \n Hemmung",
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"content": "Hessisches Kultusministerium Landesabitur 2017 \nBiologie Thema und Aufgabenstellung \nLeistungskurs Vorschlag A1 \nSeite 7 von 8\nMaterial 5 \n„Bodyguards“ der Macarangas – „Hilfe auf Zuruf“ \nPflanzen haben eine Vielzahl von Abwehrmechanismen gegen Fressfeinde entwickelt. In einer \nVersuchsreihe wurde untersucht, wie Ameisenpflanzen der Art Macaranga tanarius auf \nBeschädigungen reagieren. \nDie Versuchsreihe wurde unter natürlichen Freilandbedingungen in der Nähe von Tampin (Halbinsel \nMalaysia) im August und September 1999 und August 2000 durchgeführt. \nIn einer Untersuchung mit Ameisenpflanzen der Art Macaranga tanarius wurde die Nektarproduktion \naus extrafloralen Nektarien vor und 24 Stunden nach verschiedenen Behandlungen gemessen. Die \nVeränderung der Nektarproduktion ist als relative Änderung angegeben (siehe Abbildung 5.1). \n \nAbbildung 5.1: Nektarproduktion von Macaranga tanarius unter verschiedenen \nBedingungen \n \n \n \n Erläuterung: \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \nIn einer zweiten Freilanduntersuchung wurden 30 Ameisenpflanzen der Art Macaranga tanarius sechs \nWochen lang alle vier Tage mit gelöster Jasmonsäure besprüht oder künstlich mit Nadelstichen \nbeschädigt. Anschließend wurde das Ausmaß an Fraßschäden von Herbivoren im Vergleich zu nicht \nbeschädigten, unbehandelten Kontrollpflanzen ermittelt (siehe Abbildung 5.2). Zeitgleich wurde die \nAnzahl aller auf den Ameisenpflanzen auftretenden Insekten registriert. Diese wurden nach ihrem \nVerhalten in drei Gruppen eingeteilt: verteidigende Insekten, die sich räuberisch von Fraßinsekten \nernähren, sowie Nektarbesucher (Ameisen) und Fraßinsekten (siehe Abbildung 5.3). \n Sprühkontrolle Aufsprühen von Lösungsmittel \nJasmonsäure Aufsprühen von Lösungsmittel \nmit Jasmonsäure",
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"content": "Hessisches Kultusministerium Landesabitur 2017 \nBiologie Thema und Aufgabenstellung \nLeistungskurs Vorschlag A1 \nSeite 8 von 8Abbildung 5.2: Auswirkung unterschiedlicher \nBehandlung von Ameisenpflanzen auf das \nAusmaß von Fraßschäden durch Insekten \n \n \n \nErläuterung: Kontrolle: keinerlei Behandlung \n Abbildung 5.3: Individuenzahl \nverschiedener Insektengruppen auf \nJasmonsäure-behandelten Pflanzen \nund Kontrollpflanzen \n \n \n \n \nMaterial 6 \nZeitliche Veränderung (A bis F) der Produktion von extrafloralem Nektar und \nFutterkörperchen bei Ameisenpflanzen \n \nErläuterung: \n \n Futterkörperchen",
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