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"content": "Hessisches Kultusministerium Landesabitur 2020 \nBiologie Thema und Aufgabenstellung \nGrundkurs Vorschlag A1 \nSeite 1 von 5Hinweise für den Prüfling \n \nBearbeitungszeit (insgesamt): 255 Minuten \n \n \nAuswahlverfahren \nWählen Sie aus den Aufgabengruppen A und B jeweils einen der beiden vorliegenden Vorschläge zur \nBearbeitung aus. Die nicht ausgewählten Vorschläge werden 60 Minuten nach Beginn der Bearbei-\ntungszeit von der Aufsicht führenden Lehrkraft eingesammelt. \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 2020 \nBiologie Thema und Aufgabenstellung \nGrundkurs Vorschlag A1 \nSeite 2 von 5Neurobiologie und Verhaltensbiologie \nCoffee to fly \n \nAufgaben \n \n1 Beschreiben Sie die beiden Lernformen klassische und operante Konditionierung. Ordnen Sie \nden in Material 1 dargestellten Lernvorgang begründet einer Konditionierungsform zu. \n(Material 1) \n(13 BE) \n \n \n2 Analysieren Sie die Wirkung von Koffein auf die Gedächtnisleistung von Bienen. (Material 1) \n(9 BE) \n \n \n3 Fassen Sie die experimentellen Ergebnisse in Material 2 zusammen und deuten Sie diese im \nZusammenhang mit Material 1. Stellen Sie mögliche Auswirkungen auf die Sammelaktivität \ndes gesamten Bienenvolks dar. (Material 1 und 2) \n(13 BE) \n \n \n4 Untersuchen Sie die unterschiedlichen Strategien von Blütenpflanzen zur Bestäubung durch \nBienen unter Kosten-Nutzen-Aspekten und beurteilen Sie mögliche Folgen für ein Bienenvolk. \n(Material 1, 2 und 3) \n(15 BE)",
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"content": "Hessisches Kultusministerium Landesabitur 2020 \nBiologie Thema und Aufgabenstellung \nGrundkurs Vorschlag A1 \nSeite 3 von 5Material 1 \nWirkung von Koffein auf das Bienengedächtnis \nForscherinnen der britischen Universität von Newcastle untersuchten die Wirkung von Koffein auf das\nGehirn und die Gedächtnisleistung von Bienen. Dafür lernten die Bienen zunächst, auf einen bestimm-\nten Duftstoff mit dem Ausstrecken ihres Saugrüssels zu reagieren. Dabei wurde die Tatsache ausge-\nnutzt, dass Bienen auf den Kontakt mit Zuckerlösungen, wie z. B. Nektar, immer mit dem Herausstre-\ncken ihres Saugrüssels reagieren. Dieser Reflex wird als Rüsselstreckreaktion bezeichnet. Für den \nLernvorgang wurde der Duftstoff zeitgleich mit einer Zuckerlösung mit bzw. ohne Koffein präsentiert, \nbis die Bienen bereits auf den Duftstoff mit dem Ausstrecken ihres Saugrüssels reagierten. \nIm Experiment wurde zu verschiedenen Zeitpunkten nach diesem ersten Lernvorgang erneut getestet, \nob die Präsentation des Duftstoffs bei den Bienen die Rüsselstreckreaktion auslöste und welchen Ein-\nfluss zuvor in der Zuckerlösung enthaltenes Koffein hatte (Abbildung 1.1). \n \nAbbildung 1.1: Wirkung von Koffein auf die Gedächtnisleistung von Bienen \n \nErläuterung: \n Zuckerlösung Zuckerlösung + Koffein \n \nIm Bienengehirn, das mit ca. 960 000 Neuronen bei Insekten zu den komplexen Gehirnen zählt, spielt \nder Pilzkörper eine zentrale Rolle bei der Gedächtnisbildung. In weiteren Experimenten bestimmten \ndie Wissenschaftlerinnen daher Spannungsänderungen in bestimmten Neuronen des Pilzkörpers. Diese \nso genannten Kenyon-Zellen verarbeiten sensorische Informationen und leiten sie in andere Bereiche \ndes Bienengehirns weiter. \nDer Einfluss von Koffein auf einzelne Kenyon-Zellen wurde am intakten Bienengehirn experimentell \nuntersucht (Abbildung 1.2). \n \nAbbildung 1.2: Wirkung von Koffein auf Kenyon-Zellen im Bienengehirn \n Ohne Koffein Nach Koffeinzugabe \nRuhepotenzial der \nNeuronen [mV] − 67 − 52 \nErläuterung: Die Einwirkung von Koffein löste keine Aktionspotenziale aus.",
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"content": "Hessisches Kultusministerium Landesabitur 2020 \nBiologie Thema und Aufgabenstellung \nGrundkurs Vorschlag A1 \nSeite 4 von 5Material 2 \nTanzende Bienen \nDer Verhaltensbiologe Karl von Frisch beschrieb erstmals die „Tanzsprache“ der Bienen. Er beobach-\ntete, dass in den Bienenstock zurückkehrende, erfolgreiche Futtersammlerinnen mithilfe eines \n„Schwänzeltanzes” Informationen über Nahrungsquellen an ihre Artgenossinnen im Bienenstock wei-\ntergeben. Die zurückgekehrten Bienen laufen zwischen ihren Artgenossinnen im Kreis und schütteln \nheftig ihren Hinterleib, was als „Schwänzeln“ bezeichnet wird. Durch den Schwänzeltanz teilen Bie-\nnen die Richtung der Nahrungsquelle sowie deren Entfernung vom Bienenstock mit. Auch gibt die In-\ntensität des Schwänzelns den anderen Bienen Aufschluss über die Ergiebigkeit der Futterstelle. Diese \nTänze regen weitere Bienen dazu an loszufliegen und an der kommunizierten Position nach Futter zu \nsuchen. Bei weniger reichhaltigen Nahrungsquellen bleibt der Schwänzeltanz aus. \nWeltweit sind weniger als zehn Pflanzenarten bekannt, die als Schutz gegen Insektenfraß Koffein in \nihren Blättern und Blütenbestandteilen anreichern. Zu ihnen gehören unter anderem Tee, Kaffee und \nZitrusgewächse. Da das produzierte Koffein in geringeren Konzentrationen auch im Blütennektar die-\nser Pflanzen nachweisbar ist, untersuchten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität \nvon Sussex seine mögliche Wirkung auf Bienen und ihre Kommunikation im Stock. \nDazu beobachteten sie die Futtersammelaktivität von zuvor markierten Bienen eines Stocks an Futter-\nbehältern und untersuchten das Tanzverhalten der Bienen nach ihrer anschließenden Rückkehr in den \nStock. Sie boten den Bienen zwei Futterbehälter mit Zuckerlösung an, wobei in einem Fall zusätzlich \nKoffein in einer Konzentration zugefügt wurde, wie sie auch natürlicherweise in Blütennektar man-\ncher Pflanzen vorkommt. Die im Folgenden angegebenen Messwerte stellen Durchschnittswerte für \neinen Zeitraum von 3 Stunden dar. \n \nVerhalten von Bienen unter Einfluss von Koffein\n \nAbbildung 2.1: \nBesuche am \nFutterbehälter Abbildung 2.2: \nRelativer Anteil \n tanzender Bienen Abbildung 2.3: \nTänze pro Biene",
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"content": "Hessisches Kultusministerium Landesabitur 2020 \nBiologie Thema und Aufgabenstellung \nGrundkurs Vorschlag A1 \nSeite 5 von 5Material 3 \nDie Wechselbeziehung zwischen Bienen und Blütenpflanzen – ein Wettbewerb? \nViele Blütenpflanzen sind für ihre Fortpflanzung auf tierische Bestäuber angewiesen, wobei Bienen \neine besonders wichtige Rolle einnehmen. Die Pflanzen haben vielfältige Strategien entwickelt, um \nBestäuber anzulocken: Sie produzieren Nektar und haben vielfältige Düfte, Farben und Formen entwi-\nckelt. Dadurch sind sie für bestäubende Insekten attraktiv und sichern die eigene Fortpflanzung, da die \nBestäuber bei ihrer Nahrungssuche auch Pollen von Pflanze zu Pflanze verbreiten. Die Produktion des \nkohlenhydratreichen Nektars ist für Blütenpflanzen allerdings energieaufwendig. \nDie gesammelten und in den Bienenstock eingebrachten Honigreserven wiederum sind für die Bienen \nim Winter, wenn sie ihren Bienenstock nicht verlassen, die einzige Nahrungsquelle. \nMit Hilfe einer Modellrechnung versuchten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Univer-\nsität von Sussex vorherzusagen, wie sich unterschiedliche Gehalte an Zucker und Koffein im Blüten-\nnektar auf die Honigreserven eines Bienenvolks auswirken könnten. Dabei sollte geprüft werden, in-\nwieweit Blütenpflanzen durch den Zusatz von Koffein den Zuckergehalt ihres Blütennektars verän-\ndern können, ohne dabei an Attraktivität für die Bienen einzubüßen. Zu diesem Zweck wurde in der \nModellrechnung folgende Umgebung für die Bienen simuliert: Ein Teil der Pflanzen enthält Nektar \nmit Koffein in natürlich vorkommender Konzentration. Es wird angenommen, dass die Tanzaktivität \nder Bienen entsprechend der in Abbildung 2.2 dargestellten experimentellen Ergebnisse beeinflusst \nwird. Die Tabelle zeigt das Ergebnis einer solchen Modellrechnung. \n \nMöglicher Honigertrag eines Bienenvolks in Abhängigkeit von der Zusammensetzung \ndes Blütennektars (Ergebnis einer Modellrechnung) \n \nZusammensetzung des \nBlütennektars Zuckerlösung (c = 1 mol/l) \nohne Koffein Zuckerlösung (c = 0,8 mol/l) \nmit Koffein \nHonigertrag des Bienenvolks [g/Tag] 100 86",
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