Hessisches Kultusministerium Landesabitur 2021 
Biologie Thema und Aufgabenstellung 
Grundkurs Vorschlag A 
Seite 1 von 9 Hinweise für den Prüfling 
 
Bearbeitungszeit (insgesamt): 255 Minuten 
 
 
Auswahlverfahren 
Wählen Sie von den zwei vorliegenden Vorschlägen einen zur Bearbeitung aus. Der nicht ausgewählte 
Vorschlag wird 60 Minuten nach Beginn der Bearbeitungszeit von der Aufsicht führenden Lehrkraft 
eingesammelt. 
 
 
Erlaubte Hilfsmittel 
1. ein Wörterbuch der deutschen Rechtschreibung 
2. ein eingeführter Taschenrechner (Bei grafikfähigen Rechnern und Computeralgebrasystemen ist 
ein Reset durchzuführen.) 
3. eine Liste der fachspezifischen Operatoren 
 
 
Sonstige Hinweise 
keine 
  
In jedem Fall vom Prüfling auszufüllen 
 
 
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Seite 2 von 9 Honigbienen – Varroamilben – Pontischer Honig 
(Ökologische und stoffwechselphysiologische Zusammenhänge, Neurobiologie und Verhaltens- 
biologie) 
Aktuell ist das Insektensterben häufig Thema in den Medien, und es wird schon über eine „Bestäuber-
krise“ diskutiert. Hierbei wird die Honigbiene Apis mellifera oft synonym für alle bestäubenden Insek-
ten verwendet. 
Für die Gesundheit der Honigbienen ist es entscheidend, dass sie Krankheitserreger erfolgreich be-
kämpfen können. In diesem Zusammenhang werden die Varroa-Milbe und die von ihr übertragenen 
Bienenkrankheiten als ein zentraler Faktor für das Sterben von Bienenvölkern angesehen.  
Honig, ein von Honigbienen zur eigenen Nahrungsvorsorge erzeugtes und vom Menschen genutztes 
Lebensmittel, kann aufgrund bestimmter aus Nahrungspflanzen der Bienen stammender Wirkstoffe 
unter Umständen eine gesundheitliche Gefährdung darstellen. 
 
 
Aufgaben 
 
Honigbiene und Varroamilbe 
 
1 Geben Sie die Definitionen für Biotop und Biozönose an und nennen Sie je zwei Beispiele für 
charakteristische abiotische und biotische Ökofaktoren.  
(8 BE) 
 
2 Erläutern Sie die wechselseitige Beziehung zwischen Honigbienen und Apfelbäumen. Beschrei-
ben Sie die Unterschiede zwischen den drei Apfelsorten hinsichtlich des Ertrags und entwickeln 
Sie eine Hypothese für die Erträge ohne Honigbienenbeflug. (Material 1 und 2) 
(11 BE) 
 
3 Erklären Sie den Einfluss der Varroamilbe auf die Sterblichkeit des Bienenvolkes.  
(Material 1 und 3) 
(8 BE) 
 
4 Fassen Sie die Versuchsergebnisse zum Putzverhalten der asiatischen und der europäischen  
Honigbiene zusammen und deuten Sie diese. (Material 3 und 4) 
(15 BE) 
 
5 Beurteilen Sie den Vorschlag, bei der Apfelblüte gezielt solitäre Bienenarten, wie z.B. die  
Gehörnte Mauerbiene, zum Einsatz zu bringen, anhand von vier unterschiedlichen Aspekten. 
(Material 1, 2 und 5) 
(8 BE) 
 
 
 
 
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Seite 3 von 9 „Pontischer Honig“ 
 
6 Beschreiben Sie das Zustandekommen des Ruhepotenzials an einer Nervenzelle. Erläutern Sie 
in diesem Zusammenhang die Bedeutung und die Funktion der Natrium-Kaliumpumpe.  
(Material 7)  
(17 BE) 
 
7 Beschreiben und erklären Sie den Potenzialverlauf in Abbildung 8.2. (Material 6, 7 und 8) 
(22 BE) 
 
8 Entwickeln Sie eine Hypothese, die die in Material 9 beschriebenen Untersuchungsergebnisse 
erklären könnte. (Material 8 und 9) 
(4 BE) 
 
9 Entwickeln Sie eine Erklärung für die beobachteten Symptome nach dem Genuss von „Mad  
Honey“. (Material 6 und 8) 
(7 BE)

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Seite 4 von 9 Material 1 
Die Honigbiene 
Die Honigbiene ist ein sozial lebendes Insekt, das in einem „Volk“ lebt, einer in sich geschlossenen
Gemeinschaft. Jedes Volk baut ein Nest aus Waben und Wachs, das sich in einer vom Imker gebauten 
Behausung oder, bei Wildbienen, in einer Höhle befindet. Volk, Nest und Behausung zusammen wer-
den als „Stock“ bezeichnet. Im Mittelpunkt des Volkes steht die Königin. Sie lebt mehrere Jahre. In 
ihrem ersten Lebensjahr verpaart sie sich auf dem Hochzeitsflug und speichert die Spermien für den 
Rest ihres Lebens in ihrem Körper. Alle Bienen des Volkes (weibliche Arbeitsbienen und männliche 
Bienen, die Drohnen) stammen von ihr ab. 
Im Frühjahr beginnt die Königin mit der Eiablage. Sie legt in kurzer Zeit so viele Eier, dass das Volk 
bei ausreichendem Blütenangebot bis auf mehrere Zehntausend Bienen anwachsen kann. Jedes Ei wird 
einzeln in eine Wachszelle gelegt. Aus einem befruchteten Ei schlüpft nach drei Tagen eine Larve, die 
innerhalb von sechs Tagen durch das Füttern durch Arbeitsbienen so schnell an Gewicht zunimmt, 
dass sie sich verpuppen kann. Dazu wird neun Tage nach der Eiablage die Wachszelle, in der sich die 
Larve befindet, von Arbeitsbienen mit Wachs verschlossen. Nach zwölf Tagen schlüpft daraus eine 
junge Arbeitsbiene, die im Frühjahr oder Sommer ca. fünf Wochen lebt. In den letzten beiden Wochen 
ihres Lebens sammelt sie außerhalb ihres Stocks Pollen und Nektar für ihr Volk. 
Im Herbst nimmt das Bienenvolk wieder auf ca. 10 000 bis 15 000 Bienen ab. Arbeitsbienen, die im 
Herbst schlüpfen, leben mehrere Monate. Ihre Aufgabe ist es, im Winter die Stocktemperatur über 
20°C zu halten. Dazu bilden sie eine Traube und erzeugen mit ihrer Flugmuskulatur Wärme und ver-
fallen daher im Winter auch nicht in eine Körperstarre. Im Frühjahr ist es ihre Aufgabe, die neue Brut 
aufzuziehen. Das Volk ernährt sich in dieser Zeit von den eingelagerten Vorräten: Honig, den die Ar-
beitsbienen aus dem Blütennektar herstellen, und Pollen. Die Königin überwintert mit wenigen Tau-
send Arbeitsbienen, den sogenannten Winterbienen, ohne dass in dieser Zeit weitere Bienen hinzu-
kommen, da die Königin in dieser Zeit keine Eier legt. 
 
 
Material 2 
Bestäubungsleistung durch Honigbienen 
Apfelbäume blühen in Deutschland ca. zwei bis drei Wochen im Zeitraum von April bis Mai. Sie lo-
cken die Bienen mit einem reichen Angebot an Nektar und Pollen an. Die blütenbesuchenden Arbeits-
bienen sind blütenstet, das heißt, stehen zu Beginn ihrer Sammeltätigkeit zum Beispiel in der Nähe 
Apfelbäume in voller Blüte, besuchen sie diese in den nächsten Tagen regelmäßig, ohne zeitgleich an-
dere Pflanzenarten zu besuchen. Das erhöht für die Apfelblüten die Wahrscheinlichkeit, befruchtet zu 
werden.  
Das folgende Diagramm zeigt die Ergebnisse von Vergleichsversuchen zur Rolle der Honigbienen für 
die Ausbildung von Früchten bei drei verschiedenen Apfelsorten. Dazu wurde jeweils die Fruchtbil-
dung nach Anwesenheit von Honigbienen zur Blütezeit mit 100% festgesetzt. Damit verglichen wurde 
die Fruchtbildung bei diesen drei Apfelsorten, wenn keine Honigbienen als Bestäuber zur Verfügung 
standen. Eine Selbstbestäubung wurde bei dieser Untersuchung ausgeschlossen. 
 
 
Fortsetzung des Materials auf der folgenden Seite

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Seite 5 von 9 Einfluss der Bestäubung durch Bienen auf den Ertrag von drei Apfelsorten  
 
 
  
Erläuterung: 
 
    Bäume ohne Honigbienen- 
                beflug 
 
    Bäume mit Honigbienen- 
                beflug 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Material 3 
Die Varroamilbe – der bedeutsamste Bienenschädling  
Die vielfältigen Veränderungen unserer Kulturlandschaften, wie die Umstellung auf große Monokultu-
ren, ein hoher Einsatz von Pestiziden und das Verschwinden der blütenreichen Randstreifen an Äckern 
und Wegen, haben sich deutlich auf den Gesundheitszustand der Honigbienen ausgewirkt. 
Besonders erschwerend wirkte sich das Einschleppen der Varroamilbe Varroa destructor aus Asien in 
den 1950er Jahren aus. Sie ernährt sich vom Fettkörper der Bienen. In den Zellen des Fettkörpers wer-
den Stoffe umgebaut, neu synthetisiert und gespeichert. Die Aktivität des Organs beeinflusst den hor-
monellen Status der Larve sowie der erwachsenen Biene und damit auch das Bienenverhalten. Der 
Fettkörper ist in der Larve besonders stark entwickelt, da er die Reservestoffe enthält, die während der 
Metamorphose (Umwandlung der Larvenform zum Adultstadium) gebraucht werden. 
Die Varroamilbe lebt auf den Arbeitsbienen und verlässt diese, wenn sie auf heranwachsende Bienen-
larven überwechseln kann, bevor deren Wachszellen verschlossen werden. In den 12 Tagen der Ver-
puppung parasitiert die Milbe an der Bienenlarve und vermehrt sich. Dabei stirbt die befallene Biene 
nicht, wird aber geschwächt: Ihre Größe ist um ca. 10% vermindert, ihre Lebenszeit stark verkürzt, 
ihre Orientierungsleistungen sind schlechter und von den Milben übertragene Viren verursachen Er-
krankungen, wie z.B. Verkrüppelung der Flügel. Deutschlandweit wurde untersucht, wie hoch die 
Wahrscheinlichkeit des Sterbens eines Bienenvolkes im Winter („Winterverlust“) in Abhängigkeit von 
seinem Varroamilbenbefall im Herbst ist. Es wurde beobachtet, dass das Risiko, im Winter zu sterben, 
bei Völkern ohne Varroa-Befall bei etwa 4% liegt. Bei einem Befall ab 20 Milben pro 100 Bienen 
liegt das Verlustrisiko bei fast 50%.

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Seite 6 von 9 Material 4 
Das Putzverhalten der asiatischen und der europäischen Honigbiene  
Angesichts der hohen Verluste durch Varroamilbenbefall bei der heimischen Honigbiene untersuchten 
Forscher die Beziehung zwischen der Milbe und ihrem ursprünglichen Wirt, der asiatischen Honig-
biene. In ihrem ursprünglichen Verbreitungsgebiet existieren Milbe und asiatische Honigbiene schon 
seit langem miteinander, ohne dass es nennenswerte Beeinträchtigungen der Bienenpopulation gibt. 
Um diese Beobachtung zu erklären, wurden Versuche mit gesunden Völkern von asiatischen und euro-
päischen Honigbienen durchgeführt. In offene Wachszellen mit Bienenlarven wurde entweder eine 
Milbe oder ein gleichgroßes Stück Kontrollpapier eingebracht. Dann wurde das Putzverhalten der Bie-
nen beobachtet und geprüft, in welcher Zeit sie jeweils die Milben bzw. das Kontrollpapier entfernten. 
Bei den Reaktionen der asiatischen Honigbienen konnten alle Beobachtungen innerhalb der ersten 
10 Minuten des Versuches durchgeführt werden. Bei den europäischen Honigbienen dagegen musste 
über 75 Minuten (4500 s) beobachtet und das Resultat zu diesem Zeitpunkt zusammengefasst werden. 
 
Untersuchung zum Putzverhalten der asiatischen und der europäischen Honigbiene  
 
 
 
 
  
Erläuterung: 
     Milben 
     Kontrollpapiere 
Material 5 
Bestäubung durch Honigbiene und Gehörnte Mauerbiene  
Die meisten unserer heimischen Bienenarten sind Wildbienen, die in der Regel nicht von Varroa- 
milben befallen werden. Sie bilden keine Völker wie die Honigbiene, sondern leben allein (solitär). 
Dazu gehört auch die recht häufige Gehörnte Mauerbiene. Nach dem Schlüpfen im Frühjahr und der
Paarung beginnen die Weibchen in hohlen Pflanzenstängeln oder in Erdlöchern mit dem Bau der  
Brutzellen, in die sie jeweils ein Ei ablegen und die sie mit Nektar und Pollen versorgen. Anschließend 
werden die Kammern fest verschlossen. Ca. zwölf solcher Einzelzellen nebeneinander bilden zusam-
men ein kleines Brutnest. Nach etwa vier bis sechs Wochen stirbt das Weibchen. Ihr Nachwuchs 
wächst über den Sommer eingeschlossen in seinen Zellen heran und überwintert, bereits voll entwi-
ckelt, darin, bis zum Schlüpfen bei steigenden Temperaturen im Frühjahr. Die jetzt verlassenen Röh-
ren können für den kommenden Nachwuchs wieder genutzt werden.  
Fortsetzung des Materials auf der folgenden Seite

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Seite 7 von 9 In der Flugzeit der Mauerbienen-Weibchen blühen auch Apfelbäume, in denen sie intensiv Nektar und 
Pollen sammeln und dabei auch die Blüten bestäuben. Für eine erfolgreiche Befruchtung der Blüten ist 
es wichtig, dass ein blütenbesuchendes Weibchen den Pollen anderer Blüten auf die gerade besuchte 
Blüte so überträgt, dass dieser auf der Narbe der Blüte landet. Beim Blütenbesuch verhalten sich Mau-
erbienen anders als Honigbienen. In einer Apfelplantage mit einer Delicious-Sorte wurden einzelne 
Bienen beider Bienenarten beim Blütenbesuch beobachtet und anschließend das Ausmaß der Frucht-
bildung verglichen. Folgende Daten wurden erhoben: 
 Besuchszeit 
je Blüte 
[s] besuchte Blüten 
pro Minute Narbenkontakt 
bei Blütenbesuch 
[% der Besuche] Fruchtbildung
nach Blüten-
besuch 
[% der Besuche] 
Gehörnte Mauer-
biene 3,4 12,3 97,7 27,4 
Europäische Ho-
nigbiene 5,3 7,9 32,7 12,1 
 
 
Material 6 
„Pontischer Honig“  
Im Jahre 401 v. Chr. befanden sich die Krieger des griechischen Feldherren Xenophon auf dem Rück-
zug von einer Schlacht um die Herrschaft des persischen Reiches an der Schwarzmeerküste und aßen 
Honig aus Waben. Alle, die davon gekostet hatten, klagten über Beschwerden, die von Betrunkenheit 
oder Erbrechen bis hin zu Ohnmacht reichten.   
Noch heute warnt das Bundesinstitut für Risikoforschung vor dem Verzehr des auch als „pontischer 
Honig“ oder „Mad Honey“ bezeichneten Rhododendron-Honigs der türkischen Schwarzmeerküste, da 
es durch ihn zu akuten Vergiftungserscheinungen wie Schwindel, Blutdruckabfall, verlangsamtem 
Herzschlag, Missempfindungen, Kribbeln, Jucken, Übelkeit, Erbrechen und Durchfällen kommen 
kann. Normalerweise dämpft der Vagusnerv Herztätigkeit und Blutdruck und fördert die Darmtätig-
keit. 
Als auslösende Ursache wurden die Grayanotoxine (GTX) identifiziert. Diese werden von am 
Schwarzmeer beheimateten Rhododendren-Arten gebildet und gelangen mittels Pollen und Nektar in 
den Honig.

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Seite 8 von 9 Material 7 
Ionenkonzentrationen und Membranpermeabilitäten eines Neurons während des 
Ruhepotenzials am unerregten Riesenaxon eines Tintenfisches 
Ion Na+ K+ Cl− organi-
sche  
Anionen 
intrazelluläre Konzentration [mmol/l] 50 400 108 460 
extrazelluläre Konzentration [mmol/l] 440 20 560 0 
relativer Permeabilitätskoeffizient 0,04 1 0,44 0 
 
Erläuterung: 
Relativer Permeabilitätskoeffizient: Maß für die Durchlässigkeit einer Membran für bestimmte Ionen. 
Dieser gibt das Verhältnis der Permeabilitäten für Na+ und Cl− zur Permeabilität von K+ an. 
 
 
Material 8 
Molekulare Ursache der Vergiftungserscheinungen durch Grayanotoxin 
Um die molekularen Ursachen zu identifizieren, welche die beschriebenen Wirkungen im Nervensys-
tem des Menschen auslösen, wurden Riesenaxone des Tintenfischs Loligo pealeii präpariert und Lö-
sungen unterschiedlicher Zusammensetzung ausgesetzt.  
In den Experimenten wurde sichergestellt, dass die Ausbildung von Aktionspotenzialen blockiert wird, 
ohne dass das Ruhepotenzial beeinflusst wird.  
Das Axoninnere wurde konstant von einer Standard-Innenraumflüssigkeit durchströmt, während die 
Außenlösungen entsprechend den in der Grafik angegebenen Verhältnissen variiert wurden. Die erhal-
tenen Membranpotenzialänderungen wurden aufgezeichnet. Neben den in der Tabelle verwendeten 
Außenlösungen wurden zu unterschiedlichen Zeiten für bestimmte zeitliche Intervalle Tetrodotoxin 
(TTX) beziehungsweise Grayanotoxin (GTX) zugesetzt.  
Tetrodotoxin ist ein Wirkstoff, der spannungsabhängige Natriumionenkanäle so blockiert, dass keine 
Natriumionen mehr hindurch diffundieren können. 
 
Abbildung 8.1: Konzentrationen ausgewählter Ionen der im Versuch verwende-
ten Lösungen 
 
Lösung  
 
 
 
Inhaltsstoffe Außenlösungen Innenlösung A B C 
Meerwasser 
[mmol/l]  natriumarmes 
Meerwasser 
[mmol/l]  Standard 
Innenraum- 
Flüssigkeit [mmol/l] 
Na+ 449 1 50 
K+ 10 10 350 
organische Anionen 0 0 320 
 
Hinweis: Osmotische Vorgänge sind für die Lösung der Aufgabe nicht relevant.

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Seite 9 von 9 Abbildung 8.2: Änderungen des Ruhepotenzials eines Tintenfisch-Axons durch  
                          Verwendung unterschiedlicher Lösungen im Außenmedium   
 
  
 
Erläuterung: 
Em  Membranpotenzial  
  Zugabe von GTX  
  Zugabe von TTX   
 
 
Material 9 
Ergänzende Untersuchungen 
 
In weiteren Experimenten wurden GTX und TTX jeweils dem Axoninneren oder der Außenlösung zu-
gefügt und ihre Wirkung untersucht. Es wurde beobachtet, dass Grayanotoxin sowohl stärker als auch 
schneller wirkt, wenn es dem Axoninneren zugeführt wird. Im Gegensatz dazu wirkte Tetrodotoxin 
nur bei Zugabe in die Außenlösung.