Hessisches Kultusministerium Landesabitur 2020 
Biologie Thema und Aufgabenstellung 
Grundkurs Vorschlag A1 
Seite 1 von 5Hinweise für den Prüfling 
 
Bearbeitungszeit (insgesamt): 255 Minuten 
 
 
Auswahlverfahren 
Wählen Sie aus den Aufgabengruppen A und B jeweils einen der beiden vorliegenden Vorschläge zur 
Bearbeitung aus. Die nicht ausgewählten Vorschläge werden 60 Minuten nach Beginn der Bearbei-
tungszeit 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 
 
 
Name:   Vorname:   
 
 
Prüferin/Prüfer:   Datum:

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Biologie Thema und Aufgabenstellung 
Grundkurs Vorschlag A1 
Seite 2 von 5Neurobiologie und Verhaltensbiologie 
Coffee to fly 
 
Aufgaben 
 
1 Beschreiben Sie die beiden Lernformen klassische und operante Konditionierung. Ordnen Sie 
den in Material 1 dargestellten Lernvorgang begründet einer Konditionierungsform zu.  
(Material 1) 
(13 BE) 
 
 
2 Analysieren Sie die Wirkung von Koffein auf die Gedächtnisleistung von Bienen. (Material 1)  
(9 BE) 
 
 
3 Fassen Sie die experimentellen Ergebnisse in Material 2 zusammen und deuten Sie diese im  
Zusammenhang mit Material 1. Stellen Sie mögliche Auswirkungen auf die Sammelaktivität 
des gesamten Bienenvolks dar. (Material 1 und 2) 
(13 BE) 
 
 
4 Untersuchen Sie die unterschiedlichen Strategien von Blütenpflanzen zur Bestäubung durch 
Bienen unter Kosten-Nutzen-Aspekten und beurteilen Sie mögliche Folgen für ein Bienenvolk. 
(Material 1, 2 und 3) 
(15 BE)

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Biologie Thema und Aufgabenstellung 
Grundkurs Vorschlag A1 
Seite 3 von 5Material 1 
Wirkung von Koffein auf das Bienengedächtnis 
Forscherinnen der britischen Universität von Newcastle untersuchten die Wirkung von Koffein auf das
Gehirn und die Gedächtnisleistung von Bienen. Dafür lernten die Bienen zunächst, auf einen bestimm-
ten Duftstoff mit dem Ausstrecken ihres Saugrüssels zu reagieren. Dabei wurde die Tatsache ausge-
nutzt, dass Bienen auf den Kontakt mit Zuckerlösungen, wie z. B. Nektar, immer mit dem Herausstre-
cken ihres Saugrüssels reagieren. Dieser Reflex wird als Rüsselstreckreaktion bezeichnet. Für den 
Lernvorgang wurde der Duftstoff zeitgleich mit einer Zuckerlösung mit bzw. ohne Koffein präsentiert, 
bis die Bienen bereits auf den Duftstoff mit dem Ausstrecken ihres Saugrüssels reagierten. 
Im Experiment wurde zu verschiedenen Zeitpunkten nach diesem ersten Lernvorgang erneut getestet, 
ob die Präsentation des Duftstoffs bei den Bienen die Rüsselstreckreaktion auslöste und welchen Ein-
fluss zuvor in der Zuckerlösung enthaltenes Koffein hatte (Abbildung 1.1). 
 
Abbildung 1.1: Wirkung von Koffein auf die Gedächtnisleistung von Bienen 
 
Erläuterung: 
 Zuckerlösung    Zuckerlösung + Koffein 
 
Im Bienengehirn, das mit ca. 960 000 Neuronen bei Insekten zu den komplexen Gehirnen zählt, spielt 
der Pilzkörper eine zentrale Rolle bei der Gedächtnisbildung. In weiteren Experimenten bestimmten 
die Wissenschaftlerinnen daher Spannungsänderungen in bestimmten Neuronen des Pilzkörpers. Diese 
so genannten Kenyon-Zellen verarbeiten sensorische Informationen und leiten sie in andere Bereiche 
des Bienengehirns weiter.  
Der Einfluss von Koffein auf einzelne Kenyon-Zellen wurde am intakten Bienengehirn experimentell 
untersucht (Abbildung 1.2). 
 
Abbildung 1.2: Wirkung von Koffein auf Kenyon-Zellen im Bienengehirn 
 Ohne Koffein Nach Koffeinzugabe 
Ruhepotenzial der 
Neuronen [mV] − 67 − 52 
Erläuterung: Die Einwirkung von Koffein löste keine Aktionspotenziale aus.

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Grundkurs Vorschlag A1 
Seite 4 von 5Material 2 
Tanzende Bienen 
Der Verhaltensbiologe Karl von Frisch beschrieb erstmals die „Tanzsprache“ der Bienen. Er beobach-
tete, dass in den Bienenstock zurückkehrende, erfolgreiche Futtersammlerinnen mithilfe eines 
„Schwänzeltanzes” Informationen über Nahrungsquellen an ihre Artgenossinnen im Bienenstock wei-
tergeben. Die zurückgekehrten Bienen laufen zwischen ihren Artgenossinnen im Kreis und schütteln 
heftig ihren Hinterleib, was als „Schwänzeln“ bezeichnet wird. Durch den Schwänzeltanz teilen Bie-
nen die Richtung der Nahrungsquelle sowie deren Entfernung vom Bienenstock mit. Auch gibt die In-
tensität des Schwänzelns den anderen Bienen Aufschluss über die Ergiebigkeit der Futterstelle. Diese 
Tänze regen weitere Bienen dazu an loszufliegen und an der kommunizierten Position nach Futter zu 
suchen. Bei weniger reichhaltigen Nahrungsquellen bleibt der Schwänzeltanz aus. 
Weltweit sind weniger als zehn Pflanzenarten bekannt, die als Schutz gegen Insektenfraß Koffein in 
ihren Blättern und Blütenbestandteilen anreichern. Zu ihnen gehören unter anderem Tee, Kaffee und 
Zitrusgewächse. Da das produzierte Koffein in geringeren Konzentrationen auch im Blütennektar die-
ser Pflanzen nachweisbar ist, untersuchten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität 
von Sussex seine mögliche Wirkung auf Bienen und ihre Kommunikation im Stock. 
Dazu beobachteten sie die Futtersammelaktivität von zuvor markierten Bienen eines Stocks an Futter-
behältern und untersuchten das Tanzverhalten der Bienen nach ihrer anschließenden Rückkehr in den 
Stock. Sie boten den Bienen zwei Futterbehälter mit Zuckerlösung an, wobei in einem Fall zusätzlich 
Koffein in einer Konzentration zugefügt wurde, wie sie auch natürlicherweise in Blütennektar man-
cher Pflanzen vorkommt. Die im Folgenden angegebenen Messwerte stellen Durchschnittswerte für 
einen Zeitraum von 3 Stunden dar.  
 
Verhalten von Bienen unter Einfluss von Koffein
 
Abbildung 2.1: 
Besuche am  
Futterbehälter Abbildung 2.2:  
Relativer Anteil  
 tanzender Bienen Abbildung 2.3:  
Tänze pro Biene

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Biologie Thema und Aufgabenstellung 
Grundkurs Vorschlag A1 
Seite 5 von 5Material 3 
Die Wechselbeziehung zwischen Bienen und Blütenpflanzen – ein Wettbewerb? 
Viele Blütenpflanzen sind für ihre Fortpflanzung auf tierische Bestäuber angewiesen, wobei Bienen 
eine besonders wichtige Rolle einnehmen. Die Pflanzen haben vielfältige Strategien entwickelt, um 
Bestäuber anzulocken: Sie produzieren Nektar und haben vielfältige Düfte, Farben und Formen entwi-
ckelt. Dadurch sind sie für bestäubende Insekten attraktiv und sichern die eigene Fortpflanzung, da die 
Bestäuber bei ihrer Nahrungssuche auch Pollen von Pflanze zu Pflanze verbreiten. Die Produktion des 
kohlenhydratreichen Nektars ist für Blütenpflanzen allerdings energieaufwendig. 
Die gesammelten und in den Bienenstock eingebrachten Honigreserven wiederum sind für die Bienen 
im Winter, wenn sie ihren Bienenstock nicht verlassen, die einzige Nahrungsquelle.  
Mit Hilfe einer Modellrechnung versuchten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Univer-
sität von Sussex vorherzusagen, wie sich unterschiedliche Gehalte an Zucker und Koffein im Blüten-
nektar auf die Honigreserven eines Bienenvolks auswirken könnten. Dabei sollte geprüft werden, in-
wieweit Blütenpflanzen durch den Zusatz von Koffein den Zuckergehalt ihres Blütennektars verän-
dern können, ohne dabei an Attraktivität für die Bienen einzubüßen. Zu diesem Zweck wurde in der 
Modellrechnung folgende Umgebung für die Bienen simuliert: Ein Teil der Pflanzen enthält Nektar 
mit Koffein in natürlich vorkommender Konzentration. Es wird angenommen, dass die Tanzaktivität 
der Bienen entsprechend der in Abbildung 2.2 dargestellten experimentellen Ergebnisse beeinflusst 
wird. Die Tabelle zeigt das Ergebnis einer solchen Modellrechnung. 
 
Möglicher Honigertrag eines Bienenvolks in Abhängigkeit von der Zusammensetzung 
des Blütennektars (Ergebnis einer Modellrechnung) 
 
Zusammensetzung des 
Blütennektars Zuckerlösung (c = 1 mol/l) 
ohne Koffein Zuckerlösung (c = 0,8 mol/l) 
mit Koffein 
Honigertrag des Bienenvolks [g/Tag] 100 86