Lösungsvorschlag - Material 2:

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1 Lösungsvorschlag - Material 2: Gentechnisch veränter Mais als Ursache für das sterben Ihr gehört einer Gruppe von Wissenschaftlern an, die sich mit gentechnisch veränten Pflanzen, insbesone dem so genannten Bt-Mais beschäftigen. Bei Bt-Mais handelt es sich um gentechnisch veränten Mais, dem ein Genkonstrukt eingebaut wird, welches dafür sorgt, dass Mais spezifische e (Gifte) gegen bestimmte Fraßinsekten (v.a. Maiszünsler, Maiswurzelbohrer) selber produziert. Auf diese Weise soll Mais besser gegen Schädlingsbefall geschützt sein. und larven ernähren sich u.a. auch vom proteinreichen Pollen des Mais. Die e von Bt-Mais lassen sich auch im Pollen des Mais nachweisen. Beantwortet die Aufgaben auf einem Blockblatt. 1. Formuliert die übergeordnete Forscherfrage, die ihr euch als Wissenschaftler in Hinblick auf die nun stellt. Werden o ihre Larven durch den Verzehr des Pollens von Bt-Mais geschädigt? 2. Wie je gute Naturwissenschaftler stellt ihr nun verschiedene Hypothesen (Vermutungen) dazu auf, inwiefern ein Zusammenhang zwischen dem Bt-Mais und dem Wohlergehen bestehen könnte. Berücksichtigt dafür auch die zuvor erarbeiteten Ursachen für das sterben. Mais-Pollen erhöht die Sterblichkeitsrate / verringert die Lebenserwartung. Mais-Pollen hemmt die Entwicklung larven. Mais-Pollen schädigt das Immunsystem. Mais-Pollen bewirkt Verstümmelungen / Schädigungen an den Organen. Je jünger die sind, desto eher sterben sie bei Aufnahme von Bt-Mais-Pollen. 3. Im nächsten Schritt plant ihr wie Naturwissenschaftler euer experimentelles Vorgehen. a) Überlegt euch dazu zunächst, was sich in passenden Experimenten beobachten ließe, wenn eure Hypothesen zutreffen würden. Formuliert für jede eurer Hypothesen eine schlüssige so genannte Prognose (Vorhersage) und verwendet dazu immer die folgende Formulierung: Wenn, dann Wenn (eine bestimmte Menge an) Bt-Mais-Pollen aufnehmen, dann sterben sie eher und /o zahlreicher als, die keinen solchen Pollen aufnehmen. Wenn Larven eine (bestimmte Menge an) Bt-Mais-Pollen aufnehmen, dann entwickeln sich weniger dieser Larven zu ausgewachsenen als Larven, die keinen solchen Pollen aufnehmen. Wenn (eine bestimmte Menge an) Bt-Mais-Pollen aufnehmen, dann lassen sich mehr dieser mit Krankheitserregern infizieren als, die keinen solchen Pollen aufnehmen.

2 Wenn (eine bestimmte Menge an) Bt-Mais-Pollen aufnehmen, dann zeigen sich auffällige Missbildungen an den körpern. Wenn unterschiedlichen Alters eine bestimmte Menge Bt-Mais-Pollen aufnehmen, dann überleben die älteren länger, als die jüngeren. b) Ihr benötigt nun pro Hypothese jeweils einen passenden Versuchsaufbau, um Aussagen darüber zu treffen, ob jeweilige von euch vermutete Zusammenhang zutrifft. Dabei vergleicht ihr jeweils eine Testgruppe von, bei ihr eure vermutete Auswirkung des Bt-Mais-Pollens überprüft, mit einer passenden Kontrollgruppe von. Legt eine Tabelle wie unten angedeutet, an. Tragt zunächst eure Hypothesen ein. Notiert dann pro Zeile, was ihr jeweils passend zur Hypothese messen müsst (abhängige Variable, AV), was ihr veränn müsst (unabhängige Variable, UV) und was ihr alles konstant halten müsst (Kontrollvariablen, KV). Hypothese Variablen Beispiel: 1. Durch die Aufnahme von BT-Mais sterben Frühlingspelzbienen eher als Streifenpelzbienen. 2. Mais-Pollen erhöht die Sterblichkeitsrate / verringert die Lebenserwartung. 3. Mais-Pollen hemmt die Entwicklung larven. 4. Mais-Pollen schädigt das Immunsystem. 5. Mais -Pollen bewirkt Verstümmelungen / Schädigungen an den Organen. 6. Je jünger die sind, desto eher sterben sie bei Aufnahme von Bt-Mais-Pollen. Art Form und Zustand Organe Anzahl gestorbenen Tiere im Laufe einer festgelegten Zeitspanne Anzahl aus Larven hervorgegangen in einer festgelegten Zeitspanne Anzahl durch Krankheits -erreger infizierten Gabe von BT- Pollen als Nahrung Ausgangsalter Larven / Zufuhr von Wärme und Licht UV AV KV KV KV KV AV UV KV KV KV AV UV KV KV KV UV AV KV KV KV AV UV KV KV KV AV KV UV KV

3 c) Entscheidet abschließend, wodurch sich zusammengehörige Test- und Kontrollgruppen jeweils unterscheiden. Tragt passende Kreuze in Tabelle ein. Experiment zu Hypothese 1 unterscheidet sich von Experiment zu Hypothese 2 unterscheidet sich von Experiment zu Hypothese 3 unterscheidet sich von Experiment zu Hypothese 4 unterscheidet sich von Experiment zu Hypothese 5 unterscheidet sich von Experiment zu Hypothese 6 unterscheidet sich von.. die Anzahl die Menge zugeführten Krankheitserreger die Art die Art Fütterung (Bt-Mais Pollen / kein Bt-Mais- Pollen) die Intensität Sonneneinstrahlung die Zeitdauer Beobachtung die Art verwendeten Mikroskope zur Betrachtung.. das Alter 4. Um die Hypothesen zu überprüfen, wurden entsprechende Experimente mit durchgeführt. Dabei wurden für die Untersuchung des Einflusses Art Fütterung auf die Lebenserwartung Biene, die Entwicklung larve und das Immunsystem eine Hälfte mit Bt-Mais Pollen und eine Hälfte mit Bt-freiem Pollen gefüttert. Beschreibt und interpretiert die unten stehenden Diagramme in Bezug auf die Forscherfrage. a) Sterblichkeit/Lebenserwartung

4 Zahl adulter Zeit [d] Sterblichkeit von Jungbienen Stockbienen Prozentsatz gestorbener Im oberen Diagramm ist die Zahl adulten für die Tage 12, 19, 26, 33, 40 und 47 sowohl für die Kontrollgruppe als auch die gruppe in Form von Säulen angegeben. In Kontrollgruppe nimmt die Zahl Tiere von ca am 12. Tag, 980 am 19. Tag, 820 am 26. Tag, 700 am 33. Tag, 500 am 40 Tag und 450 am 47. Tag hin ab. Auch in gruppe nimmt die Zahl ab. Am 12. Tag leben ca Tiere, am 19. Tag 1050, am 26. Tag 900, am 33. Tag 720, am 40. Tag 600 und am 47. Tag 500. Das zweite Diagramm zeigt den Prozentsatz gestorbener (y-achse), wobei die Werte für Jungbienen und Stockbienen angegeben sind (x-achse). Dabei wird innerhalb dieser beiden zwischen Kontroll- und gruppe unterschieden. Bei den Jungbienen starben in Kontrollgruppe 4%, bei gruppe 2%. Bei den Stockbienen sterben in Kontrollgruppe 12%, in gruppe 10%. Im Hinblick auf die Sterblichkeit von ausgewachsenen gibt es keinen Unterschied zwischen Experimental- und Kontrollgruppe. Auch bei den Jungbienen sterben in etwa gleich viele in Experimental- und Kontrollgruppe. Die Gabe von Bt-Mais hat also keinen Einfluss auf die Sterblichkeit bzw. Lebenserwartung. b) Überleben und Entwicklung Larven

5 Schlupfgewicht Überlebende Larven Überlebende Larven in % Diagramm 1 zeigt das Schlupfgewicht (y-achse) - und Kontrollgruppe (x-achse). Das Schlupfgewicht für die Kontrollgruppe ist ca. 110g, das gruppe 112g. Diagramm 2 zeigt den Prozentsatz überlebenden Larven (y-achse) in Kontroll- und gruppe (x-achse). In Kontrollgruppe überleben ca. 61%, in gruppe 60%. Das Schlupfgewicht Larven und auch die Anzahl überlebenden Larven unterscheiden sich nicht Experimental- und Kontrollgruppe. Die Gabe von Bt-Mais hat demnach keinen Einfluss auf das Überleben und die Entwicklung Larven. c) Immunsystem Befall von Nosema-Sporen (=Krankheitserreger)

6 Anzahl Zahl Nosema-Sporen/darm >100 < relative Häufigkeit [%] Anzahl adulter in mit Nosema-Sporen befallenen Völkern Anzahl adulter in mit Nosema-Sporen befallenen Völkern Zeit [d] Im ersten Diagramm ist die relative Häufigkeit in Prozent (y-achse) Tiere angegeben, die mit 0, weniger als 100 und mehr als 100 Nosema-Sporen im Darm befallen waren. Dabei wird innerhalb Zahlenbereiche zwischen Kontrollgruppe und gruppe unterschieden. Das Diagramm zeigt, dass in gruppe 45% und in Kontrollgruppe ca. 38% mit keinen Sporen befallen waren. Bei 45% Kontrollgruppe und 40% gruppe wurden weniger als 100 Nosema-Sporen nachgewiesen. 19% Kontrollgruppe und 18% gruppe hatten mehr als 100 Nosemaspuren im Darm. Das erste Diagramm zeigt, dass bei Völkern, die mit Bt-Mais gefüttert wurden, häufiger keine Nosema-Sporen gefunden wurden. Dafür waren es bei befallenen bei den Kontrollvölkern häufiger weniger als 100. In Auswertung mit, die mehr als 100 Sporen im Darm hatten, gab es kaum einen Unterschied zwischen den völkern und den Kontrollvölkern.

7 Das zweite Diagramm zeigt die Anzahl in mit Nosema-Sporen befallen Völkern (y- Achse) zu verschiedenen Messzeitpunkten (x-achse; 0 Tage, 7 Tage, 14 Tage, 21 Tage und 28 Tage). Für jeden Zeitpunkt sind die Werte Kontroll- und gruppe angegeben. An Tag 0 besteht das Kontrollvolk und das volk aus 2000 Tiere. An Tag 7 leben im Kontrollvolk knapp 1800 Tiere, im volk Nach zwei Wochen gibt es knapp 1800 im Kontrollvolk und 1400 im volk. An Tag 21 sind ca im Kontrollvolk und ca. 700 im volk. Nach vier Wochen besteht das Kontrollvolk aus 700 Tiere und das volk aus ca. 300 Tieren. Im zweiten Diagramm zeigt sich sogar, dass die Anzahl Kontrollgruppe in mit Nosema-Sporen befallenen Völkern weniger stark abnimmt als die Anzahl gruppe. Dies deutet darauf hin, dass zwar durch das die nicht häufiger mit Nosema- Sporen befallen sind, aber in befallenen Völkern die schneller sterben.