BIOLOGIEOLYMPIADE 2011 KLASSENSTUFE 7 STUFE 1

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1 BIOLOGIEOLYMPIADE 2011 KLASSENSTUFE 7 STUFE 1 SCHULOLYMPIADE GYMNASIEN Regionalschulamtsbereiche Bautzen und Dresden Themenkomplex 1: Das leise Sterben der Amphibien 25BE Themenkomplex 2: Die Kiefer - ein Nadelbaum unserer Wälder 27BE Wahlkomplex: Mikroskopie Kartoffel 17BE oder Nährstoff Zucker 17BE Hilfsmittel: Atlas Viel Erfolg beim Lösen!

2 Themenkomplex 1: Das leise Sterben der Amphibien 25 BE Seit den 1980ern verschwinden Frösche, Kröten, Lurche und Salamander von der Erde. Sie sterben in einer Geschwindigkeit aus, die der Wissenschaft Rätsel aufgibt: Die Erde steht vor dem größten Massenaussterben seit dem Verschwinden der Dinosaurier`( ). Rund die Hälfte der weltweit über Amphibienarten ist stark bedroht, über 160 Arten gelten bereits als ausgestorben. (aus: ) Nehmen wir beispielsweise den amerikanischen Kontinent, so zeigen folgende ausgewählte Zahlen, wie stark die Bedrohung für Amphibienarten gegenwärtig ist: Tabelle 1 Land USA Mexico Kolumbien Brasilien Anzahl bedrohter Arten Gesamtzahl der Arten Angaben aus: GEO, Heft 07/2010, GRUNER+Jahr AG & Co KG, Hamburg, S.45 Eine der Ursachen des weltweiten Artensterbens ist der Befall mit einem unscheinbaren Pilz Batrachochytrium dendrobatidis, dem sog. Chytridpilz, dessen Sporen in die Haut der Tiere eindringen und sich dort entwickeln. Man vermutet, dass diese mikroskopisch kleinen Pilze den Gasaustausch, die Sekretproduktion sowie den Mineral- und Flüssigkeitshaushalt der oberen Hautschichten beinträchtigen. Man hat festgestellt, dass Chytridpilze am besten bei niedrigeren Temperaturen gedeihen. Auch in Deutschland sind Amphibienarten vom Chytridpilz bedroht, so z.b. die seltene Geburtshelferkröte Alytes obstetricans. Diese Art betreibt echte Brutpflege: das Männchen wickelt sich während der Paarung die Laichschnur um den Hinterleib und trägt sie so bis zum Larvenschlupf mit sich herum. Die Geburtshelferkröte lebt in Deutschland im zentralen Mittelgebirgsraum. Sie bevorzugt warme bodenfeuchte Standorte mit geeigneten Verstecken und Laichgewässern. Die Sporen, die der Pilz einer befallenen Geburtshelferkröte bildet, leben im Wasser bis zu 24 Stunden. Rasch breitet er sich so unter den Lurchen aus. Sogar der Mensch, der z.b. Kröten an einem Krötenzaun im Frühjahr aufliest, kann die Pilzsporen mit seinen Händen übertragen. In Lebensräumen über 400m Höhe bewirkt die Pilzinfektion eine Sterberate von nahezu 100%. Amphibien mit intakten Körperabwehrkräften und guten Umweltbedingungen sind seltener betroffen, Stress und Klimaveränderungen fördern den tödlichen Verlauf der Seuche. 1. Erläutere die Zuordnung der Lurche zu den Feuchtlufttieren. 3BE 2. Erkläre die zunehmende Gesamtzahl der Arten der in Tabelle 1 genannten Länder. Beziehe die geografische Lage dieser Länder ein. Verwende den Atlas. 3BE 3. Nenne alle im Text genannten Auswirkungen einer Chytridpilz-Infektion. 4BE 4. Erläutere zwei weitere Ursachen für die starke Bedrohung der Lurche neben der Pilzinfektion. 5. Begründe die große Sterberate der Geburtshelferkröte in den oberen Lagen der Mittelgebirge. 4BE 2BE 2

3 6. Beschreibe eine mögliche Wechselwirkung zwischen Chytridpilz und Kröte. 3BE 7. Begründe drei Maßnahmen, die eine weitere Ausbreitung der Pilzinfektion erschweren. 6 BE Themenkomplex 2: Die Kiefer - ein Nadelbaum unserer Wälder 27BE Die Kiefer ein Nadelbaum unserer Wälder Nadelbäume sind mit ca Arten die artenreichste, am weitesten verbreitete und ökologisch bedeutendste Gruppe der heute lebenden Nacktsamer. Am Aufbau der Wälder der nördlich gemäßigten Zone nehmen die Nadelbäume quantitativ eine dominierende Stellung ein. Die bis zu 45m hohe Wald-Kiefer (Pinus sylvestris) treibt etwa vom 25. Jahr an im Mai eingeschlechtige Blüten. Weibliche und männliche Blüten stehen in Blütenständen an Neutrieben auf ein und demselben Baum. Der blau-rote, weibliche Blütenstand besteht aus einer Mittelachse mit vielen Deckschuppen. Jede Samenschuppe besitzt zwei unbedeckte Samenanlagen. Die Nadeln der Kiefer sind lang, schmal und mit einer dicken Wachsschicht überzogen. Durch die halbkreisförmige Nadelform ist die Blattoberfläche im Vergleich zu einem Buchenblatt stark verkleinert. Im Inneren des Blattes wird in kleinsten Kanälchen ein bitter schmeckendes, ungenießbares Harz gebildet. In den mageren Sandböden entwickelt die Wald- Kiefer eine bis zu 6m lange Pfahlwurzel. (nach Dircksen 2010; Grillenburger Forst 1987) 1. Stelle die folgenden Werte graphisch in einem Diagramm dar. 5BE Baumart Häufigkeit in % Kiefer 29,2 Fichte 34 Tanne 1,6 Lärche 1,2 Eiche 8,5 Pappel 2 Buche und anderes Laubholz 23,5 Tabelle 2: Anteil der Baumarten an der Waldfläche in Deutschland (1995) 2. Begründe, dass die Nadelbäume eine große Bedeutung für den Lebensraum Wald haben. 3BE 3

4 3. Nenne das jeweils richtige Merkmal der Kiefer und begründe deine Entscheidung. 7BE zweihäusig oder einhäusig Nacktsamer oder Bedecktsamer Windbestäubung oder Insektenbestäubung Nadelpaare oder Nadelbüschel Blüten in Zapfen oder Blüte mit Kronblättern Klettfrüchte oder Drehflieger Zwitterblüte oder getrenntgeschlechtige Blüte 4. Die Wald-Kiefer ist in ihren Temperatur-, Feuchte- und Nährstoffansprüchen sehr bescheiden. So wächst sie auf mageren Sandböden. Auch hält sie längere Trockenperioden aus. Die Kiefer ist durch ihr gesamtes Erscheinungsbild an ihre Umgebung angepasst. Erläutere die Aussage mithilfe des Zusammenhangs von Struktur und Funktion an drei Beispielen. 6 BE 5. Nenne die Namen der Nadelbäume aus Abb.1 und begründe die Zuordnung mit je einem Merkmal. 6 BE Abbildung 1: Zweige von Lärche, Fichte und Kiefer Abb. verändert nach Naumann, Georg Dollheimer, Leipzig, 1935) 4

5 Wahlkomplex 1: Mikroskopie Kartoffel 17BE Durchführung: Fertige von einem sehr dünnen Schnitt einer Kartoffel ein Frischpräparat an und mikroskopiere dieses. Gib dann Lugol sche Lösung (Iod-Kaliumiodid-Lösung) seitlich an das Deckglas und sauge die Lösung mit einem Filterpapierstreifen von der anderen Seite durch. 1. Zeichne bei geeigneter Vergrößerung eine Zelle und beschrifte die Zeichnung. 6BE Hinweis: Nach Fertigstellung ist das Präparat unter dem Mikroskop eingestellt dem Lehrer zu zeigen. (Info: Tritt eine blauschwarze Färbung ein, ist dies ein Nachweis für Stärke) 2. Vergleiche in einer Tabelle (4 Angaben) den allgemeinen Bau einer pflanzlichen Zelle mit der Zelle auf deiner Zeichnung. 5BE 3. Erkläre die Ernährungsweisen einer pflanzlichen Zelle aus dem Laubblatt und einer Kartoffelzelle. 4. Erläutere die Bedeutung der Kartoffel für den Menschen. 2BE 4BE 5

6 Wahlkomplex 2: Nährstoff Zucker 17BE Durchführung: 1.a) Auf einem Uhrgläschen liegt ein Stück Würfelzucker. Der Zuckerwürfel wird vorsichtig mit einer Pipette mit Wasser beträufelt. Zähle genau, wie viele Tropfen ein Zuckerwürfel festhalten kann. b) Auf dem zweiten Uhrgläschen befindet sich eine Apfelscheibe. Diese wird mit Zucker bestreut und einige Minuten stehen gelassen. Beschreibe deine Beobachtungen und erkläre diese. 5 BE 2. Zuckerreiche Getränke sind schlechte Durstlöscher, weil das Wasser dem Organismus nicht schnell zur Verfügung steht. Begründe mit dieser Aussage deine Beobachtung. 2 BE 3. Werte die Tabelle 3 aus und erkläre, welches Getränk einem Sportler nach einem Wettkampf empfohlen werden kann. 4 BE Gesamtzuckergehalt Zuckerwürfel Produkt Portionsgröße Gramm je Portion Stück je Portion Apfelsaft 200 ml 21 7 Orangensaft 200 ml 18 6 Sauerkirschnektar 200 ml 28 9 Cola 200 ml 23 8 Limonade 200 ml 22 7 Eistee Zitrone 200 ml 14 5 Mineralwasser 200 ml 0 0 Tabelle 3: Zuckergehalt verschiedener Getränke 4. Nenne drei Regeln für eine gesunde Ernährung und begründe diese. 6 BE 6