Biologie (Grundkursniveau) Einlesezeit: Bearbeitungszeit: 30 Minuten 210 Minuten Der Prüfling wählt je ein Thema aus den Gebieten G (Grundlagen) und V (Vertiefung) zur Bearbeitung aus. Die zwei zur Bewertung vorgesehenen Themen sind vom Prüfling anzukreuzen. Die Entscheidung ist mit der Unterschrift zu bestätigen. Themenblock Grundlagen (G) Thema G 1: Thema G 2: Abiotische Umweltfaktoren Physiologische Grundlagen des Verhaltens bei der Meeresschnecke Aplysia Themenblock Vertiefung (V) Thema V 1: Thema V 2: Thema V 3: Gesang bei Vögeln Leben unter extremen Umweltbedingungen Hormonelle Regelung des Menstruationszyklus Unterschrift des Prüflings:... Seite 1 von 8
Thema G 1: Abiotische Umweltfaktoren 1 Abiotische Umweltfaktoren können die Intensität von Stoff- und Energiewechselprozessen beeinflussen. Die Fotosynthese als autotropher Assimilationsprozess ist von mehreren Faktoren abhängig. 1.1 Sowohl bei Algen als auch bei Blütenpflanzen findet die Fotosynthese in Chloroplasten statt. Beschreiben Sie mithilfe des Materials 1 den Verlauf der lichtabhängigen Reaktionen der Fotosynthese und stellen Sie Zusammenhänge zwischen Struktur und Funktion von Chloroplasten bei Algen anhand des Materials 2 dar. 1.2 Erläutern Sie den Einfluss von Temperatur und Kohlenstoffdioxid auf den Prozess der Fotosynthese. Nutzen Sie dazu das Material 3. 2 Abiotische Umweltfaktoren können phänotypische Veränderungen an Lebewesen hervorrufen. Stellen Sie den Zusammenhang zwischen einem abiotischen Umweltfaktor und phänotypischen Merkmalen bei Blättern einer Buche mithilfe des Materials 4 dar. 3 Verhaltensweisen können sich unter dem Einfluss von Licht verändern. Erläutern Sie am Beispiel des Gesanges der Vogelmännchen im Frühjahr die Bedeutung dieser lichtabhängigen Verhaltensänderung auf ultimater Ebene. Seite 2 von 8
Materialien zum Thema G 1 Material 1 zur Aufgabe 1.1: Schematische Darstellung der lichtabhängigen Reaktionen Material 2 zur Aufgabe 1.1: Chloroplasten bei verschiedenen Algen Material 3 zur Aufgabe 1.2: Beeinflussung der Fotosynthese durch Umweltfaktoren Material 4 zur Aufgabe 2: Laubblattquerschnitte einer Buche Seite 3 von 8
Thema G 2: Physiologische Grundlagen des Verhaltens bei der Meeresschnecke Aplysia 1 Das Zentralnervensystem der Meeresschnecke Aplysia ist recht einfach aufgebaut. Es besteht nur aus ca. 20 000 relativ großen Neuronen. Neuronen sind mit ihrer Differenzierung und Spezialisierung eine anatomische Voraussetzung für das Verhalten. 1.1 Beschreiben Sie die Erregungsübertragung an einer chemischen Synapse anhand des Materials 1 A. 1.2 Erläutern Sie an zwei weiteren Beispielen den Zusammenhang zwischen Bau und Funktion von Nervenzellen. 2 Bei Aplysia konnten Verhaltensweisen zum Teil bis zu ihren zellulären und molekularen Mechanismen zurückverfolgt werden. 2.1 Im Material 2 sind einige Ergebnisse von Verhaltensbeobachtungen und neurologischen Untersuchungen bei Aplysia dargestellt. Erklären Sie die im Material 2 A dargestellten Verhaltensbeobachtungen auf der Grundlage der Modellvorstellung aus Material 2 B. 2.2 Wiederholt man bei Aplysia die Reizung des Siphons innerhalb kurzer Zeit mehrfach, zeigt das Tier eine Habituation, d. h. die Reaktion schwächt sich ab und bleibt schließlich ganz aus. Um die Ursachen dieses Verhaltens zu ermitteln, untersuchte man u. a. die Vorgänge an Synapsen. Begründen Sie die Habituation mithilfe des Materials 1 B. 3 Die Kiemenrückziehreaktion von Aplysia ist von verschiedenen Stoffwechselprozessen abhängig, die in den beteiligten Zellen ablaufen. Erläutern Sie den Zusammenhang zwischen Kiemenrückziehreaktion und Zellatmung. Seite 4 von 8
Materialien zum Thema G 2 Material 1 zu den Aufgaben 1.1 und 2.2: A nach einmaliger Reizung Vereinfachte schematische Darstellung der Erregungsübertragung an Synpasen B nach wiederholter Reizung Material 2 zur Aufgabe 2.1: A Verhaltensbeobachtungen bei Aplysia B Modellvorstellung zu einer neuronalen Verschaltung bei Aplysia Seite 5 von 8
Thema V 1: Gesang bei Vögeln Der Gesang der Vögel hat vielfältige biologische Funktionen. Bei Vögeln singen meist nur die Männchen. Der vollständige und arteigene Gesang der Männchen setzt sich, wie viele andere Verhaltensweisen auch, sowohl aus erbbedingten als auch aus erlernten Elementen zusammen. Mit spezifischer Technik kann heute der Gesang der Vögel in Sonagrammen optisch dargestellt werden. So ist es möglich, Vogelarten u. a. anhand solcher Sonagramme voneinander zu unterscheiden. 1 Vergleichen Sie die im Material abgebildeten Sonagramme A und B nach drei selbst gewählten Kriterien. 2 Planen Sie zwei Experimente, mit denen man nachweisen kann, dass sich der Vogelgesang aus erbbedingten und auch aus erlernten Elementen zusammensetzt. Formulieren Sie hierzu jeweils eine Problemstellung, eine Vorüberlegung (Hypothese) und eine Durchführungsvariante. Materialien zum Thema V 1 Material : Sonagramme unterschiedlich aufgezogener Zebrafinken Seite 6 von 8
Thema V 2: Leben unter extremen Umweltbedingungen 1 Einige wirbellose Tiere wie die Strandkrabben, Seesterne und Zuckmückenlarven können im Gezeitenbereich unter erheblichen Schwankungen des Salzgehaltes leben. In Versuchen wurde die Fähigkeit der Tiere zur Osmoregulation 1 innerhalb ihres Toleranzbereichs untersucht. Im Material 1 sind die Ergebnisse der Versuche grafisch dargestellt. Interpretieren Sie das Material 1 hinsichtlich der Möglichkeit zur Osmoregulation für die genannten wirbellosen Tiere. 2 Evolutive Anpassungen ermöglichen die Besiedlung extremer Lebensräume durch Organismen. In den Wüstengebieten mit einer jährlichen Niederschlagsmenge unter 30 mm/m 2 können Samenpflanzen nicht existieren. Man findet dort jedoch oft noch Flechten, die sich durch den nächtlichen Tau mit Wasser versorgen. Erklären Sie mithilfe des Materials 2, weshalb die Flechte Ramalina maciformis an diesem Standort existieren kann. Materialien zum Thema V 2 Material 1 zur Aufgabe 1: Fähigkeit von Organismen zur Osmoregulation Material 2 zur Aufgabe 2: Kohlenstoffdioxid-Gaswechsel und Wasserhaushalt einer Wüstenflechte im Tagesverlauf 1 Aufrechterhaltung der Salzkonzentration in der Körperflüssigkeit durch aktive Aufnahme bzw. Ausscheidung von Wasser und Salzen Seite 7 von 8
Thema V 3: Hormonelle Regelung des Menstruationszyklus Hormone sind Botenstoffe, die in spezialisierten Zellen endokriner Drüsen produziert werden. Sie werden direkt in die Blut- und Lymphbahnen abgegeben. Die längerfristige Kommunikation ermöglicht durch Regelung, Zustände aufrecht zu erhalten und durch Steuerung die Intensität oder Richtung von physiologischen Vorgängen zu ändern. So werden auch die Fortpflanzungsfunktionen beim Menschen hormonell geregelt. 1 Stellen Sie das im Material 1 beschriebene Zusammenwirken der Hormone bei der Regulation des Menstruationszyklus in einem Schema dar. 2 Das Material 2 zeigt die Hormonkonzentrationen einer 25-jährigen und einer 50-jährigen Frau über einen Zeitraum von ca. 28 Tagen. Ordnen Sie der jeweiligen Altersstufe das entsprechende Diagramm zu und begründen Sie Ihre Entscheidung. Materialien zum Thema V 3 Material 1 zur Aufgabe 1 und 2: Hormonelle Regulation des weiblichen Zyklus Material 2 zur Aufgabe 2: Hormonkonzentration bei Frauen unterschiedlichen Alters Seite 8 von 8