Abitur Bremen Biologie 2025 · LK · Stickstoff

Pflanzenwachstum und Stickstoffversorgung

Das Wachstum von Pflanzen hängt von vielen verschiedenen Faktoren ab. Eine besondere Bedeutung hat dabei die Stickstoffversorgung. In der Landwirtschaft wird diese durch eine ausreichende Düngung gewährleistet. In der Natur spielen dabei nitrifizierende Bakterien eine große Rolle.

Material 1: Stofftransport an Biomembranen

1

Stellen Sie die Unterschiede bei der Aufnahme von Wassermolekülen und Nitrat-Ionen anhand von drei Kriterien tabellarisch dar (M 1). [9 BE]

Kriterium · Aufnahme von Nitrat-Ionen · Aufnahme von Wassermolekülen

Material 2: Stickstoffdüngung

Um eine ausreichende Stickstoffversorgung und damit einen hohen Ertrag zu sichern, werden Pflanzen gedüngt. Die Pflanzen erhalten dadurch stickstoffhaltige Mineralstoffe in Form von Nitraten und Ammoniumverbindungen. Von 2010 bis 2022 wurden dabei in Deutschland in der Landwirtschaft jährlich zwischen 1,1 und 1,8 Millionen Tonnen Stickstoff verbraucht. Dazu zählen mineralischer Dünger, aber auch die Gülle aus der Tierhaltung von Schweinen und Rindern. Bei einer übermäßigen Stickstoffdüngung wird jedoch der Wasserhaushalt der Pflanze beeinträchtigt.

Material 3: Untersuchung eines Frischpräparates

Geräte: Lichtmikroskop, Objektträger, Deckgläschen, Pasteurpipette, Präparierbesteck, Filterpapier

Materialien: rote Küchenzwiebel, Leitungswasser

Chemikalie: Kaliumnitrat-Lösung ($\omega = 10\,\%$)

2.1

Stellen Sie eine Hypothese zur Auswirkung übermäßig nitratgedüngter Böden auf den Wasserhaushalt der Pflanzen auf (M 2). [3 BE]

2.2

Planen Sie einen Modellversuch mit dem Sie Ihre Hypothese überprüfen können (M 1, M 2, M 3). Führen Sie den Modellversuch durch (M 2, M 3). [7 BE]

Hinweis: Sollten Ihnen die Planung und/oder die Durchführung nicht gelingen oder sollten Ihnen die Ergebnisse unbrauchbar erscheinen, können Sie korrekte Daten von der Aufsicht führenden Lehrkraft anfordern. Für die Planung und Durchführung werden in diesem Fall bis zu sieben Bewertungseinheiten nicht erteilt.

2.3

Stellen Sie Ihr Ergebnis in einer mikroskopischen Zeichnung dar (M 3). [7 BE]

Hinweis: Nach Fertigstellung der mikroskopischen Zeichnung ist das Präparat unter dem Mikroskop der Aufsicht führenden Lehrkraft vorzuzeigen. Fertigen Sie eine Zeichnung auf weißem Papier an und laden Sie ein Foto hoch.

2.4

Erklären Sie anhand Ihrer Beobachtungsergebnisse ein verändertes Pflanzenwachstum bei übermäßiger Nitratdüngung auch unter Rückbezug auf die aufgestellte Hypothese (M 2, M 3). [6 BE]

Material 4: ATP-Synthese von Nitrobacter winogradskyi

Nitrobacter winogradskyi ( N. winogradskyi) gehört zu den nitrifizierenden Bodenbakterien. Das Bakterium gewinnt seine Energie über einen Stoffwechselweg an der inneren Membran.

3 Erläutern Sie die chemiosmotische Synthese von ATP bei Nitrobacter winogradskyi (M 4). [4 BE]

Material 4: ATP-Synthese von Nitrobacter winogradskyi

Nitrobacter winogradskyi ( N. winogradskyi) gehört zu den nitrifizierenden Bodenbakterien. Das Bakterium gewinnt seine Energie über einen Stoffwechselweg an der inneren Membran.

3 Erklären Sie die Notwendigkeit einer guten Bodenbelüftung für die Aufrechterhaltung des Stickstoffkreislaufs (M 4). [4 BE]