Aufgabe Vorschlag B - Aufgabe 8 · Abitur Hessen Biologie LK · Schulen für Erwachsene 2022
Thema: Evolutionsfaktoren und Artbildung · Aus der Prüfung LK · Schulen für Erwachsene (2022)
Aufgabenstellung
Material 7
Ökologie von japanischen Brennnesseln
In Japan wächst eine Brennnesselart ( Urtica thunbergiana), die der europäischen Brennnessel sehr ähnelt. Die japanischen Brennnesseln sind mehrjährige Pflanzen, die bis zu 80 cm hoch werden können. Sie blühen zwischen Juli und September, die Samen reifen zwischen August und Oktober. Auf Blättern und Stängeln der Pflanzen sind etwa 1 mm lange Brennhaare zu finden, die die gleichen Inhaltsstoffe enthalten wie die europäische Art und bei Berührung ebenso einen brennenden Juckreiz hervorrufen.
Forscherinnen der Universität Nara verglichen Brennnesseln aus dem Nara-Park, wo eine extrem dichte Population von Pflanzen fressenden Sika-Hirschen existiert, mit Brennnesseln aus verschiedenen Gebieten ohne Sika-Hirsche. Andere Pflanzenfresser kommen hier ebenfalls nur in geringer Zahl vor.
Die Biologinnen führten einen Verpflanzungsversuch durch: Im April des ersten Jahres wurden junge Pflanzen aus dem Nara-Park ( NP) sowie aus einem anderen Gebiet ohne Sika-Hirsche ( K) ausgegraben und auf Versuchsflächen im Nara-Park ausgepflanzt, zu denen die Sika-Hirsche Zutritt hatten. Sie beobachteten über mehrere Monate, wie viele der Pflanzen Bissspuren der Sika-Hirsche zeigten und wie viele bis zum nächsten Frühjahr überlebten (Abbildung 7.1).
Außerdem untersuchten die Forscherinnen die Dichte der Brennhaare auf den Blättern von Brennnesseln im Nara-Park ( NP) und an mehreren Standorten ohne Sika-Hirsche ( K) im Herbst (Abbildung 7.2).
An den untersuchten Standorten wurden im Herbst auch Samen der Brennnesseln gesammelt. Im nächsten Frühjahr wurden die Samen dann im Gewächshaus ausgesät. Die entstandenen Pflanzen wurden bis zum Herbst kultiviert und dann wiederum die Dichte der Brennhaare auf den Blättern bestimmt (Abbildung 7.3).
Hinweis: Die im Gewächshaus verwendete Düngerlösung für die Pflanzen enthielt eine höhere Konzentration an Mineralstoffen als der Boden an den ursprünglichen Standorten, so dass insgesamt eine höhere Anzahl an Brennhaaren zu erwarten ist.
8. Deuten Sie die in Material 7 dargestellten Versuchsergebnisse auch im Hinblick auf evolutionäre Prozesse. (Material 7) [12 BE]
Lösung
Nach den offiziellen Korrekturhinweisen
Deuten Sie die in Material 7 dargestellten Versuchsergebnisse auch im Hinblick auf evolutionäre Prozesse. (Material 7)
Lösung: Deutung der in Material 7 dargestellten Versuchsergebnisse: - Der Verpflanzungsversuch (Abb. 7.1 A) zeigt, dass die Sika-Hirsche zwischen den Brennnesseln aus den beiden Gebieten unterscheiden können und zunächst bevorzugt die Pflanzen aus dem Gebiet K fressen, wo keine Hirsche vorkommen. Der Anteil der Pflanzen mit Bissspuren liegt bei den Pflanzen aus dem Kontrollgebiet bereits ab Mai über 80 %. Dadurch ist die Überlebensrate der Pflanzen aus diesem Gebiet deutlich geringer (Abb. 7.1 B). - Das Verhalten der Hirsche lässt sich dadurch erklären, dass Brennnesseln aus Gebieten ohne Hirsche (K) sehr wenige schmerzauslösende Brennhaare haben, im Gegensatz zu den Pflanzen aus dem NP (Abb. 7.2). Erst wenn kaum noch Pflanzen aus dem Gebiet K zu finden sind, fressen die Hirsche auch die Pflanzen aus NP. - Die ermittelte Dichte der Brennhaare bei Anzucht aus Samen von Pflanzen beider Standorte im Gewächshaus (Abb. 7.3) zeigt, dass die Eigenschaft, mehr oder weniger Brennhaare auszubilden, vererbt wird. Sie ist also nicht auf den direkten Einfluss des Verbisses durch Hirsche zurückzuführen. - Im Nara-Park ist durch Selektion eine Brennnesselpopulation mit einer genetisch fixierten hohen Dichte an Brennhaaren entstanden, da dort bevorzugt die Pflanzen mit mehr Brennhaaren überleben und ihre Eigenschaft an die nächste Generation vererben können.
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