Aufgabe Vorschlag B - Aufgabe 2 · Abitur Hessen Biologie GK 2022
Thema: Fotosynthese · Aus der Prüfung GK (2022)
Aufgabenstellung
Material 1: Der Sonnentau – eine fleischfressende Pflanze
Fleischfressende Pflanzen findet man insbesondere in Mooren und in Hochgebirgen, wo der Boden nur sehr wenig Mineralstoffe enthält. Die Pflanzen führen Fotosynthese durch und versorgen sich zusätzlich mit stickstoff- und phosphorhaltigen Mineralstoffen, indem sie kleine Insekten fangen und verdauen. Stickstoff wird vor allem zur Herstellung von Proteinen und Chlorophyll benötigt, Phosphor ist u. a. in DNA und RNA enthalten.
Die Arten der Gattung Sonnentau ( Drosera) besitzen auf ihren Blättern Haare, die an ihrer Spitze eine klebrige, zuckerhaltige Flüssigkeit abgeben, die Insekten anzieht. Wenn ein Insekt an der Flüssigkeit kleben bleibt, rollen sich die Blätter ein. Die Pflanze sondert daraufhin Enzyme ab, die die Beute langsam zersetzen. Die gelösten Mineralien werden dann über die Blattoberfläche aufgenommen.
Die Blüten der Sonnentau-Pflanzen stehen an langen Stielen höher als die Blätter. Sie sind nicht zwingend auf bestäubende Insekten angewiesen, sondern können sich auch selbst befruchten.
Material 2: Einfluss von tierischer Nahrung auf Sonnentau
Für die Experimente wurden Pflanzen der Art Kap-Sonnentau ( Drosera capensis) verwendet. Die Art hat ca. 7 cm lange, nach oben ragende Blätter. Die Pflanzen wurden in einem Gewächshaus kultiviert, wo sie selten kleine Insekten fangen konnten. Die Hälfte der Pflanzen wurde während eines Zeitraums von zehn Wochen zusätzlich gefüttert, indem die Forscherinnen und Forscher neun bis zehn Fruchtfliegen ( Drosophila melanogaster) pro Woche mit einer Pinzette direkt auf die Blätter setzten. Nach diesen zehn Wochen wurde sowohl bei den ungefütterten als auch den gefütterten Pflanzen die Fotosyntheserate der Blätter in Relation zur Blattfläche gemessen. Außerdem wurden die Inhaltsstoffe der Blätter analysiert.
Abbildung 2.3: Gehalte verschiedener Inhaltsstoffe in Blättern
Gehalt
[mg/g Trockenmasse] · ungefütterte Pflanzen · gefütterte Pflanzen
Chlorophyll · 3,1 · 3,9
Stickstoff · 21,3 · 28,1
Phosphor · 0,47 · 0,94
2.
[15 BE] Erklären Sie anhand der Kurve A in Abbildung 2.2 die Abhängigkeit der CO 2 -Aufnahme von der Beleuchtungsstärke. Deuten Sie den Verlauf der Kurve B in Abbildung 2.2 im Vergleich zur Kurve A und im Zusammenhang mit der Abbildung 2.3. (Material 1 und 2)
Lösung
Nach den offiziellen Korrekturhinweisen
Erklären Sie anhand der Kurve A in Abbildung 2.2 die Abhängigkeit der CO2-Aufnahme von der Beleuchtungsstärke.
Lösung: Bei sehr geringer Beleuchtungsstärke übersteigt die CO2-Abgabe durch Zellatmung die CO2-Aufnahme durch Fotosynthese. Bei ca. 50 (rel. Einheiten) liegt der Lichtkompensationspunkt (CO2-Aufnahme = CO2-Abgabe). Mit zunehmender Beleuchtungsstärke steigt die CO2-Aufnahme proportional an. Bei hohen Beleuchtungsstärken bleibt die CO2-Aufnahme konstant (Lichtsättigung), da andere Faktoren wie CO2-Konzentration oder Chlorophyllgehalt limitierend wirken.
Deuten Sie den Verlauf der Kurve B in Abbildung 2.2 im Vergleich zur Kurve A und im Zusammenhang mit der Abbildung 2.3.
Lösung: Gefütterte Pflanzen weisen einen höheren Gehalt an Stickstoff und Phosphor auf (Abbildung 2.3), bedingt durch die tierische Zusatznahrung. Stickstoff wird u. a. zum Aufbau von Chlorophyll verwendet, dessen Gehalt ebenfalls erhöht ist. Dadurch können gefütterte Pflanzen Licht besser nutzen und bei gleicher Beleuchtungsstärke mehr CO2 fixieren als ungefütterte Pflanzen, was zur deutlich höheren Fotosyntheserate und einem höheren Sättigungswert führt.
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Aufgabe Vorschlag B - Aufgabe 7 · LK 2022 ›