Aufgabe Vorschlag A - Aufgabe 5 · Abitur Hessen Biologie GK 2021

Material 1

Die Honigbiene

Die Honigbiene ist ein sozial lebendes Insekt, das in einem „Volk“ lebt, einer in sich geschlossenen Gemeinschaft. Jedes Volk baut ein Nest aus Waben und Wachs, das sich in einer vom Imker gebauten Behausung oder, bei Wildbienen, in einer Höhle befindet. Volk, Nest und Behausung zusammen werden als „Stock“ bezeichnet. Im Mittelpunkt des Volkes steht die Königin. Sie lebt mehrere Jahre. In ihrem ersten Lebensjahr verpaart sie sich auf dem Hochzeitsflug und speichert die Spermien für den Rest ihres Lebens in ihrem Körper. Alle Bienen des Volkes (weibliche Arbeitsbienen und männliche Bienen, die Drohnen) stammen von ihr ab.

Im Frühjahr beginnt die Königin mit der Eiablage. Sie legt in kurzer Zeit so viele Eier, dass das Volk bei ausreichendem Blütenangebot bis auf mehrere Zehntausend Bienen anwachsen kann. Jedes Ei wird einzeln in eine Wachszelle gelegt. Aus einem befruchteten Ei schlüpft nach drei Tagen eine Larve, die innerhalb von sechs Tagen durch das Füttern durch Arbeitsbienen so schnell an Gewicht zunimmt, dass sie sich verpuppen kann. Dazu wird neun Tage nach der Eiablage die Wachszelle, in der sich die Larve befindet, von Arbeitsbienen mit Wachs verschlossen. Nach zwölf Tagen schlüpft daraus eine junge Arbeitsbiene, die im Frühjahr oder Sommer ca. fünf Wochen lebt. In den letzten beiden Wochen ihres Lebens sammelt sie außerhalb ihres Stocks Pollen und Nektar für ihr Volk.

Im Herbst nimmt das Bienenvolk wieder auf ca. 10 000 bis 15 000 Bienen ab. Arbeitsbienen, die im Herbst schlüpfen, leben mehrere Monate. Ihre Aufgabe ist es, im Winter die Stocktemperatur über 20°C zu halten. Dazu bilden sie eine Traube und erzeugen mit ihrer Flugmuskulatur Wärme und verfallen daher im Winter auch nicht in eine Körperstarre. Im Frühjahr ist es ihre Aufgabe, die neue Brut aufzuziehen. Das Volk ernährt sich in dieser Zeit von den eingelagerten Vorräten: Honig, den die Arbeitsbienen aus dem Blütennektar herstellen, und Pollen. Die Königin überwintert mit wenigen Tausend Arbeitsbienen, den sogenannten Winterbienen, ohne dass in dieser Zeit weitere Bienen hinzukommen, da die Königin in dieser Zeit keine Eier legt.

Material 2

Bestäubungsleistung durch Honigbienen

Apfelbäume blühen in Deutschland ca. zwei bis drei Wochen im Zeitraum von April bis Mai. Sie locken die Bienen mit einem reichen Angebot an Nektar und Pollen an. Die blütenbesuchenden Arbeitsbienen sind blütenstet, das heißt, stehen zu Beginn ihrer Sammeltätigkeit zum Beispiel in der Nähe Apfelbäume in voller Blüte, besuchen sie diese in den nächsten Tagen regelmäßig, ohne zeitgleich andere Pflanzenarten zu besuchen. Das erhöht für die Apfelblüten die Wahrscheinlichkeit, befruchtet zu werden.

Das folgende Diagramm zeigt die Ergebnisse von Vergleichsversuchen zur Rolle der Honigbienen für die Ausbildung von Früchten bei drei verschiedenen Apfelsorten. Dazu wurde jeweils die Fruchtbildung nach Anwesenheit von Honigbienen zur Blütezeit mit 100% festgesetzt. Damit verglichen wurde die Fruchtbildung bei diesen drei Apfelsorten, wenn keine Honigbienen als Bestäuber zur Verfügung standen. Eine Selbstbestäubung wurde bei dieser Untersuchung ausgeschlossen.

Material 3

Die Varroamilbe – der bedeutsamste Bienenschädling

Die vielfältigen Veränderungen unserer Kulturlandschaften, wie die Umstellung auf große Monokulturen, ein hoher Einsatz von Pestiziden und das Verschwinden der blütenreichen Randstreifen an Äckern und Wegen, haben sich deutlich auf den Gesundheitszustand der Honigbienen ausgewirkt.

Besonders erschwerend wirkte sich das Einschleppen der Varroamilbe Varroa destructor aus Asien in den 1950er Jahren aus. Sie ernährt sich vom Fettkörper der Bienen. In den Zellen des Fettkörpers werden Stoffe umgebaut, neu synthetisiert und gespeichert. Die Aktivität des Organs beeinflusst den hormonellen Status der Larve sowie der erwachsenen Biene und damit auch das Bienenverhalten. Der Fettkörper ist in der Larve besonders stark entwickelt, da er die Reservestoffe enthält, die während der Metamorphose (Umwandlung der Larvenform zum Adultstadium) gebraucht werden.

Die Varroamilbe lebt auf den Arbeitsbienen und verlässt diese, wenn sie auf heranwachsende Bienenlarven überwechseln kann, bevor deren Wachszellen verschlossen werden. In den 12 Tagen der Verpuppung parasitiert die Milbe an der Bienenlarve und vermehrt sich. Dabei stirbt die befallene Biene nicht, wird aber geschwächt: Ihre Größe ist um ca. 10% vermindert, ihre Lebenszeit stark verkürzt, ihre Orientierungsleistungen sind schlechter und von den Milben übertragene Viren verursachen Erkrankungen, wie z.B. Verkrüppelung der Flügel. Deutschlandweit wurde untersucht, wie hoch die Wahrscheinlichkeit des Sterbens eines Bienenvolkes im Winter („Winterverlust“) in Abhängigkeit von seinem Varroamilbenbefall im Herbst ist. Es wurde beobachtet, dass das Risiko, im Winter zu sterben, bei Völkern ohne Varroa-Befall bei etwa 4% liegt. Bei einem Befall ab 20 Milben pro 100 Bienen liegt das Verlustrisiko bei fast 50%.

Material 5

Bestäubung durch Honigbiene und Gehörnte Mauerbiene

Die meisten unserer heimischen Bienenarten sind Wildbienen, die in der Regel nicht von Varroamilben befallen werden. Sie bilden keine Völker wie die Honigbiene, sondern leben allein (solitär). Dazu gehört auch die recht häufige Gehörnte Mauerbiene. Nach dem Schlüpfen im Frühjahr und der Paarung beginnen die Weibchen in hohlen Pflanzenstängeln oder in Erdlöchern mit dem Bau der Brutzellen, in die sie jeweils ein Ei ablegen und die sie mit Nektar und Pollen versorgen. Anschließend werden die Kammern fest verschlossen. Ca. zwölf solcher Einzelzellen nebeneinander bilden zusammen ein kleines Brutnest. Nach etwa vier bis sechs Wochen stirbt das Weibchen. Ihr Nachwuchs wächst über den Sommer eingeschlossen in seinen Zellen heran und überwintert, bereits voll entwickelt, darin, bis zum Schlüpfen bei steigenden Temperaturen im Frühjahr. Die jetzt verlassenen Röhren können für den kommenden Nachwuchs wieder genutzt werden.

In der Flugzeit der Mauerbienen-Weibchen blühen auch Apfelbäume, in denen sie intensiv Nektar und Pollen sammeln und dabei auch die Blüten bestäuben. Für eine erfolgreiche Befruchtung der Blüten ist es wichtig, dass ein blütenbesuchendes Weibchen den Pollen anderer Blüten auf die gerade besuchte Blüte so überträgt, dass dieser auf der Narbe der Blüte landet. Beim Blütenbesuch verhalten sich Mauerbienen anders als Honigbienen. In einer Apfelplantage mit einer Delicious-Sorte wurden einzelne Bienen beider Bienenarten beim Blütenbesuch beobachtet und anschließend das Ausmaß der Fruchtbildung verglichen. Folgende Daten wurden erhoben:

Besuchszeit je Blüte

[s]

besuchte Blüten pro Minute

Narbenkontakt bei Blütenbesuch

[% der Besuche]

Fruchtbildung nach Blütenbesuch

[% der Besuche]

Gehörnte Mauerbiene

3,4

12,3

97,7

27,4

Europäische Honigbiene

5,3

7,9

32,7

12,1

5 Beurteilen Sie den Vorschlag, bei der Apfelblüte gezielt solitäre Bienenarten, wie z.B. die Gehörnte Mauerbiene, zum Einsatz zu bringen, anhand von vier unterschiedlichen Aspekten. (Material 1, 2 und 5)

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