Aufgabe: Leuchtmoos · Abitur NRW Biologie GK · Leuchtmoose 2026

1 Aufgabe

Leuchtmoos

Das Leuchtmoos ( Schistostega pennata) kommt an Standorten mit geringer Lichtintensität vor. Es besitzt Angepasstheiten auf molekularer und zellulärer Ebene, die es ihm ermöglichen, ausreichend Lichtenergie aufzunehmen und für die Fotosynthese nutzbar zu machen.

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Erläutern Sie den stofflichen und energetischen Zusammenhang zwischen Primär- und Sekundärreaktionen der Fotosynthese. [6 BE]

Material 1: Untersuchung der lichtabhängigen Reaktionen der Fotosynthese

In den Thylakoidmembranen der Chloroplasten sind Chlorophyllmoleküle an verschiedene Proteine gebunden, sodass sogenannte Fotosysteme vorliegen. Es gibt zwei unterschiedliche Typen von Fotosystemen. Das Fotosystem I besitzt ein Absorptionsmaximum bei 700 nm, das Fotosystem II bei 680 nm.

In einem Experiment wurden die lichtabhängigen Reaktionen der Fotosynthese in Abhängigkeit von der Wellenlänge des eingestrahlten Lichts untersucht. Dazu wurden in drei Versuchsansätzen isolierte Chloroplasten entweder von einer Lampe oder von zwei Lampen bestrahlt. Die Lampen senden Licht mit der Wellenlänge 680 nm oder 700 nm aus. Um eine Vergleichbarkeit zu gewährleisten, wurde die Intensität der Lichtquellen so eingestellt, dass bei Bestrahlung mit nur einer Lampe unabhängig von der Wellenlänge gleich viel Sauerstoff produziert wurde (Abb. 1).

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Werten Sie die in Abbildung 1 dargestellten Untersuchungsergebnisse aus (M 1). [8 BE]

Material 2: Besonderheiten des Leuchtmooses

Das Leuchtmoos ( Schistostega pennata) wächst im hinteren Bereich von Höhleneingängen. Wie für Moose typisch, geht der ausgewachsenen Leuchtmoospflanze eine Vorstufe voraus, die als Protonemafaden bezeichnet wird (Abb. 2, links).

An Standorten mit geringem Lichtangebot bildet der Protonemafaden verstärkt charakteristisch geformte Linsenzellen aus, die das Linsenprotonema bilden (Abb. 2). Aufgrund des durch die Linsenzellen reflektierten Lichts entsteht ein charakteristischer Leuchteffekt, der als schwaches grünes Funkeln und Schimmern beschrieben wird. Dieser Effekt ist namensgebend für das Leuchtmoos.

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Erklären Sie am Zusammenhang von Bau und Funktion des Linsenprotonemas sowie der Linsenzellen die Angepasstheit des Leuchtmooses an seinen Lebensraum (M 2). [8 BE]

Material 3: Touristische Nutzung von Höhlen

Höhlen werden zunehmend für den Tourismus genutzt und umgestaltet. Die Betreiberfirma einer touristisch erschlossenen Höhle will Leuchtmoose nutzen, um die Höhle für Besucherinnen und Besucher attraktiver zu gestalten. Dabei wird die Höhle von äußeren Lichteinflüssen abgeschirmt und es kommt eine künstliche Beleuchtung zum Einsatz. Sowohl das Schimmern und Funkeln des Leuchtmooses als auch der Leuchtmoosbestand sollen erhalten bleiben. Zum Erreichen der beiden Ziele werden unabhängig voneinander die beiden folgenden Maßnahmen vorgeschlagen:

Maßnahme 1: Es werden Lampen mit einer geringen Beleuchtungsstärke, die ausschließlich rotes Licht aussenden, auf das Leuchtmoos gerichtet.

Maßnahme 2: Es werden Lampen mit einer geringen Beleuchtungsstärke, die ausschließlich grünes Licht aussenden, auf das Leuchtmoos gerichtet.

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Beurteilen Sie, ob die in Material 3 beschriebenen Ziele mit den beiden vorgeschlagenen Maßnahmen jeweils erreicht werden können (M 2, M 3). [8 BE]