Aufgabe 4 und 5 - Bioindikatoren und Schadstoffe · Abitur NRW Biologie LK · Flechten 2026

Flechten

Flechten sind Organismen mit einer engen Beziehung zwischen einem Pilz und einem fotoautotrophen Organismus, z. B. Algen oder Cyanobakterien. Sie können dank physiologischer Angepasstheiten auch unter extremen Bedingungen Fotosynthese betreiben und besiedeln daher nahezu alle Lebensräume der Erde. Wegen ihrer ökologischen Besonderheiten werden sie auch als Bioindikatoren genutzt.

Material 1: Flechten als Lebensgemeinschaft zwischen Pilz und Alge

Eine Flechte besteht aus einem heterotrophen Pilz, dessen fadenförmige Pilzzellen den arttypischen Flechtenkörper aufbauen. In diesen Vegetationskörper sind fotoautotrophe Organismen wie Grünalgen oder Cyanobakterien eingebettet. Der Pilz stellt somit das Gehäuse bereit, in dem die Algen förderlich für eine effektive Wasser- und Gasversorgung angeordnet sind (Abb. 1). Des Weiteren veranschaulicht Abbildung 1 die biochemischen Wechselbeziehungen zwischen Pilz und Alge in einer Flechte.

Material 2: Abhängigkeit der Flechten von Wasser

Flechten sind Organismen, deren Wassergehalt stark schwankt. Im ausgetrockneten Zustand ist die Flechte nicht stoffwechselaktiv und kann deshalb lange Trockenzeiten überdauern. Die Aufnahme von Feuchtigkeit erfolgt über die gesamte Oberfläche. Dadurch können luftgefüllte Räume innerhalb des Flechtenkörpers Wasser aufnehmen. Als Wasserquellen dienen Regen, Nebel, Tau oder auch hohe Luftfeuchtigkeit. In Flechten sind die Orte der Wasseraufnahme und Wasserleitung sowie der CO 2 -Aufnahme und CO 2 -Leitung nicht voneinander getrennt. Das hat eine Auswirkung auf die Diffusionsgeschwindigkeit der Gase. Diese sinkt mit steigendem Wassergehalt.

Forschende ermittelten die Abhängigkeit der Fotosyntheserate vom Wassergehalt bei einer Laubflechte im neuseeländischen Regenwald. Die Untersuchungsergebnisse von zwei aufeinander folgenden Tagen sind in Abbildung 2 dargestellt. Bei Flechten kann der Wassergehalt bezogen auf das Trockengewicht des Flechtenkörpers deutlich über 1000 % liegen.

Material 3: Flechten als Bioindikatoren

Bioindikatoren sind Lebewesen, die bestimmte Schadstoffe in ihrem Körper anreichern können, so dass man diese Stoffe nachweisen kann. In einer Langzeitstudie an der stark befahrenen Autobahn A 8 wurden von 1997 bis 2004 Messungen von kraftfahrzeugbedingten Schadstoffen (u. a. Blei-, Antimon- und Platinverbindungen) durchgeführt. Als Versuchsobjekte dienten die Laubflechte Hypogymnia physodes und das Süßgras Lolium multiflorum. Die beiden Organismen wurden auf einem geeigneten Substrat kultiviert und jeweils an zwei eng begrenzten Standorten südlich und nördlich der A 8 (S und N) in fünf Metern Entfernung zum Straßenrand auf Gefäße verteilt. Die Lage der beiden Messstationen ist in Abbildung 3 dargestellt. Nach mehreren Monaten wurde die in ihnen angereicherte Menge an verschiedenen Metall-Ionen analytisch bestimmt. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse dieser Untersuchung.

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Werten Sie die Ergebnisse der Langzeitstudie aus (M 3). [6 BE]

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Beurteilen Sie die Eignung der beiden Organismen zur Ermittlung der Schadstoffbelastung in Gebieten mit hoher und mit sehr niedriger Belastung (M 3).

Leiten Sie aus der in Material 3 dargestellten Durchführung der Langzeitstudie eine methodische Erweiterung ab, um die Aussagekraft der Untersuchungsergebnisse zu erhöhen (M 3). [7 BE]