Aufgabe 4 · Abitur NRW Biologie LK · Salztoleranz-EN 2025

Thema: Umweltfaktoren und ökologische Nische · Aus der Prüfung LK · Salztoleranz-EN (2025)

Aufgabenstellung

Weizen – eine salzsensible Kulturpflanze

Weizen ( Triticum aestivum) ist eine wirtschaftlich bedeutsame Kulturpflanze. Der Verlust geeigneter Anbauflächen ist ein aktuelles Problem, das die gesicherte Ernährung der Menschheit in Zukunft weiter gefährden wird. Dieses Problem wird durch die zunehmende Bodenversalzung zusätzlich verschärft.

Material 1: Umweltfaktoren des Weizens

Eine Vielzahl von Umweltfaktoren hat Einfluss auf den Weizen ( Triticum aestivum). Ein Ausschnitt aus dem Beziehungsgefüge zwischen Weizenpflanze und Umwelt ist in Abbildung 1 dargestellt.

Abb. 1: Ausgewählte Umweltfaktoren des Weizens

Material 2: Modellversuch zu den Auswirkungen der Bodenversalzung

Durch intensive Bewässerung werden vermehrt im Wasser gelöste Salze wie Natriumchlorid (NaCl) auf Felder gebracht und konzentrieren sich nach der Verdunstung des Wassers im Boden. Durch den Einsatz von Streusalz im Winter wird das Problem verstärkt, da Natriumchlorid von Straßen und Wegen auf Felder gelangt.衡nders in trockenen Gebieten wird diese zusätzliche Salzbelastung nicht vollständig ausgewaschen. Stattdessen führen geringe Niederschlagsmengen, die auf salzbelastete Böden fallen, zu hochkonzentrierten Salzlösungen im Wurzelbereich. Weizen reagiert empfindlich auf einen erhöhten Salzgehalt und ist daher als salzsensible Art zu charakterisieren.

Im Rahmen eines Forschungsprojekts wurde die Hypothese aufgestellt, dass eine Schädigung der Wurzelhaarzellen des Weizens bei Kontakt mit hochkonzentrierter Natriumchlorid-Lösung eintreten wird. Die Ursache dafür wird in der osmotischen Wirksamkeit hochkonzentrierter Salzlösungen auf pflanzliche Zellen vermutet.

Ihnen stehen für einen Modellversuch folgende Geräte und Materialien zur Verfügung:

Geräte: Lichtmikroskop, Objektträger, Deckgläschen, Bechergläser, Pasteurpipetten, Präparierbesteck, Küchenmesser, schnittfeste Unterlage, Filterpapier, weißes Papier DIN A4

Materialien: Rote Küchenzwiebel, Leitungswasser, gesättigte Natriumchlorid-Lösung

4

Beurteilen Sie die Übertragbarkeit der Erkenntnisse aus dem Modellversuch auf die Realbedingungen beim Weizen (M 1, M 2). [5 BE]

Aufgabenstellung: Aufgabe 4 · Abitur NRW Biologie LK · Salztoleranz-EN 2025

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

4 Beurteilen Sie die Übertragbarkeit der Erkenntnisse aus dem Modellversuch auf die Realbedingungen beim Weizen (M 1, M 2).

Lösung: Beurteilung der Übertragbarkeit: - Zelltyp: Zwiebelepidermiszellen statt Wurzelhaarzellen. Beide sind pflanzliche Zellen mit ähnlichem Grundaufbau (Vakuole, Zellwand, Membran), sodass der osmotische Grundprozess übertragbar ist. - Salzkonzentration: Gesättigte NaCl-Lösung stellt ein Extrem dar, das unter Feldbedingungen kaum erreicht wird; der Wasserverlust ist im Feld meist weniger abrupt. - Komplexität der Umweltfaktoren: Im Boden wirken viele verschiedene Ionen (auch aus Dünger) und biotische/abiotische Faktoren (Bodenart, Niederschlag, Mykorrhiza). - Sachurteil: Das Modell vereinfacht stark, ist aber zur Veranschaulichung des prinzipiellen osmotischen Mechanismus gut geeignet.

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