Abitur NRW Biologie 2025 · GK · Salztoleranz-GN

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

Weizen ( Triticum aestivum) ist eine wirtschaftlich bedeutsame Kulturpflanze, deren Ertrag von einer Vielzahl von Umweltfaktoren abhängig ist (vgl. Abb. 1).

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. Besonders 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.

Die rote Farbvariation der Küchenzwiebel ( Allium cepa) ist als Modellorganismus für die mikroskopische Untersuchung pflanzlicher Zellen besonders geeignet, da die Epidermis der Zwiebelschuppen relativ große Zellen besitzt, deren Zellsaftvakuolen Farbstoffe speichern.

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

1

Erläutern Sie den Einfluss eines abiotischen und eines biotischen Umweltfaktors auf den Weizenertrag (M 1).

[6 BE]

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

Weizen ( Triticum aestivum) ist eine wirtschaftlich bedeutsame Kulturpflanze, deren Ertrag von einer Vielzahl von Umweltfaktoren abhängig ist (vgl. Abb. 1).

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. Besonders 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.

Die rote Farbvariation der Küchenzwiebel ( Allium cepa) ist als Modellorganismus für die mikroskopische Untersuchung pflanzlicher Zellen besonders geeignet, da die Epidermis der Zwiebelschuppen relativ große Zellen besitzt, deren Zellsaftvakuolen Farbstoffe speichern.

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

2.1

Planen Sie einen Modellversuch zur Überprüfung der Hypothese aus Material 2. Begründen Sie Ihre Planungsschritte (M 2).

Führen Sie den Modellversuch durch (M 2).

[13 BE]

Hinweis: Sollten Ihnen die Planung und/oder die Durchführung nicht gelingen oder sollten Ihnen die Ergebnisse unbrauchbar erscheinen, können Sie Ersatzergebnisse von der Aufsicht führenden Lehrkraft anfordern. Für die Planung und Durchführung werden in diesem Fall bis zu 13 Bewertungseinheiten nicht erteilt.

2.2

Skizzieren und beschriften Sie die mikroskopisch beobachtbaren Veränderungen (M 2).

[6 BE]

Hinweis: Nach Fertigstellung der Skizze ist das Präparat unter dem Mikroskop der Aufsicht führenden Lehrkraft vorzuzeigen.

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

Weizen ( Triticum aestivum) ist eine wirtschaftlich bedeutsame Kulturpflanze, deren Ertrag von einer Vielzahl von Umweltfaktoren abhängig ist (vgl. Abb. 1).

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. Besonders 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.

Die rote Farbvariation der Küchenzwiebel ( Allium cepa) ist als Modellorganismus für die mikroskopische Untersuchung pflanzlicher Zellen besonders geeignet, da die Epidermis der Zwiebelschuppen relativ große Zellen besitzt, deren Zellsaftvakuolen Farbstoffe speichern.

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

3

Leiten Sie aus dem Modellversuch die Auswirkungen einer erhöhten Salzkonzentration im Bodenwasser auf die Assimilatproduktion und damit den Weizenertrag ab (M 2).

[5 BE]