Leistungskurs Biologie
Aufgabenbeispiel für den A - Teil
Bearbeiten Sie die nachfolgende Aufgabe.
Der Wilde Tabak (
Nicotiana attenuata
) produziert Nikotin, eines der stärksten Pflanzengifte,
in seinen Wurzeln und speichert es vor allem in den Laubblättern. Das Nikotin wirkt als
Fraßschutz bei der direkten Abwehr von Pflanzenfressern (Herbivoren). Fressen Säugetiere
an den Blättern, so erhöht die Pflanze proportional zum Umfang der Schädigung ihre
Nikotinproduktion. Das Hochregulieren der Nikotinsynthese ist jedoch für die Pflanze
ressourcenintensiv und verlangsamt ihre Entwicklung.
Eine weitere Verteidigungsstrategie der Tabakpflanze ist die Abgabe von Duftstoffen
während der Fraßtätigkeit durch Schädlinge (indirekte Abwehr). Die befallenen Pflanzen
markieren damit den Weg zu den Fraßschädlingen und unterstützen somit deren Feinde,
räuberische oder parasitische Insekten, beim Auffinden ihrer Beute. Die Spezifität des
Duftsignals basiert auf der Art der Schädigung durch einen bestimmten Pflanzenfresser.
Aus dem Speichelsekret des Amerikanischen Tabakschwärmers isolierten Wissenschaftler
Stoffgemische, sogenannte Fettsäure-Aminosäure-Konjugate (FAC). Diese Verbindungen
sind die chemischen Auslöser für die indirekte Abwehr. Eine Verwundung durch die
Fraßtätigkeit und der Speichel von Tabakschwärmerraupen führt zu einem Anstieg der
Konzentration des Verwundungshormons Jasmonsäure und löst die Bildung von Duftstoffen
aus (Material 1), welche die Räuber anlocken.
Einigen Pflanzen fressenden Insekten ist es gelungen, die sekundären Pflanzenstoffe für ihre
eigene Abwehr zu nutzen.
Die Raupen des Amerikanischen Tabakschwärmers (
Manduca sexta)
speichern das Nikotin
in ihrer Hämolymphe (Leibeshöhlenflüssigkeit). Sie schützen sich auf diese Weise vor der
Wespe
Cotesia congregata
. Das gespeicherte Nikotin verhindert, dass sich aus den in die
Raupe abgelegten Eiern Larven der Wespe entwickeln können.

Leistungskurs Biologie
Material 1
: Konzentration der Jasmonsäure nach simuliertem Raupenfraß und
nach mechanischer Verwundung
1
Erläutern Sie eine der im Text beschriebenen interspezifischen Beziehungen.
Erreichbare BE-Anzahl: 03
2
Werten Sie das Material 1 aus.
Leiten Sie daraus einen Zusammenhang zwischen der Intensität des Schadens für die
Tabakpflanze und der Menge der von der Pflanze gebildeten Jasmonsäure her.
Erreichbare BE-Anzahl: 05
3
Stellen Sie in einem Fließschema die Zusammenhänge zwischen direkter und indirekter
Abwehrstrategie nach Raupenfraß sowie deren Bedeutung für die Fitness der Tabakpflanze
dar.
Erreichbare BE-Anzahl: 05
4
Nennen Sie zwei Maßnahmen des integrierten Pflanzenschutzes.
Erreichbare BE-Anzahl: 02
0
500
1000
1500
0
3
6
9
12
Jasmonsäure
in ng pro g
Eigengewicht
Zeit nach der Behandlung (h)
Verwundung + FAC
Verwundung

Leistungskurs Biologie
Bewertungsvorschlag für den A - Teil
1 (Anforderungsniveau I-II)
Erläutern:
z. B.
- Larven der Wespe
Cotesia congregata
entwickeln sich in den Raupen des
Amerikanischen Tabakschwärmers
Manduca sexta
-
durch den Stoffentzug werden die Raupen geschädigt
- es handelt sich um Parasitismus
03 BE
2 (Anforderungsniveau II-III)
Auswerten:
z. B.
- dargestellt ist die Konzentration der Jasmonsäure in Nanogramm pro Gramm (ng/g)
Eigengewicht
nach simuliertem Raupenfraß und nach mechanischer Verwundung in Abhängigkeit
von der Zeit in Stunden
- nach simuliertem Raupenfraß (Verwundung + Speichelsekret FAC) steigt die
Konzentration der Jasmonsäure nach einer Stunde auf 1500 ng/g Eigengewicht und
sinkt nach drei Stunden wieder auf den Ausgangswert
- nach mechanischer Verwundung (ohne Speichelsekret) steigt die Konzentration der
Jasmonsäure nach einer Stunde nur auf 600 ng/g Eigengewicht und
erreicht nach drei Stunden ebenfalls den Ausgangswert
03 BE
Herleiten eines Zusammenhangs:
z. B.
Eine Verwundung mit FAC stellt eine intensivere Schädigung der Tabakpflanze, als ohne
FAC dar. Dies führt zu einer deutlich höheren Jasmonsäureproduktion als Abwehrstrategie,
um Duftstoffe zu bilden, die die Räuber gegen Fraßschädlinge anlocken.
02 BE

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Leistungskurs Biologie
3 (Anforderungsniveau II-III)
Erstellen eines Fließschemas:
01 BE
z. B.
04 BE
5 (Anforderungsniveau I)
Nennen:
z. B.
- Einsatz von Nützlingen
- Auslese kranker oder geschwächter Pflanzen
02 BE
15 BE
Raupenfraß
(Verwundung + FAC)
direkte Abwehr
Anstieg der
Jasmon-
säureproduktion
Bildung von
Duftstoffen
indirekte Abwehr
Anstieg der
Nikotinproduktion
Vergiftung der
Schädlinge /
Raupen
fast normale
Entwicklung der
Pflanze
Anlocken von natürlichen
Fressfeinden/
Reduktion Raupenbefall