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Giftige Raubwanzen 2020 GK

In dieser GK-Aufgabe aus dem Jahre 2019 werden Themen aus der Neurobiologie, der Genetik , der Ökologie und der Evolutionsbiologie verknüpft. Die Zeiten, in denen sich Schüler(innen) bei der Abiturvorbereitung auf nur zwei oder drei Teilgebiete der Biologie beschränken konnten ("Mut zur Lücke") sind also wohl endgültig vorbei. Die neuen Abituraufgabe decken seit einigen Jahren sämtliche Teilgebiete der Biologie ab.

Materialien

  • Den Schülern wird als Material A ein kurzer Informationstext über Raubwanzen präsentiert, Schwerpunkt ist hier der Beutefang und das Gift, das die Wanzen ihren Beutetieren injizieren. Die Raubwanzenart Pristhesancus plagipennis hat sogar zwei Giftdrüsen, die zwei unterschiedliche Neurotoxine herstellen. In der Abbildung 1 ist die Wirkung der beiden Gifte auf Heuschrecken dargestellt:

    Kontrollversuch: Heuschrecken wird Wasser in den Hinterleib injiziert. Die Tiere flüchteten sofort aus der Petrischale.
    Versuch 1: Heuschrecken wird Gift aus der vorderen Giftdrüse injiziert. Die Tiere flüchteten zeitlich verzögert, braucht ca. 40 Sekunden, um aus der Petrischale zu entkommen.
    Versuch 2: Heuschrecken wird Gift aus der hinteren Giftdrüse injiziert. Die Tiere flüchteten zeitlich extrem verzögert, braucht ca. 300 Sekunden, um aus der Petrischale zu entkommen.

  • Das Material B zeigt die Wirkung des Giftes Ptu1 der hinteren Giftdrüse auf spannungsgesteuerte Calciumkanäle. In der Abbildung 2 kann man klar erkennen, dass das Gift den Ionenfluss durch die Calciumkanäle behindert. Je höher die Ptu1-Konzentration, desto geringer der Calciumionenfluss.

  • In dem Material C geht es wieder einmal um Evolutionsbiologie. Es gibt in der Familie der Wanzen unterschiedliche Ernährungstypen. In der Abbildung 3 sieht man einen DNA-Stammbaum verschiedener Wanzenarten. Einige Arten saugen Pflanzensäfte, andere Blut aus Säugetieren und Vögeln, und wieder andere leben als Räuber und jagen Insekten, Spinnentiere und andere kleine Tiere.

    Die ursprüngliche Wanzenart ist als pflanzensaft-saugend gekennzeichnet. Von dieser Wanzenart stammen alle dargestellten Wanzenarten ab. Diese Art hat sich dann in zwei Unterarten aufgeteilt, von denen eine pflanzensaft-saugend geblieben ist und auch heute noch lebt, während die andere Unterart zu einer räuberischen Lebensweise übergegangen ist. Aber diese Art hat sich später wieder in mehrere Arten aufgespalten, einige blieben räuberisch, einige wurden zu Blutsaugern, und zwar zweimal unabhängig voneinander. Aus einigen räuberischen Wanzen sind aber auch wieder pflanzensaft-saugende Wanzen hervorgegangen, und aus einer späteren pflanzensaft-saugende Wanzenart ist wieder eine räuberisch lebende Wanzenart hervorgegangen.

    In diesem Stammbaum sind also verschiedene divergente und konvergente Entwicklungen abzulesen.

Teilaufgabe 1

  • Hier sollen die Schüler(innen) die in Material A dargestellten Versuche beschreiben und hinsichtlich der Funktion der beiden Gifte deuten.
Lösungshinweise
  • Werden demnächst erstellt; ich muss die Aufgabe erst im eigenen Unterricht behandeln.

Teilaufgabe 2

  • Zunächst soll die Erregungsübertragung an einer chemischen Synapse in einem Fließschema dargestellt werden. Dann soll mit Hilfe von Material B die Wirkung des Giftes Ptu1 auf molekularer Ebene erläutert und dabei auch die Wirkung auf die Beutetiere berücksichtigt werden.
Lösungshinweise
  • Werden demnächst erstellt...

Teilaufgabe 3

  • Hier soll der in Material 3 gezeigte molekulare Stammbaum ausgewertet werden. Dabei soll in erster Linie der Unterschied zwischen konvergenter und divergenter Entwicklung beschrieben und am Stammbaum aufgezeigt werden.
    Im zweiten Teil der Teilaufgabe sollen die Schüler(innen) die Selektionsvorteile und auch -nachteile erläutern, die mit der Produktion der beiden Gifte verbunden sind.
Lösungshinweise
  • Werden demnächst erstellt...

Fazit

Auch diese Aufgabe zeigt wieder, dass man bei der Abiturvorbereitung keinen "Mut zur Lücke" mehr haben darf. In einer einzigen Aufgabe werden hier drei verschiedene Fachgebiete abgefragt. Und im Abitur müssen ja zwei solcher Aufgaben bearbeitet werden.