Abitur NRW > Ökologie / Evolutionsbiologie

Borkenkäfer und ihre Pilze 2020 LK

In dieser LK-Aufgabe aus dem Jahre 2020 werden Themen aus der Ökologie und der Evolutionsbiologie verknüpft.

Materialien

  • Den Schülern wird als Material A ein kurzer Informationstext über die Lebensweise des Schwarzen Nutzholzborkenkäfers präsentiert.
    Die Weibchen bohren zur Eiablage 10 cm lange Gänge in geschwächte oder abgestorbene Bäume. Diese Gänge werden schnell von einem Pilz besiedelt, nämlich Ambrosiella grosmanniae. Die Käferweibchen verteilen die Pilzsporen bei der Anlage ihres Gangsystems und sorgen dann für eine ausreichende Belüftung und Bewässerung, so dass der Pilz gut gedeihen kann. Sollte diese "Landwirtschaft" nicht funktionieren, verlassen die Käfer den Baum wieder und suchen sich einen anderen Baum.
    Wenn die Larven aus den Eiern schlüpfen, ernähren sie sich von dem Pilzgeflecht; auch die erwachsenen Käfer fressen die Pilze und die Sporen.

  • Das Material B zeigt die Wirkung von Alkohol auf den Käferbefall. Geschwächte Bäume produzieren oft Ethanol, um sich gegen Schädlinge zu wehren. Normalerweise werden diese vom Alkohol auch abgeschreckt, nicht so aber der Schwarze Nutzholzborkenkäfer, diese Art wird von dem Ethanol-Geruch geradezu angezogen.
    In vier Säulendiagrammen werden die Anzahl der Bohrversuche, die Zahl der Gangsystme mit Pilzkulturen, die Zahl der abgelegten Eier sowie die Zahl der geschlüpften Larven in Abhängigkeit von der Ethanolkonzentration des Bodens dargestellt. Der Zusammenhang ist eindeutig: Je höher der Alkoholgehalt des Bodens, desto größer die Aktivität der Käfer. Die ersten drei Aktivitäten steigen bis zu einem Ethanolgehalt von 5%, bei der Zahl der abgelegten Eier ist das Maximum bei 2,5% Ethanolgehalt erreicht, bei 5% nimmt die Zahl der abgelegten Eier schon wieder ab.
    In einem zweiten Säulendiagramm wird die Einwirkung von Ethanol auf das Wachstum von zwei Pilzarten gezeigt. Ein "normaler" Pilz wie Penicillium commune wird durch einen hohen Alkoholgehalt geschädigt, das Wachstum verläuft immer langsamer, je höher der Ethanolgehalt im Medium ist. Bei Ambrosiella grosmanniae ist das etwas anders. Dieser Pilz wächst bei einem Ethanolgehalt von 1% und 2,5% besser als ohne Alkohol. Erst bei 5% Ethanolgehalt ist das Wachstum dieses Pilzes deutlich beeinträchtigt.
    Das Material B wird um eine Tabelle ergänzt, in der man die Alkoholdehydrogenase-Aktivität bei Einwirkung von 2% Ethanol erkennen kann. Alkoholdehydrogenase (ADH) ist ein Enzym, das Ethanol abbaut. Bei Penicillium commune nimmt die ADH-Aktivität innerhalb von 6 Stunden von 160 Einheiten auf 290 Einheiten zu, bei Ambrosiella grosmanniae jedoch von 150 Einheiten auf 780 Einheiten. Man sieht also leicht, dass Ambrosiella grosmanniae den Alkohol viel besser/schneller abbauen kann als normale Pilze wie Penicillium commune .

  • In dem Material C geht es wieder einmal um Evolutionsbiologie. Auf der linken Seite einer Graphik sieht man den DNA-Stammbaum von Borkenkäfern, auf der rechten Seite den DNA-Stammbaum von Pilzen. Außerdem ist eingezeichnet, welche der Borkenkäfer welche Pilze kultivieren.
    In diesem Stammbaum sind also verschiedene divergente und konvergente Entwicklungen abzulesen.

Teilaufgabe 1

  • Hier sollen die Schüler(innen) die in Material A dargestellten interspezifischen Beziehungen der Organismen ableiten und die Trophieebenen angeben; es handelt sich also um eine reine Ökologie-Aufgabe.
Lösungshinweise
  • Werden vielleicht demnächst erstellt, wenn ich mal Zeit habe.

Teilaufgabe 2

  • Hier sollen die in Material B dargestellten Ergebnisse zusammenfassend dargestellt und ausgewertet werden. Auch dies ist eine reine Ökologie-Aufgabe.
Lösungshinweise
  • s.o.

Teilaufgabe 3

  • Hier soll zunächst der Begriff Coevolution definiert werden. Dann soll analysiert werden, ob es sich bei der Beziehung zwischen dem Käfer und dem Pilz um Coevolution handelt. Dies ist eine Evolutionsbiologie-Aufgabe.
Lösungshinweise
  • s.o.

Teilaufgabe 4

  • Der Unterschied zwischen konvergenter und divergenter Entwicklung soll beschrieben werden. Vor diesem Hintergrund sollen dann die Beziehungen zwischen den beiden DNA-Stammbäumen in Material C analysiert werden. Auch dies ist eine Evolutionsbiologie-Aufgabe.
Lösungshinweise
  • s.o.

Fazit

Auch diese Aufgabe zeigt wieder, dass man bei der Abiturvorbereitung keinen "Mut zur Lücke" mehr haben darf. In einer einzigen Aufgabe werden hier zwei verschiedene Fachgebiete abgefragt, Ökologie und Evolutionsbiologie, strenggenommen sogar auch noch etwas Genetik (DNA-Stammbäume). Und im Abitur müssen ja zwei solcher Aufgaben bearbeitet werden.