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Aufgaben Biologie Q1

Musterlösungen zur Woche 9 und 10

Insgesamt haben nur 10 Mitschüler(innen) Lösungen zu den Aufgaben der letzten Woche eingereicht. Besonders gute Leistungen darf ich ja für die Endnote berücksichtigen, und es waren durchaus einige gute und sehr gute Leistungen dabei. Manche von Ihnen, die alle oder zumindest die meisten Aufgaben bearbeitet und gut gelöst hatten, konnten jetzt sogar die Note für sonstige Mitarbeit aus dem letzten Halbjahr verbessern. Wer natürlich schon eine gute oder sehr gute Note im letzten Halbjahr hatte, musste sich sehr anstrengen, um diese Note noch zu verbessern, aber auch das haben einige von Ihnen geschafft, worüber ich mich sehr freue.

Aufgabe 1

Hier sehen wir eine sehr schöne Lösung der Aufgabe 1. Achten Sie auf die kleinen Graphiken, die rund um das Blatt angesiedelt wurden.

Auch dieses Poster ist sehr schön. Die Fotosynthesefaktoren wurden sehr liebevoll dargestellt. Leider ist jetzt kein Platz mehr für die kleinen Graphiken, welche die Abhängigkeit der Fotosyntheserate von den Faktoren Licht, Temperatur und CO2 zeigen.

Aufgabe 2

Hier sehen wir eine sehr gute Darstellung der Lichtreaktion, wie sie in Aufgabe 2 gefordert wurde. Besser hätte ich es auch nicht machen können! Ein weiteres schönes Poster habe ich bei Aufgabe 4 veröffentlicht.

Aufgabe 3

Auf der linken Graphik sieht man, wie Umwelteinflüsse sich auf die physiologische Leistungsfähigkeit einer Pflanze auswirken können. Pflanzen, die bei hoher Strahlungsintensität aufgewachsen sind, verhalten sich in ihrem "späteren Leben" anders als Pflanzen, die bei geringer Strahlungsintensität aufgewachsen sind.

Pflanzen, die bei hoher Strahlungsintensität aufgewachsen sind, haben einen höheren Lichtsättigungswert als die anderen Pflanzen. Sie können also höhere Lichtintensitäten ausnutzen, während die Pflanzen, die bei niedriger Strahlungsintensität aufgewachsen sind, das nicht können. Offensichtlich haben sich die Pflanzen im Laufe ihres Lebens an die jeweiligen Umweltverhältnisse optimal angepasst.

Pflanzen, die bei geringer Strahlungsintensität aufgewachsen sind, haben dagegen einen kleineren Lichtkompensationspunkt. Das heißt, sie können schon Fotosynthese betreiben, während die anderen Pflanzen noch nicht dazu in der Lage sind. Das ist sicherlich ein Überlebensvorteil an Standorten mit geringer Lichtintensität.

Ähnlich ist die Abbildung b) zu verstehen, allerdings handelt es sich hier nicht um zwei Pflanzen, die unter verschiedenen Bedingungen aufgewachsen sind, sondern um unterschiedliche Blätter ein- und derselben Pflanze. Lichtblätter, also Blätter, die die meisten Zeit einer hohen Lichtintensität ausgesetzt sind, haben einerseits einen größeren Lichtsättigungswert, andererseits auch einen höheren Lichtkompensationspunkt als Schattenblätter, die hauptsächlich geringeren Lichtintensitäten ausgesetzt sind. Hier sieht man wieder die Angepasstheit an die jeweiligen Lebensbedingungen.

Lichtblätter können höhere Lichtintensitäten gut ausnutzen, Ihre Fotosyntheserate ist bei hoher Lichtintensität doppelt so hoch wie die der Schattenblätter. Andererseits können Schattenblätter bei geringer Lichtintensität bereits Fotosynthese betreiben (6 Einheiten), während Lichtblätter erst bei 20 Einheiten mit der Fotosynthese beginnen. Das ist eine gute Anpassung an schattige Standorte.

Aufgabe 4

Um den Emerson-Effekt zu verstehen, muss man sich gründlich mit dem Elektronentransport während der Lichtreaktion beschäftigen. Schauen wir uns dazu folgendes Bild an:

Hier sehen wir ein weiteres schönes Poster zu Aufgabe 2, der Elektronentransport und der Protonentransport der Lichtreaktion ist hier sehr übersichtlich dargestellt.

Verfolgen wir den Elektronentransport. Vom Wasser gelangen die Elektronen zum Photosystem II mit dem Reaktionszentrum P680 (leider nicht beschriftet). Durch Belichtung mit rotem Licht der Wellenlänge 680 nm werden die Elektronen auf ein höheres Energieniveau gehoben, so dass sie über drei weitere Stationen zum Photosystem I mit dem Reaktionszentrum P700 gelangen. Dieses Reaktionszentrum (ein Chlorophyll-Molekül, nebenbei bemerkt) wird durch dunkelrotes Licht der Wellenlänge 700 nm angeregt. Die Elektronen werden wieder auf ein höheres Energieniveau angehoben, so dass sie schließlich zum NADP+ gelangen, wo sie dieses reduzieren.

Wird eine Pflanze nur mit Licht der Wellenlänge 680 nm bestrahlt, kann sie zwar Fotosynthese betreiben, aber nur mit eingeschänkter Leistung. Es wird ja nur das Photosystem II mit dem P680-Zentrum vollständig aktiviert. Das Photosystem I mit dem P700 wird anscheinend auch aktiviert, aber nicht zu 100%, sondern vielleicht nur zu 50%. Verdoppelt man die Lichtintensität, steigt zwar die Fotosyntheserate auch auf das Doppelte, aber es geht noch besser, wie wir gleich sehen werden...

Das Umgekehrte gilt, wenn eine Pflanze nur mit Licht der Wellenlänge 700 nm bestrahlt wird. Jetzt arbeitet das Photosystem II mit dem P680 nur mit halber Effizienz. Die Fotosynthese-Leistung erreicht also auch nicht die volle Stärke. Auch hier führt eine Verdopplung der Lichtintensität zu einer Verdopplung der Fotosyntheserate.

Interessant wird es, wenn die Pflanze mit beiden Wellenlängen gleichzeitig bestrahlt wird, also mit 680 nm und 700 nm. Dann arbeiten beide Photosysteme mit voller Leistung, und die Fotosyntheserate übertrifft alles bisherige. Sie ist höher als bei "doppelter" Bestrahlung mit 680 nm, und sie ist auch höher als bei "doppelter" Bestrahlung mit 700 nm.

Für eine optimale Fotosynthese werden beide Photosysteme benötigt, sie müssen zusammenarbeiten, sonst können die Elektronen nicht effektiv vom Wasser zum NADP+ transportiert werden.

Wochen 9 und 10 (25. Mai bis 5. Juni)

Weiter geht es mit der Fotosynthese! Suchen Sie sich bitte je nach Leistungsvermögen zwei der folgenden vier Aufgaben aus und schicken Sie mir die Lösungen bis Freitag, den 5. Juni zu (Aufgabe 1 und 2 als Photo, Aufgabe 3 und 4 als Textdokument oder Photo einer handschriftlichen Zusammenfassung).

Aufgabe 1 (einfach)

Nehmen Sie sich ein großes A3-Blatt, malen Sie in der Mitte der Seite ein Laubblatt (oder kleben Sie ein echtes auf), und listen Sie dann kreisförmig um das Blatt herum alle Faktoren auf, welche die Fotosyntheserate der Pflanze beeinflussen. Schreiben Sie auch ein paar Sätze zu den einzelnen Faktoren auf oder fügen Sie sogar kleine Diagramme mit dazu, die zeigen, wie die Fotosyntheserate von dem jeweiligen Faktor abhängt.

Aufgabe 2 (anspruchsvoller)

Nehmen Sie sich ein großes A3-Blatt und stellen Sie den Elektronentransport und die Bildung der Protonengradienten quer über die Thylakoidmembran anschaulich dar. Es sollte klar werden, wie die Elektronen vom Wasser zum NADP+ transportiert werden und wie die Protonen auf drei verschiedene Weisen von außen in das Innere der Thyklakoide transportiert werden.

Tipp: Zur Übung können Sie auf LearningApps.org eine Übung zur Lichtreaktion machen.

Aufgabe 3 (anspruchsvoller)

Betrachten Sie folgende Abbildung:

Die Abbildungen zeigen die Abhängigkeit der Fotosyntheserate von der Lichtintensität

a) Dargestellt sind zwei genetisch gleiche Pflanzen, die in Umwelten mit hoher bzw. geringer Lichtintensität aufgewachsen sind.

b) Dargestellt sind zwei Blätter einer Buche, und zwar ein Sonnenblatt und ein Schattenblatt. Der untere Teil der Abbildung ist eine Ausschnittvergrößerung von linken Abschnitt der oberen Abbildung.

Fassen Sie die in diesen Abbildungen gezeigten Erkenntnisse zusammen!

Aufgabe 4 (sehr anspruchsvoll)

Bearbeiten Sie die Aufgabe zum Emerson-Effekt!

Übung zur Lichtreaktion
Woche 7 und 8

Wir müssen wir ganz dringend das Thema Fotosynthese behandeln. Die ganz Wissbegierigen unter Ihnen können sich ja schon mal die Fotosynthese-Seiten auf meiner Homepage anschauen.

Alternativ können Sie im MARKL die Abschnitte 7.1, 7.2, 7.4 sowie 8.1 bis 8.5 durcharbeiten. Das ist natürlich auch viel Arbeit, die ganzen chemischen Aspekte werden für einige von Ihnen zu kompliziert sein, aber versuchen können Sie es ja mal.

Wem die Seiten auf meiner Homepage oder die Seiten im MARKL zu komplex erscheinen, kann sich auch eines der vielen Fotosynthese-Videos auf YouTube anschauen.

Egal, wie Sie sich vorbereiten, Sie sollten auf jeden Fall wissen, was die Fotosynthese überhaupt ist, wie die Grundgleichung der Fotosynthese aussieht, wie ein Laubblatt aufgebaut ist, wo genau im Blatt die Fotosynthese stattfindet, und welche Aufgaben die Lichtreaktion und die Dunkelreaktion haben. Dabei sollten Sie sich auch mit der Rolle der Coenzyme NADP und ATP auseinandersetzen.

Woche 6 (3. Woche nach den Osterferien)

Liebe Schüler(innen),

auch diese Woche müssen wir "auf Distanz" weiterarbeiten. Es ist gar nicht so einfach, noch weitere Aufgaben zu finden, wenn man zwischendurch gar nichts so richtig erklären kann. Diese Woche wird es aber etwas einfacher als letzte Woche, denke ich. Ich habe Ihnen zwei Seiten aus dem Bioskop kopiert zum Thema "Angepasstheit von Pflanzen an den Umweltfaktor Wasser". Die erste Seite ist wieder eine Textseite mit wichtigen Informationen. Die zweite Seite enthält jede Menge Aufgaben, die Sie aber nicht alle lösen sollen.

Aufgabe für alle Schüler(innen):

Suchen Sie sich pro Person eine Aufgabe heraus (von der zweiten Seite) und lösen Sie diese möglichst gründlich. Wenn Sie zu zweit oder zu dritt zusammenarbeiten, machen Sie natürlich zwei oder drei Aufgaben zusammen.

In Ihrem MARKL finden Sie übrigens auf Seite 315 - 317 Informationen zu diesem Thema!

Den Abgabeschluss verlegen wir dieses Mal etwas nach vorne, nämlich auf den Samstag.

Schicken Sie mir die Lösungen also bis spätestens Samstag, 9. Mai zu. Und bitte wieder per E-Mail, mit "Biologie Q1 - Woche 6" im Betreff, dann kann ich Ihre Aufgaben leichter heraussortieren.

Für die schriftlichen Abiturienten unter Ihnen werde ich mir in den nächsten Tagen auch noch etwas einfallen lassen. Ich schaue mal, welche Ökologie-Themen in den letzten Jahren besonders häufig gewählt wurden und schicke Ihnen dann mal ein oder zwei dieser Aufgaben zu.

Offizielle Musterlösungen für die Aufgaben der Woche 6 aus dem Lehrerband zum Bioskop

Woche 5 (2. Woche nach den Osterferien)

Liebe Schüler(innen),

auch die nächste Woche müssen wir "auf Distanz" weiterarbeiten. Dazu habe ich mir wieder ein paar Aufgaben herausgesucht, die Sie bitte bis zum Ende der kommenden Woche, also bis zum 3. Mai lösen. Schicken Sie mir Ihre Lösungen dann per E-Mail an ulrich.helmich@t-online.de, bitte nicht auf dem Sammelplatz der Schule abspeichern!

Musterlösung für die Aufgaben der Woche 5

Diese Musterlösung habe ich aus den Beiträgen von zwei Schülerinnen zusammengestellt. Die eine Mitschülerin hat Aufgabe 1 verfasst, die andere Aufgabe 2.

Aufgabe für alle Schüler(innen):

Lesen Sie im MARKL bitte die Seiten 341 bis 343, das ist der Abschnitt 24.3!

Für die Leute, die ihren MARKL nicht verfügbar haben, weil er zum Beispiel noch im Schließfach in der Schule liegt, habe ich die drei Seiten hier kopiert:

Seite 341 - Seite 342 - Seite 343

Lösen Sie dann bitte diese Aufgabe. Die Aufgabenstellung ist nicht so umfangreich wie beim letzten Mal, dafür aber nicht ganz so einfach. Vor allem die Lotka-Volterra-Regeln sollten Sie kennen und anwenden können.

Falls Ihnen die Seiten im MARKL nicht ausreichen, können Sie sich hier vier Seiten aus dem hervorragenden Schulbuch Bioskop des Westermann-Verlags herunterladen, auf denen das Thema "Räuber-Beute" sehr gut dargestellt wird. Die Aufgaben aus dem Bioskop müssen Sie natürlich nicht machen, dafür ist zu wenig Zeit. Vor allem diejenigen unter Ihnen, die Biologie als Abiturfach gewählt haben