Aufgabenbeispiele und Korrektur
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<strong>Aufgabenbeispiele</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise<br />
für zentrale schriftliche Abiturprüfungen<br />
Biologie<br />
Stand: 30.06.2003
Impressum<br />
<strong>Aufgabenbeispiele</strong> <strong>und</strong> <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise für zentrale schriftliche<br />
Abiturprüfungen<br />
Biologie<br />
(Juni 2003, Pädagogisches Landesinstitut Brandenburg, 14974 Ludwigsfelde-Struveshof)<br />
Herausgeber:<br />
Pädagogisches Landesinstitut Brandenburg (PLIB), 14974 Ludwigsfelde-Struveshof<br />
Tel.: 03378 209-105<br />
E-Mail: poststelle@plib.brandenburg.de<br />
Dieses Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt.<br />
Alle Rechte einschließlich Übersetzung sind dem Herausgeber vorbehalten. Die Vervielfältigung<br />
für schulische Zwecke ist gestattet.<br />
Das Pädagogische Landesinstitut Brandenburg (PLIB) ist eine Einrichtung im Geschäftsbereich<br />
des Ministeriums für Bildung, Jugend <strong>und</strong> Sport des Landes Brandenburg (MBJS).<br />
Die <strong>Aufgabenbeispiele</strong> <strong>und</strong> <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise für zentrale schriftliche Abiturprüfungen<br />
werden vom Pädagogischen Landesinstitut Brandenburg im Auftrag des MBJS<br />
herausgegeben.<br />
© Ludwigsfelde, Juni 2003<br />
Die <strong>Aufgabenbeispiele</strong> <strong>und</strong> <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise werden vom PLIB im Internet<br />
auf der PLIB-homepage unter: www.plib.brandenburg.de veröffentlicht. Sie werden nicht<br />
als Druckfassung herausgegeben. Schulen, die keinen Internetzugang haben, wenden sich<br />
bitte an das PLIB, Tel. 03378 209-173. Sie erhalten eine CD-ROM oder bei Bedarf eine Kopierfassung.
Inhalt<br />
0 Funktion des Materials 4<br />
1 <strong>Aufgabenbeispiele</strong> für das schriftliche Zentralabitur 5<br />
1.1 Allgemeine Hinweise 5<br />
1.2 <strong>Aufgabenbeispiele</strong> für den Gr<strong>und</strong>kurs 6<br />
1.3 <strong>Aufgabenbeispiele</strong> für den Leistungskurs 16<br />
2 <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise 31
<strong>Aufgabenbeispiele</strong> <strong>und</strong> <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise für zentrale schriftliche Abiturprüfungen<br />
Biologie<br />
0 Funktion des Materials<br />
Die <strong>Aufgabenbeispiele</strong> <strong>und</strong> <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise für zentrale schriftliche Abiturprüfungen<br />
ergänzen die verbindlichen curricularen Vorgaben für die Qualifikationsphase<br />
der gymnasialen Oberstufe.<br />
Die hier enthaltenen <strong>Aufgabenbeispiele</strong> beziehen sich auf Inhalte, die in den verbindlichen<br />
curricularen Vorgaben festgelegt sind. Sie entsprechen in den Aufgabenformaten den Vorgaben<br />
der für das Fach gültigen Einheitlichen Prüfungsanforderungen (EPA). Neben der<br />
Aufgabenstellung <strong>und</strong> ggf. dem dazugehörigen Material enthalten sie einen Erwartungshorizont<br />
<strong>und</strong> Hinweise zur Gewichtung der Aufgaben bei der Gesamtbewertung.<br />
Die <strong>Aufgabenbeispiele</strong> verdeutlichen die Struktur <strong>und</strong> das Anspruchsniveau der zentralen<br />
Abituraufgaben <strong>und</strong> geben so auch eine Orientierung für die unterrichtliche Arbeit in der<br />
Qualifikationsphase. Vergleichbare Aufgabenstellungen können auch an anderen Inhalten<br />
bearbeitet werden.<br />
Die <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise enthalten detaillierte Angaben für die Beurteilung<br />
von Teilleistungen <strong>und</strong> die Ermittlung der Gesamtnote. Sie orientieren sich an den Vorgaben<br />
der EPA <strong>und</strong> der GOSTV. Ausführungen zu einer guten <strong>und</strong>/oder einer ausreichenden Leistung<br />
sind fachbezogen unterschiedlich zugeordnet.<br />
4
<strong>Aufgabenbeispiele</strong> <strong>und</strong> <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise für zentrale schriftliche Abiturprüfungen<br />
Biologie<br />
1 <strong>Aufgabenbeispiele</strong> für das schriftliche Zentralabitur<br />
1.1 Allgemeine Hinweise<br />
Die Abituraufgaben setzen sich aus Teil A <strong>und</strong> Teil B zusammen. In der Abiturprüfung sind<br />
durch den Prüfling die Aufgaben aus Teil A zu bearbeiten. Aus dem Teil B wählt der Prüfling<br />
eine der beiden Aufgaben aus <strong>und</strong> bearbeitet diese vollständig.<br />
Übersicht zu den <strong>Aufgabenbeispiele</strong>n mit zeitlichem Bezug zu den Lerninhalten:<br />
Gr<strong>und</strong>kurs<br />
Leistungskurs<br />
Genetik<br />
Aufgabe A Aufgabe B I Aufgabe B II<br />
Verhaltensbiologie Genetik<br />
3. Schulhalbjahr der<br />
Qualifikationsphase<br />
1. Schulhalbjahr der<br />
Qualifikationsphase<br />
1. Schulhalbjahr der<br />
Qualifikationsphase<br />
5<br />
Ökologie<br />
Evolution Ökologie<br />
4. Schulhalbjahr der<br />
Qualifikationsphase<br />
2. Schulhalbjahr der<br />
Qualifikationsphase<br />
2. Schulhalbjahr der<br />
Qualifikationsphase<br />
Der Aufgabenteil A, der den Schwerpunkt eines Aufgabenvorschlages enthält, umfasst 60 %<br />
der Gesamtanforderungen der Prüfung hinsichtlich der Bewertungseinheiten <strong>und</strong> der Bearbeitungszeit.<br />
In jeder Aufgabe sind alle Anforderungsbereiche berücksichtigt.<br />
Folgende Aufgabenarten sind für das Fach Biologie laut EPA gr<strong>und</strong>sätzlich möglich:<br />
- Aufgabe, die fachspezifisches Material enthält. Dieses Material kann sein: Naturobjekte,<br />
mikroskopische Präparate, Abbildungen, Filme, Texte - z. B. wissenschaftliche Abhandlungen<br />
(Beschreibung eines nicht vorgeführten Experimentes), Tabellen, Messreihen,<br />
Graphen u. a.,<br />
- Bearbeitung eines Demonstrationsexperimentes,<br />
- Durchführung <strong>und</strong> Bearbeitung eines Schülerexperimentes.<br />
Mischformen der genannten Aufgabenarten sind möglich.<br />
Im Folgenden ist je ein Beispiel für einen Aufgabenvorschlag für den Leistungskurs <strong>und</strong> den<br />
Gr<strong>und</strong>kurs dargestellt. Der Erwartungshorizont legt das Niveau <strong>und</strong> den Umfang der zu<br />
erbringenden Schülerleistung fest.
<strong>Aufgabenbeispiele</strong> <strong>und</strong> <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise für zentrale schriftliche Abiturprüfungen<br />
Biologie<br />
1.2 <strong>Aufgabenbeispiele</strong> für den Gr<strong>und</strong>kurs<br />
Aufgabenbeispiel für den Teil A<br />
Die folgende Aufgabe ist dem in den EPA festgelegten Themenbereich Informationsverarbeitung<br />
<strong>und</strong> Verhalten zuzuordnen. Dieser ist in den verbindlichen curricularen Vorgaben für<br />
das 3. Schulhalbjahr der Qualifikationsphase beschrieben.<br />
Thema: Verhaltensbiologie<br />
Kegelschnecken - Indianer im Korallenriff<br />
Kegelschnecken gehören zu den besten Jägern unter den Mollusken. Sie haben 5 - 15 cm<br />
große, schön gezeichnete Gehäuse. Die Gattung Conus ist mit r<strong>und</strong> 500 verschiedenen Arten<br />
im gesamten indo-pazifischen Raum verbreitet, wo sie warme, flache Meeresbereiche,<br />
insbesondere Korallenriffe, besiedeln. Sie produzieren Toxine, die auf das Nervensystem<br />
anderer Organismen wirken.<br />
1. Fertigen Sie eine beschriftete schematische Skizze einer erregenden<br />
Synapse an <strong>und</strong> beschreiben Sie deren Funktionsweise. 14 BE<br />
2. Markieren Sie in Ihrer Skizze die Angriffsorte der verschiedenen Conotoxine<br />
aus der Anlage 1 des Materials <strong>und</strong> beschreiben Sie die Wirkungsweise <strong>und</strong><br />
die Folgen der Wirkung der einzelnen Conotoxine (s. Anlage 2).<br />
3. Das Neurotoxin E 605 wirkt über die Blockade der Cholinesterasen.<br />
Erklären Sie die Wirkung der Beimischung dieses Giftes zu den jeweiligen<br />
Conotoxinen.<br />
4. Begründen Sie die Möglichkeit sowie die Voraussetzungen des Einsatzes<br />
von ω-Conotoxin zur Schmerztherapie beim Menschen.<br />
5. Definieren Sie den Begriff „Handlungskette“.<br />
Stellen Sie die im Text beschriebene Handlungskette zum Beutefang-<br />
verhalten der Kegelschnecke schematisch dar.<br />
6<br />
11 BE<br />
6 BE<br />
7 BE<br />
10 BE
<strong>Aufgabenbeispiele</strong> <strong>und</strong> <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise für zentrale schriftliche Abiturprüfungen<br />
Biologie<br />
Material<br />
Anlage 1<br />
Kegelschnecken sind Raubtiere. Sie erlegen ihre Beute durch Injektion eines hochwirksamen<br />
Giftes. Die bei allen Schnecken typischen Raspelzähne sind zu injektionsnadelartigen Giftpfeilen<br />
umfunktioniert. Einer dieser Pfeile ist immer funktionsbereit. Trotz ihrer Langsamkeit<br />
sind diese Tiere aktive Jäger.<br />
Da die sehr schönen Gehäuse der Kegelschnecken z. T. sehr beliebte <strong>und</strong> oft auch teure<br />
Sammlerobjekte sind, ist sogar der Mensch bei der Muschelsuche stark gefährdet. Der<br />
Sammler am Strand erkennt oft nicht, dass das<br />
Tier noch lebt. Schnell ist ein Gehäuse in die<br />
Hosentasche gesteckt <strong>und</strong> plötzlich fühlt man<br />
einen stechenden Schmerz. Anschließend<br />
zeigen sich Taubheitsgefühl um die Einstichstelle,<br />
Mattheit, unkoordinierte Bewegungen,<br />
die schließlich bis zur Bewusstlosigkeit <strong>und</strong><br />
zum Tod führen. Eines der charakteristischen<br />
Toxine ist ω-Conotoxin. Kegelschnecke beim Beutefang<br />
Es wird seit 1996 als Schmerzmittel eingesetzt.<br />
Beim Beutefang lauert die Schnecke im Boden eingegraben auf vorbeischwimmende Fische<br />
<strong>und</strong> lockt ihr Opfer durch Präsentation ihres rötlichen Schl<strong>und</strong>rohres an. Schnappt der Fisch<br />
nach diesem Köder, fährt die Schnecke ihr Schl<strong>und</strong>rohr aus <strong>und</strong> schießt durch das Schl<strong>und</strong>rohr<br />
dem Fisch einen vergifteten Pfeil in das Maul. Die Injektion des Giftes bewirkt einen sofortigen<br />
krampfartigen Schock. Innerhalb von 1 - 2 Sek<strong>und</strong>en verkrampft die Flossenmuskulatur,<br />
zu erkennen an den weit aufgefächerten Brustflossen. In der zweiten Phase der Vergiftung<br />
setzt eine vollständige Paralyse (Auflösung) der Muskulatur ein. Der gelähmte Fisch<br />
bleibt hilflos liegen <strong>und</strong> wird von der Schnecke verschlungen.<br />
Anlage 2<br />
Wirkung verschiedener Conotoxine im Körper der Beute<br />
Conotoxin Wirkung<br />
ω blockiert die Freisetzung von Acetylcholin<br />
α blockiert die Rezeptoren für Acetylcholin<br />
µ blockiert die Na + -Kanäle der Muskelfasermembran<br />
7
<strong>Aufgabenbeispiele</strong> <strong>und</strong> <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise für zentrale schriftliche Abiturprüfungen<br />
Biologie<br />
Erwartungshorizont<br />
Aufgabe Erwartete Teilleistungen AFB BE<br />
1.<br />
2.<br />
3.<br />
4.<br />
Skizze mit Beschriftung:<br />
8<br />
1 Synapsenendknöpfchen, 2 synaptischer Spalt,<br />
3 postsynaptische Membran, 4 Bläschen mit Transmitter,<br />
5 Pore mit Rezeptor, 6 Pore geöffnet, 7 Acetylcholinesterase,<br />
8 Natriumionen<br />
ankommendes Aktionspotenzial, Bläschen an den Rand –<br />
öffnen sich, Freisetzen von Acetylcholin, Ansetzen an Rezeptor,<br />
Öffnen der Na + -Poren, Na + -Einstrom, Abspaltung mittels<br />
Spaltung durch Acetylcholinesterase, Rückführung,<br />
Neusynthese<br />
ω−Conotoxin: Markierung des synaptischen Bläschens,<br />
keine Freisetzung des Acetylcholins, keine Öffnung der<br />
Na + -Poren, keine Muskelkontraktion,<br />
α−Conotoxin: Markierung der postsynaptischen Membran,<br />
Acetylcholin– Freisetzung, keine Anlagerung möglich, keine<br />
Muskelkontraktion<br />
µ−Conotoxin: Markierung der Na + -Kanäle der postsynaptischen<br />
Membran<br />
Acetylcholin-Freisetzung, Anlagerung möglich, aber kein<br />
Na + -Einstrom, keine Kontraktion<br />
Blockierung der Acetylcholinesterase erhöht tendenziell die<br />
Acetylcholinkonzentration, damit Wahrscheinlichkeit höher,<br />
dass Acetylcholin statt Gift auf Rezeptoren trifft, teilweise<br />
Aufhebung der Wirkung des α –Conotoxins, Wirkung weniger<br />
stark, auf andere Conotoxine keine Wirkung<br />
Da Freisetzung von Acetylcholin verhindert, keine Weiterleitung<br />
von Aktionspotenzialen, keine Schmerzen,<br />
entsprechende Dosis beachten, örtlich einsetzen, da sonst<br />
Ausfall lebenswichtiger Funktionen.<br />
8<br />
I<br />
II<br />
III<br />
II<br />
II<br />
III<br />
14<br />
11<br />
4<br />
2<br />
4<br />
3
<strong>Aufgabenbeispiele</strong> <strong>und</strong> <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise für zentrale schriftliche Abiturprüfungen<br />
Biologie<br />
Aufgabe Erwartete Teilleistungen AFB BE<br />
5.<br />
Als Handlungsketten bezeichnet man die Abfolge aufeinander<br />
bezogener Instinkthandlungen, die ausgeführte Endhandlung<br />
wirkt als Auslöser für eine neue Instinkthandlung.<br />
Darstellung einer Handlungskette<br />
Schnecke Fisch (Beute)<br />
Schnecke lauert im Boden Bewegung des Beutetiers<br />
Präsentation des rötlichen<br />
Schl<strong>und</strong>rohres<br />
Schnecke fährt Schl<strong>und</strong>rohr<br />
aus, Abschießen eines Pfeiles<br />
Fisch wird verschlungen<br />
9<br />
schnappt nach dem Köder<br />
Liegenbleiben des Fisches<br />
(Auffächerung der Brustflossen)<br />
Gesamt: AFB I AFB II AFB III<br />
48 17 24 7<br />
Quellenangabe:<br />
1. www. kfa-juelich.de, 12.05.2002<br />
2. www. zoologie-skript.de, 12.05.2002<br />
3. Unterricht Biologie, Klausur <strong>und</strong> Abitur, 2. Auflage, Friedrich-Verlag, Seelze, CD-Rom<br />
I<br />
II<br />
3<br />
7
<strong>Aufgabenbeispiele</strong> <strong>und</strong> <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise für zentrale schriftliche Abiturprüfungen<br />
Biologie<br />
Aufgabenbeispiel für den Teil B I 1<br />
Thema: Genetik<br />
Die folgende Aufgabe ist dem in den EPA festgelegten Themenbereich Genetik <strong>und</strong> Entwicklung<br />
zuzuordnen. Dieser ist in den verbindlichen curricularen Vorgaben für das 1. Schulhalbjahr<br />
der Qualifikationsphase beschrieben.<br />
Als Träger für die Erbinformation eignen sich nur Makromoleküle, die variabel zusammengesetzt<br />
sind. Lange Zeit glaubte man, dass die Eiweiße dazu besonders geeignet seien.<br />
AVERY konnte 1944 nachweisen, dass die DNA die Erbsubstanz <strong>und</strong> damit Träger der genetischen<br />
Information ist.<br />
1. Vergleichen Sie den Bau der DNA mit dem der RNA. 6 BE<br />
2. Beschreiben Sie den Vorgang der Transkription.<br />
3. Ein hergestelltes Eiweiß ist das Hämoglobin. Voraussetzung für die Funktion<br />
des Hämoglobins, Sauerstoff reversibel zu binden, ist eine bestimmte<br />
räumliche Struktur. Diese hängt von der Aminosäuresequenz ab. Die<br />
Analyse eines für die Hämoglobinsynthese verantwortlichen Genabschnittes<br />
ergab die folgende Basensequenz:<br />
3.1<br />
Base C A A G T A G A C T G A G G G C T T C T C<br />
Nr. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21<br />
Ermitteln Sie die entsprechende m-RNA <strong>und</strong> die Aminosäuresequenz mithilfe<br />
der Code- Sonne.<br />
3.2 Bei Untersuchungen hat man folgende Veränderungen festgestellt:<br />
a) Austausch der Base Nr.12 gegen Thymin,<br />
b) Austausch der Base Nr. 10 gegen Adenin,<br />
c) Einschub der Base Guanin zwischen die Basen Nr. 9 <strong>und</strong> 10,<br />
d) Verlust der Base Nr. 10.<br />
Begründen Sie die jeweils möglichen Auswirkungen, die diese Mutationen<br />
auf die Funktion des Hämoglobins haben könnten.<br />
4. Die künstliche Synthese von m-RNA kann auf folgende Weise durchgeführt<br />
werden:<br />
Man pipettiert in ein Reagenzglas Wasser <strong>und</strong> folgende Stoffe: RNA-<br />
Polymerase, DNA als erbinformationstragendes Molekül, RNA-Bausteine<br />
<strong>und</strong> ein energieregenerierendes System. Nach etwa 15 Minuten Reaktionszeit<br />
bei 37 °C fällt man alle hochmolekularen Nukleinsäuren aus. Steigert<br />
man in verschiedenen Ansätzen des Versuches die Konzentration der RNA-<br />
Polymerase, so nimmt die RNA-Ausbeute zunächst zu <strong>und</strong> erreicht dann<br />
ein Plateau.<br />
Erklären Sie das Ergebnis.<br />
1 Von den nachfolgenden Aufgaben B I <strong>und</strong> B II muss eine durch die Prüflinge bearbeitet werden.<br />
10<br />
5 BE<br />
6 BE<br />
10 BE<br />
5 BE
<strong>Aufgabenbeispiele</strong> <strong>und</strong> <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise für zentrale schriftliche Abiturprüfungen<br />
Biologie<br />
Material<br />
11
<strong>Aufgabenbeispiele</strong> <strong>und</strong> <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise für zentrale schriftliche Abiturprüfungen<br />
Biologie<br />
Erwartungshorizont<br />
Aufgabe Erwartete Teilleistungen AFB BE<br />
1.<br />
2.<br />
3.1<br />
3.2<br />
4.<br />
RNA DNA<br />
Nukleotide<br />
A, G, C<br />
Phosphat<br />
Ribose Desoxiribose<br />
Urazil Thymin<br />
überwiegend<br />
einsträngig doppelsträngig<br />
Schlussfolgerung: ähnliche, verwandte Moleküle<br />
Ablauf der Transkription:<br />
Ansetzen der RNA-Polymerase,<br />
Lösen der H-Brücken, Ablesen des codogenen Stranges,<br />
Anlagerung komplementärer Nukleotide bis zum Stoppzeichen,<br />
Ablösen der Polymerase<br />
m-RNA: G-U-U-C-A-U-C-U-G-A-C-U-C-C-C-G-A-A-G-A-G<br />
AS-Kette: Val - His - Leu – Thr - Pro – Glu – Glu<br />
Zu a) Thr bleibt, keine Veränderung<br />
Zu b) Ser statt Thr, könnte, muss aber keine Veränderung<br />
hervorrufen, da nur eine Aminosäure verändert ist<br />
Zu c) Verschiebung des Leserahmens ab 4. Triplett, andere<br />
Aminosäuresequenz, wahrscheinlich Funktionsverlust<br />
Zu d) Leserahmenverschiebung wie c.)<br />
Solange freie Startstellen für Ansetzen der RNA-Polymerase<br />
vorhanden sind, steigt m-RNA-Produktion in begrenzter Zeit,<br />
wenn Steigerung der m-RNA-Produktion soweit, dass alle Startstellen<br />
besetzt sind, keine Steigerung der Synthese mehr möglich,<br />
Plateauphase<br />
Gesamt: AFB I AFB II AFB III<br />
32 11 16 5<br />
Quellenangabe:<br />
1. Abiturprüfungen Biologie Gr<strong>und</strong>kurs, Baden-Württemberg, Abiturprüfung 1987, Aufg. B 2<br />
Molekulargenetik, S. 87 - 12<br />
2. Daumer, Genetik, BSV, München, 1997, S. 90<br />
3. Bresch, C. u. Hausmann, R., Klassische <strong>und</strong> molekulare Genetik, Springer-Verlag, Berlin,<br />
1972, S. 254<br />
4. Wolf, K.,Genetik, Westermann-Schulbuchverlag, Braunschweig 1993<br />
12<br />
I<br />
I<br />
II<br />
II<br />
III<br />
6<br />
5<br />
6<br />
10<br />
5
<strong>Aufgabenbeispiele</strong> <strong>und</strong> <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise für zentrale schriftliche Abiturprüfungen<br />
Biologie<br />
Aufgabenbeispiel für den Teil B II 1<br />
Die folgende Aufgabe ist dem in den EPA festgelegten Themenbereich Ökologie <strong>und</strong> Umweltschutz<br />
zuzuordnen. Dieser ist in den verbindlichen curricularen Vorgaben für das 2.<br />
Schulhalbjahr der Qualifikationsphase beschrieben.<br />
Thema: Ökologie<br />
Waldkalkungen<br />
Saurer Regen führt in weiten Teilen des B<strong>und</strong>esgebietes zu dauerhaften direkten <strong>und</strong> indirekten<br />
Waldschäden. In Thüringen, dem B<strong>und</strong>esland mit dem größten Waldbestand<br />
Deutschlands, versucht man, die sauren Böden mit Dolomitenkalk zu neutralisieren. Dolomitenkalk<br />
ist ein Gemisch aus Calciumcarbonat mit etwa 15% Magnesiumcarbonat. Die enthaltenen<br />
Calcium-Ionen binden an Bodenkolloide <strong>und</strong> tragen zur Verbesserung der Krümelstruktur<br />
des Bodens bei. Magnesium-Ionen benötigen die Pflanzen zur Chlorophyllsynthese.<br />
Carbonat-Ionen reagieren in sauren Böden mit den vorhandenen Hydronium-Ionen zu Kohlendioxid<br />
<strong>und</strong> Wasser. Somit werden die Böden neutralisiert.<br />
1. Beschreiben Sie anhand einer schematischen Übersicht die Schichtung des<br />
Ökosystems Wald.<br />
2. Nennen Sie Einflüsse des sauren Regens auf die einzelnen Schichten eines<br />
Waldökosystems.<br />
3. Ermitteln Sie entsprechend der Anlage 1 experimentell den Kalkgehalt von<br />
drei unterschiedlichen Bodenproben aus der Umgebung Ihres Schulortes.<br />
Notieren Sie Ihre Beobachtungen <strong>und</strong> leiten Sie Aussagen zur Bodenversauerung<br />
in den entsprechenden Waldgebieten ab.<br />
4. Zur Wirksamkeit von Waldkalkungen wurden die in Anlage 2 zusammengestellten<br />
Ergebnisse ermittelt.<br />
Diskutieren Sie zusammenfassend den Einsatz einer solchen Maßnahme.<br />
Material<br />
Anlage 1<br />
Versuchsanleitung zur Bestimmung des Kalkgehaltes verschiedener Bodenproben<br />
13<br />
5 BE<br />
6 BE<br />
8 BE<br />
13 BE<br />
Geben Sie etwa 5 ml Löffel der Bodenprobe auf eine Glasunterlage <strong>und</strong> fügen Sie fünf Tropfen<br />
5%ige Salzsäure hinzu.<br />
Zur Beurteilung des Kalkgehaltes gelten folgende Kriterien:<br />
anhaltendes Aufschäumen > 5 % Kalk<br />
deutliches Aufschäumen 3 – 5 % Kalk<br />
schwaches Aufschäumen 1 – 3 % Kalk<br />
kein Aufschäumen < 1 % Kalk.<br />
1 Von den nachfolgenden Aufgaben B I <strong>und</strong> B II muss eine durch die Prüflinge bearbeitet werden.
<strong>Aufgabenbeispiele</strong> <strong>und</strong> <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise für zentrale schriftliche Abiturprüfungen<br />
Biologie<br />
Material<br />
Anlage 2<br />
Untersuchungsergebnisse zu Auswirkungen von Waldkalkungen auf Versuchsparzellen<br />
im Höglwald /Berlin<br />
Abb. 1: Deckungsgrad von Sauerklee Abb. 2: Ab<strong>und</strong>anz geschlechtsreifer<br />
(Oxalis acetosella) Regenwürmer 1987, Kalkung 1984<br />
Abb. 3: Vergleich der Laufaktivitäten von Abb. 4: Bodenacidität in verschiedenen<br />
Ameisen (Nest 1: gekalkt mit staubendem Bodentiefen ( L – Oh : Auflagehumus)<br />
Dolomit, Nest 2 unbekalkt, normale Laufaktivität)<br />
Begriffserklärung:<br />
14<br />
Tab.: Anzahl von Sämlingen bzw.<br />
Jungpflanzen<br />
Ab<strong>und</strong>anz: Anzahl der Individuen einer Art bezogen auf die Fläche ihres Lebensraumes<br />
Deckungsgrad: prozentualer Flächenanteil, den Individuen einer Pflanzenart bedecken
<strong>Aufgabenbeispiele</strong> <strong>und</strong> <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise für zentrale schriftliche Abiturprüfungen<br />
Biologie<br />
Erwartungshorizont<br />
Aufgabe Erwartete Teilleistungen AFB BE<br />
1.<br />
2.<br />
3.<br />
4.<br />
Schichtung des Waldes: Baumschicht (Kronen- <strong>und</strong> Stammschicht),<br />
Strauchschicht, Krautschicht, Moosschicht, Wurzelschicht<br />
entsprechende schematische Übersicht<br />
Schadstoffe reagieren mit Wasser zu Säuren, diese schädigen<br />
in allen Schichten bis zum Waldboden die Blätter, Säuren reichern<br />
sich im Boden an <strong>und</strong> zerstören hier Bodenmineralien,<br />
mobilisieren Schwermetalle <strong>und</strong> waschen Mineralien aus, diese<br />
gelangen ins Gr<strong>und</strong>wasser, Schädigung der Bodenorganismen<br />
<strong>und</strong> Wurzeln, Waldsterben als Folge<br />
Durchführung des Experimentes<br />
Formulierung der Beobachtungen <strong>und</strong> Ergebnisse: Angabe des<br />
Kalkgehaltes <strong>und</strong> Einschätzung der Bodenversauerung entsprechend<br />
der zur Verfügung stehenden Bodenproben<br />
Positive Ergebnisse:<br />
Zunahme der Artendichte <strong>und</strong> des Deckungsgrades z. B. Regenwürmer,<br />
verschiedene Kräuter wie Sauerklee,<br />
Ausbildung von Kraut- bzw. Strauchschicht durch Ansiedlung<br />
von Sämlingen, pH-Wert im Auflagehumus des Bodens steigt<br />
stark an, in tieferen Bodenschichten nur sehr geringer Anstieg.<br />
Negative Ergebnisse: Aktivität von Insekten z. B. Ameisen stark<br />
beeinträchtigt, wahrscheinlich auch Beeinflussung anderer Tiere.<br />
Bewertung:<br />
Waldkalkung ist sinnvoll z. B. bei extremer Bodenversauerung,<br />
wenn Sofortmaßnahmen aufgr<strong>und</strong> extremer Belastung erforderlich<br />
sind, z. B. um Neuanpflanzungen überhaupt zu ermöglichen.<br />
Waldkalkung ist nicht sinnvoll in Waldgebieten mit seltenen<br />
Insektenarten, bei naturnahem Waldanbau Zweckmäßigkeit der<br />
Mittel.<br />
Gesamt: AFB I AFB II AFB III<br />
32 11 16 5<br />
Quellenangabe:<br />
1 Unterricht Biologie, Erhard Friedrich Verlag, Seelze, 18. Jahrgang/ September 1994,<br />
S. 45<br />
2. Hrsg.: Prof. H. Bayrhuber, Prof. Kall u. a.: Linder Biologie Lehrermaterialien Teil 1, Herausgeber<br />
Feldermann, Schroedel Verlag GmbH, Hannover 1999, S. 59<br />
15<br />
I<br />
I<br />
II<br />
II<br />
III<br />
5<br />
6<br />
8<br />
8<br />
5
<strong>Aufgabenbeispiele</strong> <strong>und</strong> <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise für zentrale schriftliche Abiturprüfungen<br />
Biologie<br />
1.3 <strong>Aufgabenbeispiele</strong> für den Leistungskurs<br />
Aufgabenbeispiel für den Teil A<br />
Die folgende Aufgabe ist dem in den EPA festgelegten Themenbereich Genetik <strong>und</strong> Entwicklung<br />
zuzuordnen. Dieser ist in den verbindlichen curricularen Vorgaben für das 1. Schulhalbjahr<br />
der Qualifikationsphase beschrieben.<br />
Thema: Genetik<br />
Weitergabe der Erbinformation <strong>und</strong> deren Beeinflussbarkeit<br />
1. Aufgabe<br />
Der Chemie-Nobelpreis ging 1993 zu gleichen Teilen an Kary B. Mullis - für die Entwicklung<br />
der PCR zur Vervielfältigung von DNA-Abschnitten - <strong>und</strong> an Michael Smith, dem die Genetik<br />
die Methode zur gezielten Veränderung eines Gens verdankt. Diese Technik ist zwar nicht<br />
so spektakulär in der Öffentlichkeit gefeiert worden wie die PCR, sie findet aber seit 1977<br />
ebenfalls vielfältige Anwendung in der Molekularbiologie <strong>und</strong> Gentechnik. Die gezielte Mutagenese<br />
mit synthetischen Oligonukleotiden wird eingesetzt, um ein bestimmtes Nukleotid in<br />
einem Gen auszutauschen <strong>und</strong> damit ein kontrolliert verändertes Genprodukt zu erzeugen.<br />
Allerdings muss hierzu die Umgebung der zu verändernden Stelle in ihrer Basensequenz<br />
bekannt sein, damit ein passendes kurzes DNA-Stück aus 15 bis 20 Nukleotiden hergestellt<br />
werden kann, das sich nur in der Base an der gewünschten Stelle unterscheidet. Den Gesamtablauf<br />
der gezielten Mutagenese zeigt die Anlage 1.<br />
1.1 Beschreiben Sie den Ablauf der dargestellten Mutagenese <strong>und</strong> erklären Sie<br />
die bei A <strong>und</strong> B ablaufenden Prozesse.<br />
16<br />
12 BE<br />
1.2 Erläutern Sie die Auswirkungen der Mutagenese für den vorliegenden Fall.<br />
Nutzen Sie dabei die «Code-Sonne» als Hilfsmittel. 7 BE<br />
1.3 Stellen Sie Hypothesen über die zu erwartende Häufigkeit der Kolonien<br />
mutierter Bakterien auf. 6 BE<br />
1.4 Begründen Sie zwei Anwendungsmöglichkeiten für die gezielte<br />
Mutagenese. 4 BE<br />
2. Aufgabe<br />
Antibiotika sind Stoffe, die von Mikroorganismen, vor allem Schimmelpilzen, gebildet oder<br />
auf chemischem Wege hergestellt werden <strong>und</strong> sich durch antibakterielle Wirkungen auszeichnen.<br />
Bei der Aufklärung der Proteinbiosynthese waren einige Antibiotika wichtige Hilfsmittel,<br />
da bestimmte Teilprozesse von ihnen ganz spezifisch beeinflusst werden. Diese Aussage<br />
trifft auch auf Streptomycin zu. In den Anlagen 2 <strong>und</strong> 3 sind solche Untersuchungsverfahren<br />
<strong>und</strong> deren Ergebnisse dargestellt.<br />
2.1 Beschreiben Sie den Vorgang der Translation.<br />
2.2 Interpretieren Sie die Versuchsergebnisse der Anlage 3, Abb. 1 u. a. im<br />
Hinblick auf die Wirkungsmechanismen des Antibiotikums Streptomycin.<br />
11 BE<br />
14 BE<br />
2.3 Beurteilen Sie die in der Anlage 3, Abb. 2 wiedergegebene Modellvorstellung<br />
über die Wirkungsweise des Streptomycins. 6 BE
<strong>Aufgabenbeispiele</strong> <strong>und</strong> <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise für zentrale schriftliche Abiturprüfungen<br />
Biologie<br />
Material<br />
Anlage 1: Verlauf einer gezielten Mutagenese<br />
Anlage 2<br />
A<br />
B<br />
Als Mittel zur Bekämpfung bakterieller Infektionen wird Streptomycin heute nur noch wenig<br />
verwendet; seine Wirkungen im molekularen Bereich sind für viele Wissenschaftler nach wie<br />
vor überaus interessant. Streptomycin beeinflusst die Proteinbiosynthese bestimmter Bakterien,<br />
indem es auf die kleine (30 S)-Untereinheit der Ribosomen einwirkt (s. Abb. 2). Genaueres<br />
über die Wirkungsmechanismen von Streptomycin erbrachten verschiedene Versuche,<br />
die in den 60-er Jahren durchgeführt wurden. Ein Versuch sei hier beschrieben:<br />
Aus aufgebrochenen Escherichia coli-Zellen wurde in mehreren Zentrifugationsschritten ein<br />
zellfreies System erstellt, das die zur Proteinbiosynthese notwendigen Komponenten enthält.<br />
Mittels künstlicher DNA wurde eine m-RNA hergestellt, die aus einer sich ständig wiederholenden<br />
Abfolge von U- <strong>und</strong> C-Ribonucleotiden (Poly-UC) bestand. Zur Überprüfung, ob ein<br />
Einbau in Polypeptide tatsächlich erfolgte, wurden radioaktiv markierte Aminosäuren in jeweils<br />
gleicher Stoffmenge benutzt.<br />
In verschiedenen Versuchsansätzen wurden alle Aminosäuren überprüft, indem man dem<br />
zellfreien System jeweils Poly-UC <strong>und</strong> je eine markierte Aminosäure in definierter Stoffmenge<br />
zugab. Die Radioaktivität der entstandenen Polypeptide gab nun darüber Auskunft, ob<br />
<strong>und</strong> in welchem Maße die jeweils getesteten Aminosäuren eingebaut wurden. In einer weiteren<br />
Versuchsreihe wurde, bei sonst gleicher Anordnung, eine definierte Menge Streptomycin<br />
hinzugegeben. Die Versuchsergebnisse sind in dem Säulendiagramm (Abb. 1) wiedergegeben.<br />
17
<strong>Aufgabenbeispiele</strong> <strong>und</strong> <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise für zentrale schriftliche Abiturprüfungen<br />
Biologie<br />
Anlage 3<br />
Abbildung 1: Art <strong>und</strong> Stoffmenge eingebauter Aminosäuren bei Verwendung von Poly-UC im<br />
zellfreien Synthesesystem (links ohne Streptomycin, rechts mit Streptomycin)<br />
Abbildung 2: Modell zur Wirkungsweise von Streptomycin<br />
18
<strong>Aufgabenbeispiele</strong> <strong>und</strong> <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise für zentrale schriftliche Abiturprüfungen<br />
Biologie<br />
Abbildung 3:<br />
19
<strong>Aufgabenbeispiele</strong> <strong>und</strong> <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise für zentrale schriftliche Abiturprüfungen<br />
Biologie<br />
Erwartungshorizont<br />
Aufgabe Erwartete Teilleistungen AFB BE<br />
1.1<br />
1.2<br />
1.3<br />
1.4<br />
2.1<br />
2.2<br />
Ablauf:<br />
Einfügen eines veränderten Gens<br />
Entstehen von Einzelsträngen durch Erwärmung<br />
Zugabe künstlicher Oligonucleotide mit komplementärer<br />
Basenpaarung (bis auf ein Triplett)<br />
Zugabe von Polymerase, Ligase, Nucleotiden; damit<br />
Strangverlängerung<br />
Einschleusen in Bakterium – Vermehrung<br />
Entstehung von Bakterien mit <strong>und</strong> ohne Mutationen.<br />
Erklärung:<br />
durch Erwärmung - Lösen der Wasserstoffbrückenbindungen,<br />
dadurch Entstehung von Einzelsträngen<br />
durch Abkühlung - Hybridisierung, Anlagerung der<br />
Oligonucleotide entsprechend der Basenpaarung.<br />
Mutante mit AAA – m-RNA UUU − Aminosäure: Phe<br />
Original mit ATA – m-RNA UAU − Aminosäure: Tyr<br />
statt Tyr wird Phe ins Eiweiß eingebaut<br />
theoretisch: 50 : 50<br />
durch Verdopplung der DNA gleichmäßige Weitergabe des mutierten<br />
<strong>und</strong> des originalen Stranges;<br />
da Möglichkeit zur Reparatur der DNA - Erkennen Reparaturenzyme<br />
falsch gepaarte Nukleotide; Austausch dieser; tatsächliche<br />
Anzahl der Mutanten kleiner<br />
gezielter Austausch einer Aminosäure möglich;<br />
Möglichkeit, Eigenschaften von Molekülen zu erforschen<br />
oder Enzyme mit anderen Eigenschaften zu konstruieren;<br />
Gr<strong>und</strong>lagenforschung zur Aufklärung von Struktur <strong>und</strong> Funktion<br />
von Genen, punktgenaue DNA-Veränderung möglich <strong>und</strong> in ihrer<br />
Wirkung überprüfbar<br />
Vorgang der Translation mit Initiation, Elongation, Termination<br />
ohne Streptomycin:<br />
Poly-UC-RNA - je nach Ablesebeginn - Serin- Leucin<br />
mit Streptomycin:<br />
Serin, Leucin + Phenylalanin, Prolin, Histidin<br />
Codone: Phe – UUU<br />
Pro – CCU/CCC/CCA/CCG<br />
His – CAU/CAC<br />
20<br />
I<br />
II<br />
II<br />
II<br />
III<br />
III<br />
I<br />
II<br />
8<br />
4<br />
7<br />
3<br />
3<br />
4<br />
11<br />
10
<strong>Aufgabenbeispiele</strong> <strong>und</strong> <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise für zentrale schriftliche Abiturprüfungen<br />
Biologie<br />
Aufgabe Erwartete Teilleistungen AFB BE<br />
2.3<br />
unkorrekte Paarung, unkorrekte Codon - Anticodon –<br />
Wechselwirkung, Ablesefehler, -freiheiten<br />
Stoffmengenproduktion insgesamt geringer mit Streptomycin<br />
möglich: strukturelle Veränderung der Ribosomen<br />
Vorstellung zeigt Veränderung/ Deformation der m-RNA durch<br />
Streptomycin.<br />
Auswirkungen auf Paarung Codon - Anticodon,<br />
damit Erklärung des Einbaus anderer Aminosäuren möglich.<br />
Erklärung der Verminderung der Gesamtzahl der Aminosäuren<br />
mit diesem Modell nicht möglich, Wechselwirkung muss so groß<br />
sein, dass die Synthese ganz behindert wird.<br />
Gesamt: AFB I AFB II AFB III<br />
60 19 30 11<br />
Quellenangabe:<br />
1. CD-Rom Klausur <strong>und</strong> Abitur, Unterricht Biologie 2. Auflage, Friedrich-Verlag, Seelze<br />
2. Jaenicke, Materialienhandbuch Kursunterricht Biologie, Band 5/II Genetik, Aulis-Verlag,<br />
Deubner & Co KG, Köln 1997, S. 422ff.<br />
3. Bresch, C., Klassische <strong>und</strong> molekulare Genetik, Springer-Verlag, Berlin, 1972, S. 254<br />
4. Wolf, K., Genetik, Westermann-Schulbuchverlag, Braunschweig, 1993<br />
21<br />
III<br />
II<br />
4<br />
6
<strong>Aufgabenbeispiele</strong> <strong>und</strong> <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise für zentrale schriftliche Abiturprüfungen<br />
Biologie<br />
Aufgabenbeispiel für den Teil B I 1<br />
Die folgende Aufgabe ist dem in den EPA festgelegten Themenbereich Evolution zuzuordnen.<br />
Dieser ist in den verbindlichen curricularen Vorgaben für das 4. Schulhalbjahr der Qualifikationsphase<br />
beschrieben.<br />
Thema: Evolution<br />
Der Eleonorenfalke - ein Jagdspezialist<br />
Falken sind kleine bis mittelgroße Beutegreifer (siehe Abb. 1) mit großem r<strong>und</strong>em Kopf, großen<br />
dunklen Augen <strong>und</strong> relativ schwachen Fängen. An ihrem Oberschnabel befindet sich ein<br />
zahnartiger Vorsprung, der so genannte „Falkenzahn“. Er dient als Tötungswerkzeug, mit<br />
dem der<br />
Nackenbiss ausgeführt wird. Die meisten Falkenarten sind durch ihren bis zu 200 km/h<br />
schnellen Flug auf das Fangen fliegender Vögel spezialisiert.<br />
1. Stellen Sie die Entstehung des „Falkenzahnes“ nach der Evolutionstheorie<br />
LAMARCKs als Fließschema dar. 8 BE<br />
2. Beschreiben Sie die Angepasstheit des Eleonorenfalken an seine Lebensweise.<br />
5 BE<br />
3. Erläutern Sie auf der Gr<strong>und</strong>lage der synthetischen Evolutionstheorie die<br />
Herausbildung der verhaltensbiologischen Besonderheiten des Eleonorenfalken.<br />
4. Stellen Sie mithilfe der Tabelle die Gemeinsamkeiten <strong>und</strong> Unterschiede im<br />
Verhalten der drei Falkenarten dar. Begründen Sie, inwiefern sich Schlussfolgerungen<br />
auf Verwandtschaft dieser Arten ziehen lassen.<br />
5. Entwickeln Sie zwei Hypothesen zur Entstehung des Zugverhaltens der<br />
Falken.<br />
1 Von den nachfolgenden Aufgaben B I <strong>und</strong> B II muss eine durch die Prüflinge bearbeitet werden.<br />
22<br />
13 BE<br />
8 BE<br />
6 BE
<strong>Aufgabenbeispiele</strong> <strong>und</strong> <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise für zentrale schriftliche Abiturprüfungen<br />
Biologie<br />
Material<br />
Der Eleonorenfalke - ein Jagdspezialist<br />
Besondere Spezialisten sind die Eleonorenfalken (Falco eleonorae). Sie sind etwas größer<br />
als die einheimischen Baumfalken <strong>und</strong> häufig dunkel bis schwarz gefärbt. Bewegt sich der<br />
Zug der Singvögel im Spätherbst gen Süden, trifft er im Mittelmeerraum auf eine lebende<br />
Barriere von Beutegreifern. In der hauptsächlichen Zughöhe von 800 bis 1 000 m Höhe fliegen<br />
mitunter Gruppen von über 100 Falken gegen den aus nördlicher Richtung ankommenden<br />
Wind <strong>und</strong> warten auf die mit dem Wind nach Süden ziehenden Zugvögel. An derartigen<br />
Sperrriegeln finden jedes Jahr bis zu 1,5 Millionen Zugvögel aus über 60 verschiedenen<br />
Arten den Tod. Auf den Bestand der bei uns brütenden Singvögel haben die Eleonorenfalken<br />
jedoch keinen Einfluss.<br />
Auch die Brutzeit dieser Falkenart ist dem Vogelzug angepasst. Eleonorenfalken brüten erst<br />
ab Ende Juli bis Anfang August. Sind die Jungen flügge, verlassen die Falken ihr Brutgebiet<br />
<strong>und</strong> ziehen über das Rote Meer nach Madagaskar in ihr Überwinterungsgebiet, wo sie sich<br />
von Insekten ernähren.<br />
Abb. 1: Eleonorenfalke Abb. 2: Brut- <strong>und</strong> Überwinterungsgebiete der<br />
Eleonorenfalken<br />
Tab.: Weitere südlich des Äquators überwinternde Falkenarten<br />
Art Vorkommen in<br />
Mitteleuropa<br />
Rotfußfalke<br />
Falco<br />
vespertinus<br />
Baumfalke<br />
Falco subbuteo<br />
offenes steppenartiges<br />
Tiefland<br />
(Ungarn <strong>und</strong><br />
Slowakei)<br />
Wälder, Moore,<br />
Heiden<br />
Nahrung Brutzeit Winterquartier<br />
Großinsekten,<br />
Kleinsäuger,<br />
Vögel<br />
Kleinvögel,<br />
Insekten<br />
23<br />
Mai – September Südwestafrika<br />
Mai – September Südafrika
<strong>Aufgabenbeispiele</strong> <strong>und</strong> <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise für zentrale schriftliche Abiturprüfungen<br />
Biologie<br />
Erwartungshorizont<br />
Aufgabe Erwartete Teilleistungen AFB BE<br />
1.<br />
2.<br />
3.<br />
4.<br />
5.<br />
Lamarck: Umweltveränderung: z. B. größere Konkurrenz –<br />
inneres Bedürfnis: schnelleres <strong>und</strong> sicheres Töten der Beutetiere<br />
- Übung: Strecken des Schnabels - Kräftigung, Verlängerung<br />
<strong>und</strong> Krümmung des Schnabels bis zur Ausbildung des<br />
Falkenzahnes - Vererbung der erworbenen Eigenschaft, wenn<br />
sie beide Elternteile aufweisen<br />
Lebensweise ist gekennzeichnet durch im Schwarm ziehende<br />
Beutevögel über dem offenen Meer,<br />
Angepasstheit durch Körper- <strong>und</strong> Schnabelform, Flugvermögen<br />
im Gegenwind, Jagdverhalten in Flugformation, verlagerte<br />
Brutzeit in die Zeit des Singvogelzuges (auch der Schutz vor<br />
Feinden im Brut-, Zug- <strong>und</strong> Überwinterungsgebiet könnte<br />
genannt werden)<br />
Genpool der „Urfalken“ - Mutationen führen zu Veränderungen<br />
verschiedener Verhaltensweisen, z. B. bevorzugte Brut auf<br />
Inseln in Meeresnähe, Beutefang über dem offenen Meer,<br />
verspätete Brutperiode – Rekombination der Merkmale -<br />
Selektion: später brütende Tiere mit effektiverer Jagdtechnik<br />
zeigten die größte Fitness – jahreszeitliche Isolation durch die<br />
veränderte Brutzeit, auch geografische Isolation – veränderter<br />
Genpool: neue Art: Eleonorenfalke; die Anpassung an das<br />
Jagen auf dem offenen Meer führte im Gegensatz zu anderen<br />
Falken zur Bevorzugung der Flugroute über das Rote Meer<br />
nach Madagaskar.<br />
Es handelt sich um eine Koevolution: Zugvögel-Beutejäger<br />
Gemeinsamkeiten:<br />
Ernährung von Insekten <strong>und</strong> Vögeln, Zugverhalten<br />
Unterschiede:<br />
jede Art besiedelt einen besonderen Lebensraum,<br />
unterschiedliche Brutzeit des Eleonorenfalken, der als einziger<br />
auf Madagaskar überwintert<br />
Begründung:<br />
Die gemeinsame Brutzeit <strong>und</strong> das angrenzende<br />
Überwinterungsgebiet lassen eine nähere Verwandtschaft von<br />
Rotfuß- <strong>und</strong> Baumfalke untereinander vermuten, diese müsste<br />
jedoch mit molekulargenetischen oder zytologischen Methoden<br />
eindeutiger geklärt werden.<br />
1. Die Falken lebten zunächst nur in Mitteleuropa. Durch<br />
Klimaveränderung mussten die Beutetiere durch den<br />
Nahrungsmangel Winterquartiere im Süden aufsuchen;<br />
Greifvögel folgten den Beutetieren.<br />
24<br />
I<br />
II<br />
I<br />
I<br />
II<br />
III<br />
II<br />
III<br />
4<br />
4<br />
5<br />
4<br />
8<br />
1<br />
8<br />
6
<strong>Aufgabenbeispiele</strong> <strong>und</strong> <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise für zentrale schriftliche Abiturprüfungen<br />
Biologie<br />
Aufgabe Erwartete Teilleistungen AFB BE<br />
2. Die Falken lebten nur in Südafrika; die Populationen breiteten<br />
sich dort rasch aus <strong>und</strong> verlagerten ihre Brutplätze unter<br />
dem Konkurrenzdruck immer weiter nach Norden - eventuell<br />
auch wegen der kurzen Tageslänge in den Tropen, sie kehren<br />
lediglich zur Überwinterung in ihre ursprüngliche Heimat zurück.<br />
Gesamt: AFB I AFB II AFB III<br />
40 13 20 7<br />
Quellenangabe:<br />
1. Schröpel, Räuber <strong>und</strong> Beute, Urania-Verlag, Leipzig Jena Berlin, 1985, S.136 f.<br />
2. Singer, Die Vögel Mitteleuropas, Kosmos Naturklassiker, Franckh-Kosmos Verlags-GmbH<br />
& Co, Stuttgart 1988, 4. Auflage 2000<br />
25
<strong>Aufgabenbeispiele</strong> <strong>und</strong> <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise für zentrale schriftliche Abiturprüfungen<br />
Biologie<br />
Aufgabenbeispiel für den Teil B II 1<br />
Die folgende Aufgabe ist dem in den EPA festgelegten Themenbereich Ökologie zuzuordnen.<br />
Dieser ist in den verbindlichen curricularen Vorgaben für das 2. Schulhalbjahr der Qualifikationsphase<br />
beschrieben.<br />
Thema: Ökologie<br />
Angepasstheit an Trockenheit <strong>und</strong> Hitze<br />
Alle Landtiere verlieren ständig durch Verdunstung an der Körperoberfläche <strong>und</strong> bei verschiedenen<br />
physiologischen Vorgängen Wasser. Bei wüstenbewohnenden Tieren findet man<br />
besondere Anpassungen an die Lebensweise mit Wasserknappheit.<br />
1. Nennen Sie 5 Beispiele für die Bedeutung des Wassers bei Pflanzen <strong>und</strong><br />
Tieren. Stellen Sie dar, welche Möglichkeiten es bei der Wasseraufnahme<br />
<strong>und</strong> der Wasserabgabe des Menschen gibt.<br />
26<br />
13 BE<br />
2. Beschreiben <strong>und</strong> erklären Sie die in der Anlage 2 dargestellte Angepasstheit<br />
der Känguru-Ratte an den Wasserfaktor. 8 BE<br />
3. Interpretieren Sie die in den Anlagen 3 <strong>und</strong> 4 dargestellten Aussagen zum<br />
Wasserhaushalt <strong>und</strong> zur Körpertemperatur.<br />
4. Leiten Sie aus dem Material der Anlagen zwei gr<strong>und</strong>sätzliche Überlebensstrategien<br />
für wüstenbewohnende Tiere ab.<br />
1 Von den nachfolgenden Aufgaben B I <strong>und</strong> B II muss eine durch die Prüflinge bearbeitet werden.<br />
13 BE<br />
6 BE
<strong>Aufgabenbeispiele</strong> <strong>und</strong> <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise für zentrale schriftliche Abiturprüfungen<br />
Biologie<br />
Material<br />
Anlage 1<br />
Angepasst an Trockenheit <strong>und</strong> Hitze<br />
Lebewesen werden in der Wüste vor allem mit zwei Problemen konfrontiert: hohe Umgebungstemperaturen<br />
<strong>und</strong> Wassermangel. Zur Regulation ihres Wasserhaushalts unter diesen<br />
extremen Bedingungen haben Wüstentiere verschiedene Strategien entwickelt. Zum Beispiel<br />
haben Dromedare die erstaunliche Fähigkeit ausgebildet, in der Tageshitze der Wüste lange<br />
Strecken ohne Wasseraufnahme zurückzulegen. Entgegen der gängigen Meinung besitzen<br />
sie keinen Wasserspeicher. Ihr Höcker besteht hauptsächlich aus Fett. Der manchmal als<br />
„Wassersack“ bezeichnete Pansen enthält angedaute Nahrung. Eine anatomische Auffälligkeit<br />
weist die Nase auf. Beim durstenden Dromedar liegt auf der Schleimhaut eine Schicht<br />
aus Zelltrümmern <strong>und</strong> Schleim, die hygroskopisch ist, also Wasser aufnehmen kann. Untersucht<br />
man die Wege, auf denen ein Säugetier Wasser verliert, so trifft man beim Dromedar<br />
auf unterschiedliche Sparmaßnahmen.<br />
Die Känguru-Ratte ist ein kleines nachtaktives Tier, das sich Erdhöhlen gräbt, in denen es<br />
sich Grasnester einrichtet.<br />
Die Erdhörnchen sind kleine, tagaktive Tiere, die in sozialen Verbänden zusammenleben<br />
<strong>und</strong> ebenfalls Erdhöhlen zum Schutz aufsuchen.<br />
Anlage 2<br />
27<br />
Känguru-Ratte
<strong>Aufgabenbeispiele</strong> <strong>und</strong> <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise für zentrale schriftliche Abiturprüfungen<br />
Biologie<br />
Anlage 3 Anlage 4<br />
Tagesverlauf der Körpertemperatur<br />
eines Dromedars im Vergleich zum<br />
Antilopen-Erdhörnchen<br />
Anlage 5<br />
Geschätzte Verdunstung, die notwendig<br />
ist, um eine konstante Körpertemperatur<br />
in der Wüstenhitze aufrechtzuerhalten<br />
28<br />
Körpertemperatur eines Dromedars<br />
unter Wasserentzug sowie bei einer<br />
regelmäßigen Wasserversorgung
<strong>Aufgabenbeispiele</strong> <strong>und</strong> <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise für zentrale schriftliche Abiturprüfungen<br />
Biologie<br />
Erwartungshorizont<br />
Aufgabe Erwartete Teilleistungen AFB BE<br />
1.<br />
2.<br />
3.<br />
4.<br />
Wasser als<br />
- Lösungs- <strong>und</strong> Transportmittel<br />
- Mittel zur Wärmeregulation<br />
- Lebensmedium<br />
- Quellungsmittel (Samenkeimung)<br />
- Reaktionsteilnehmer an Stoffwechselprozessen etc.<br />
Wasseraufnahme beim Menschen z. B.<br />
- Trinken<br />
- geb<strong>und</strong>enes Wasser in der Nahrung<br />
- geringe Mengen durch biologische Oxidation<br />
Wasserabgabe beim Menschen z. B.<br />
- Kot<br />
- Schweiß<br />
- Urin<br />
- Atemluft<br />
- Bei relativer Luftfeuchte von 0 % ist ein deutlich höherer<br />
Wasserverlust durch Transpiration als bei 50 % Luftfeuchte.<br />
- Verluste durch Kot- bzw. Urinabgabe ist in beiden Fällen<br />
nahezu gleich.<br />
- Bei 50 % Luftfeuchte erfolgt zusätzlicher Wassergewinn<br />
durch Aufnahme wasserhaltiger Samen.<br />
- Der hauptsächliche Wassergewinn erfolgt durch Nutzung<br />
des Oxidationswassers von der Dissimilation.<br />
Antilopen-Erdhörnchen:<br />
- keine konstante Körpertemperatur im Tagesverlauf, Körpertemperatur<br />
nimmt mit geringerer Temperatur der Umgebung<br />
ab, jedoch mit höherer Umgebungstemperatur zu.<br />
Dromedar (durstend):<br />
- Körpertemperatur zeigt Schwankungen zwischen 35 °C <strong>und</strong><br />
41 °C;<br />
Dromedar (getränkt):<br />
- weniger starke Körpertemperaturschwankungen.<br />
Bei Antilopen-Erdhörnchen <strong>und</strong> Dromedar steigt die Körpertemperatur<br />
in der Hitze an.<br />
Die Regulation der Körpertemperatur durch Verdunstung erfolgt<br />
beim Dromedar nur bei ausreichender Wasserversorgung.<br />
Vermutlich sucht das Erdhörnchen bei hoher Umgebungstemperatur<br />
häufig kühle Erdhöhlen auf, um eine Überhitzung zu vermeiden,<br />
was die starken Temperaturschwankungen im Tagesverlauf<br />
erklären könnte.<br />
Da die Wasserverluste im Wesentlichen auf Transpiration zurückzuführen<br />
sind, spielt die Größe der Körperoberfläche eine<br />
entscheidende Rolle. Große Oberfläche bedeutet größere<br />
Schweißabgabe.<br />
29<br />
I<br />
II<br />
II<br />
III<br />
13<br />
8<br />
12<br />
7
<strong>Aufgabenbeispiele</strong> <strong>und</strong> <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise für zentrale schriftliche Abiturprüfungen<br />
Biologie<br />
Aufgabe Erwartete Teilleistungen AFB BE<br />
- Deshalb könnte eine Strategie darin bestehen, möglichst<br />
große Körper auszubilden, da größere Körper eine kleinere<br />
Oberfläche im Verhältnis zum Körpervolumen aufweisen<br />
<strong>und</strong> somit weniger Wärme aufgenommen wird. Zugleich besteht<br />
ein günstigeres Verhältnis von Oxidationswasser produzierender<br />
Körpermasse zur wasserabgebenden Oberfläche.<br />
- Bei kleineren Tieren ist das Verhältnis von transpirierender<br />
Körperoberfläche <strong>und</strong> Oxidationswasser produzierender<br />
Körpermasse ungünstiger. Daher weisen diese Tiere im<br />
Tagesverlauf größere Temperaturschwankungen auf.<br />
Bei Überhitzungsgefahr suchen sie häufiger die kühlenden<br />
Erdhöhlen auf, um die Transpirationsverluste möglichst<br />
gering zu halten.<br />
- (Eine weitere Strategie kann darin bestehen, dass bei ungünstiger<br />
Relation der Körpergröße zur transpirierenden<br />
Oberfläche diese Tiere ihre Aktivitäten auf die kühleren<br />
Abend- <strong>und</strong> Nachtzeiten verlegen.)<br />
Gesamt: AFB I AFB II AFB III<br />
40 13 20 7<br />
Quellenangabe:<br />
1. Unterricht Biologie, Zeitschrift für alle Schulstufen, Heft 266 Juli 2001, Friedrich-Verlag,<br />
Seite 53<br />
2. Materialien-Handbuch Kursunterricht Biologie, Jaenicke, Bd. 3/I Ökologie (I),<br />
Aulis-Verlag, Ausgabe 1998, Seite 99<br />
30
<strong>Aufgabenbeispiele</strong> <strong>und</strong> <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise für zentrale schriftliche Abiturprüfungen<br />
Biologie<br />
2 <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise<br />
Die schriftliche Prüfungsarbeit wird korrigiert <strong>und</strong> beurteilt. Die Beurteilung umfasst das Gutachten<br />
sowie die Bewertung mit einer Note, der gegebenenfalls eine Tendenz hinzuzufügen<br />
ist.<br />
Die Bewertung der Abiturprüfungsklausur erfolgt nach fachlichen <strong>und</strong> pädagogischen Gesichtspunkten<br />
auf der Gr<strong>und</strong>lage der im Erwartungshorizont für jede Aufgabe vorgegebenen<br />
Zuordnungstabelle der Bewertungseinheiten (BE). Es werden nur ganze Bewertungseinheiten<br />
erteilt. Bei falschem Lösungsansatz, aber im Weiteren richtig dargestellten Teilschritten<br />
wird die für diese Teilschritte vorgesehene BE-Anzahl erteilt.<br />
Der vorgeschlagene Erwartungshorizont ist als Orientierung zu verstehen. Für gleichwertige<br />
Leistungen ist die Verteilung der BE entsprechend vorzunehmen.<br />
Die pro Aufgabenteil erreichbare BE-Anzahl (Angabe in der Tabelle des Erwartungshorizonts<br />
zu jeder Aufgabe <strong>und</strong> auf dem Aufgabenblatt für die Prüflinge) ist verbindlich.<br />
In die Gesamtbewertung der Prüfungsarbeit gehen nur erreichte BE aus der Aufgabe A <strong>und</strong><br />
B I oder B II ein. Werden beide Aufgaben B bearbeitet, ist die mit der höheren Anzahl der BE<br />
heranzuziehen.<br />
Die Bewertung der Prüfungsarbeit muss sich durch Offenlegung des Bewertungsmaßstabes<br />
<strong>und</strong> der Bewertungskriterien, Randbemerkungen <strong>und</strong> <strong>Korrektur</strong>hinweise nachvollziehen lassen.<br />
Verstöße gegen die sprachliche Richtigkeit <strong>und</strong> gegen die äußere Form sind bei der <strong>Korrektur</strong><br />
zu berücksichtigen. Zu den Anforderungen an die äußere Form gehören übersichtlich<br />
gegliederte <strong>und</strong> eindeutig zugeordnete Lösungen der Teilaufgaben, ein sauberes <strong>und</strong> ordentliches<br />
Schriftbild, exakte grafische Darstellungen, Zeichnungen <strong>und</strong> Skizzen, ein Rand links<br />
<strong>und</strong> rechts auf den Lösungsblättern.<br />
Bei gehäuften Verstößen kann die Gesamtnote um bis zu zwei (Noten)-Punkte gesenkt werden.<br />
Gehäufte Verstöße gegen die sprachliche Richtigkeit <strong>und</strong> gegen die äußere Form liegen<br />
dann vor, wenn die Mängel so zahlreich <strong>und</strong> gravierend sind, dass sie nicht dem Leistungsstand<br />
entsprechen, der im letzten Schulhalbjahr von einem Abiturienten erwartet werden<br />
kann.<br />
Es ist zu beachten, dass ab 01.08.2005 die Neuregelung der deutschen Rechtschreibung<br />
gilt. In der Übergangszeit werden bei der <strong>Korrektur</strong> jene fehlerhaften Schreibweisen, die<br />
nach der alten Rechtschreibung korrekt waren, angestrichen, aber nicht als Fehler gezählt.<br />
Bei der Bewertung der Abiturklausuren können für Gr<strong>und</strong>kursklausuren maximal 80 BE <strong>und</strong><br />
für Leistungskursklausuren maximal 100 BE vergeben werden.<br />
Den Festlegungen zum Notenschlüssel liegen die EPA zugr<strong>und</strong>e. Die Note „ausreichend“<br />
wird erteilt, wenn annähernd die Hälfte der erwarteten Gesamtleistung erbracht worden ist.<br />
Oberhalb <strong>und</strong> unterhalb dieser Schwelle sind die Anteile der erwarteten Gesamtleistung den<br />
einzelnen Notenstufen linear zuzuordnen.<br />
Ein konkreter Notenschlüssel erfolgt jährlich als zentrale Festlegung.<br />
31
<strong>Aufgabenbeispiele</strong> <strong>und</strong> <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise für zentrale schriftliche Abiturprüfungen<br />
Biologie<br />
Für die Erstellung der Gesamtnote bzw. der Notenpunkte gilt die folgende Zuordnungstabelle:<br />
Prozent der BE Note mit Tendenz Notenpunkte<br />
100 – 96 1+ 15<br />
95 – 91 1 14<br />
90 – 86 1- 13<br />
85 – 81 2+ 12<br />
80 – 76 2 11<br />
75 – 71 2- 10<br />
70 – 66 3+ 9<br />
65 – 61 3 8<br />
60 – 56 3- 7<br />
55 – 51 4+ 6<br />
50 – 46 4 5<br />
45 – 41 4- 4<br />
40 – 34 5+ 3<br />
33 – 27 5 2<br />
26 – 20 5- 1<br />
19 – 0 6 0<br />
Entsprechend gelten für die Beispielklausuren folgende Notenschlüssel:<br />
Für Gr<strong>und</strong>kursklausur (erreichbar 80 BE):<br />
BE Note mit Tendenz Notenpunkte<br />
80 – 77 1+ 15<br />
76 – 73 1 14<br />
72 – 69 1- 13<br />
68 – 65 2+ 12<br />
64 – 61 2 11<br />
60 – 57 2- 10<br />
56 – 53 3+ 9<br />
52 – 49 3 8<br />
48 – 45 3- 7<br />
44 – 41 4+ 6<br />
40 – 37 4 5<br />
36 – 33 4- 4<br />
32 – 27 5+ 3<br />
26 – 22 5 2<br />
21 – 16 5- 1<br />
15 – 0 6 0<br />
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<strong>Aufgabenbeispiele</strong> <strong>und</strong> <strong>Korrektur</strong>- <strong>und</strong> Bewertungshinweise für zentrale schriftliche Abiturprüfungen<br />
Biologie<br />
Für Leistungskursklausur (erreichbar 100 BE):<br />
BE Note mit Tendenz Notenpunkte<br />
100 – 96 1+ 15<br />
95 – 91 1 14<br />
90 – 86 1- 13<br />
85 – 81 2+ 12<br />
80 – 76 2 11<br />
75 – 71 2- 10<br />
70 – 66 3+ 9<br />
65 – 61 3 8<br />
60 – 56 3- 7<br />
55 – 51 4+ 6<br />
50 – 46 4 5<br />
45 – 41 4- 4<br />
40 – 34 5+ 3<br />
33 – 27 5 2<br />
26 – 20 5- 1<br />
19 – 0 6 0<br />
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