Biologie - Babelsberger Filmgymnasium

Ministerium für Bildung, Jugend und Sport
Zentrale schriftliche Abiturprüfung
2007
Biologie
Grundkurs
für Prüflinge
Teil A (Wahl für Lehrkräfte)
Aufgabenstellung A1
Thema/Inhalt:
Spinne ist nicht gleich Spinne
Hilfsmittel:
Nachschlagewerk zur Rechtschreibung der deutschen
Sprache, nicht programmierbarer und nicht grafikfähiger
Taschenrechner, an der Schule eingeführtes Tafelwerk/
Formelsammlung
Gesamtbearbeitungszeit:
3 Zeitstunden
Spinne ist nicht gleich Spinne
Spinnentiere sind primär Landtiere. Von den 84 000 bekannten Arten sind nur etwa 5000
Milben und eine einzige Webspinne sekundär zum ständigen Leben im Wasser übergegangen.
Der Landtiercharakter der Spinnentiere erklärt die wichtigsten Eigentümlichkeiten ihres äußeren und inneren Körperbaus.
Charakteristisch sind die Atmungsorgane, die so genannten Tracheen. Tracheen sind auch
die Atmungsorgane der Insekten. Diese reichen als Röhrensystem ohne Muskulatur mit
feinsten Verzweigungen (Diffusionstracheen) an alle Organe heran und der Sauerstoff kann
bis an die Zellen herangeführt werden. Stärkere Ventilation zur Erneuerung der Atemluft in
den großen Tracheenstämmen wird zusätzlich durch rhythmische Hinterleibskontraktion oder
beim Fliegen durch die Tätigkeit der Flugmuskulatur erreicht.
Spinnen unterscheiden sich sehr stark in ihrem Aussehen und in ihren Verhaltensweisen.
Eine der bekanntesten Kugelspinnen ist die Schwarze Witwe aus der Gattung Latrodectus.
Ihren Namen verdankt sie neben ihrer dunklen Färbung der Tatsache, dass die Männchen
regelmäßig unmittelbar nach der Paarung von den Weibchen gefressen werden.
Die Hauptwirkung des Giftes ist darauf zurückzuführen, dass die Hauptkomponente AlphaLatrotoxin an einen Rezeptor der Synapsen von Säugern bindet. Infolge dessen kommt es
zu einem vollständigen und irreversiblen Calziumioneneinstrom.
Eine Folge dieser Giftwirkung ist u.a. eine einsetzende Atemlähmung, die besonders für Kinder manchmal tödlich sein kann.
In der Regel verwendet die Schwarze Witwe ihr Gift jedoch nicht zur Verteidigung gegen
Säugetiere, sondern zum Beutefang von Insekten. Auf Beuteinsekten wirkt das Gift im Prinzip genauso wie beschrieben.
Spinnen – wie auch die Schwarze Witwe – bevorzugen lebende Nahrung, die sie oft tagelang in einer Art Speisekammer zwischenlagern, bevor sie sie verzehren.
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Biologie
Grundskurs
07_Bi_A_G_A1_1
Land Brandenburg
Junge Tiere mancher Spinnenarten lassen
sich vom Wind verdriften. Die dabei angewandten Techniken sind unterschiedlich. Bei
der in Mittelamerika heimischen Art Cupiennius getazi lassen sich die etwa 9 Tage alten
Tiere bei bestimmten Windbedingungen von
ihrer Sitzpflanze fallen, an der sie mit dem
Sicherungsfaden hängen. Dieser kann etwa
70 cm lang werden, während die Jungtiere
im Wind schwingen bis sie Bodenkontakt
(beispielsweise ein anderes Blatt) haben.
Dieses Verhalten wird als „Drop and Swing
Dispersal Behavior“ bezeichnet.
Aus einem Kokon schlüpfen bis zu 2000 Jungtiere, die sich etwa bis zum 9. Tag im Fadengewirr um den Kokon aufhalten. Dann haben sie den Dottervorrat aufgebraucht und das
oben beschriebene Verhalten ist zu beobachten.
Windmessungen im Biotop von Cupiennius ergaben, dass zur Aktivitätszeit der Tiere Windgeschwindigkeiten bis zu 0,4 m/s typisch sind.
Die Wasserverdunstung der Pflanzen ist innerhalb typischer Schlupfwinkel der Spinnen
tagsüber bedeutend niedriger als außerhalb, aber während der Nacht gibt es diesbezüglich
keine Unterschiede. Ein Wasserverlust von 12 bis 21% des Körpergewichts ist für die Tiere
tödlich.
Das Verhalten der Tiere wurde im Windkanal und im Freiland unter verschiedenen Bedingungen getestet.
Aufgaben:
1. Beschreiben Sie die Erregungsübertragung an einer erregenden Synapse.
2. Erläutern Sie die Wirkungsweise des Giftes der Schwarzen Witwe und die Folgen dieser
Gifteinwirkung auf einen Menschen.
3. Erklären Sie die unterschiedliche Wirkung des Giftes auf die Atmungsorgane bei Insekten
und Säugetieren.
4. Beschreiben Sie die Ergebnisse der Grafik aus dem Material 1. Interpretieren Sie die
Ergebnisse unter verhaltensbiologischen Aspekten.
5. Beschreiben und begründen Sie die Befunde der Freilandexperimente mit C. getazi und
C. coccineus.
Ziehen Sie eine Schlussfolgerung hinsichtlich der Aktivität der Tiere.
6. Erklären Sie das Verhalten der Jungspinnen vor und nach dem 9. Tag aus ökologischer,
ethologischer und entwicklungsbiologischer Sicht.
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Biologie
Grundkurs
07_Bi_A_G_A1_1
Land Brandenburg
Material:
Material 1: Experimente im Windkanal
Material 2: Freilandexperimente
Beute
Versteck
Reizkonstellation
A
B
C
D
+
–
+
–
+
+
–
–
+ ist vorhanden
– fehlt
Im Freilandexperiment wurden auf mehreren Bromelienpflanzen Spinnen (Cupiennius getazi und C.
coccineus) freigelassen. Die Pflanzen boten vier
Reizkonstellationen (A–D):
Die Grafik zeigt, wie oft man die Tiere auf den
Pflanzen gefunden hat.
Das Verhalten von Cupiennius getazi nach
dem 9. Tag wurde im Windkanal unter verschiedenen Bedingungen untersucht. Dabei
wurden pro Versuchssituation jeweils 10 Tiere getestet.
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Biologie
Grundkurs
07_Bi_A_G_A1_1