Werte die Abbildung 1 im Material 1 aus.

Beurteile, ob das Gewöhnliche Gänseblümchen als Bioindikator für den Umweltfaktor Temperatur herangezogen werden kann (M 1).

Erläutere zwei Auswirkungen beim Gefrieren des Wassers in einer Pflanzenzelle.

Erkläre die morphologischen Merkmale A und B als Angepasstheiten von Pflanzen an den Umweltfaktor Temperatur (M 2).

Untersuche mit Hilfe eines Frischpräparats eines Teilbereichs der Sprossachse die morphologische Frostschutzstrategie des Gewöhnlichen Gänseblümchens (M 2, M 3).

Hinweis: Sollte dir die Herstellung des Frischpräparats und/oder dessen Mikroskopie nicht gelingen oder sollten dir deine Ergebnisse unbrauchbar erscheinen, kannst du ein Ersatzergebnis gegen die Nichterteilung von 5 Bewertungseinheiten von der Aufsicht führenden Fachlehrkraft anfordern.

Stelle deine Untersuchungsergebnisse in einer beschrifteten Skizze dar (M 2, M 3).

Leite auf Basis deiner Untersuchungsergebnisse die morphologische Frostschutzstrategie (A oder B) des Gewöhnlichen Gänseblümchens ab (M 2, M 3).

Hinweis: Nach Fertigstellung der Skizze ist das Präparat unter dem Mikroskop der Aufsicht führenden Fachlehrkraft vorzuzeigen.

Auswertung

– dargestellt ist die Intensität der Lebensvorgänge in relativen Einheiten bei Bellis perennis in Abhängigkeit von der Temperatur in °C

– der idealisierte Kurvenverlauf folgt einer Glockenform

– Lebensvorgänge setzen ab etwa -15 °C ein (Minimum), bei tieferen Temperaturen ist die Art nicht lebensfähig → die Lebensvorgänge laufen dann umso intensiver ab, je wärmer es ist, was sich durch den Anstieg des Kurvenverlaufs ausdrückt

– etwa 15 °C entsprechen dem Optimum, bei dieser Temperatur erreichen die Lebensvorgänge ihre höchste Intensität

– wird der Optimalwert überschritten, lässt auch die Intensität der Lebensvorgänge wieder nach, weil z. B. Enzyme durch die höheren Temperaturen gehemmt werden, bis zu einer für die Art noch maximal erträglichen Temperatur von etwa 45 °C (Maximum) führt

Beurteilung

– das Gewöhnliche Gänseblümchen hat einen euryöken Toleranzbereich zwischen etwa -15 °C und 45 °C

– es erträgt somit große Temperaturschwankungen, weshalb es sich nicht als Bioindikator für den Umweltfaktor Temperatur eignet, da Bioindikatoren aufgrund ihres stenöken Toleranzbereiches mit ihrem Vorkommen spezifische Umweltbedingungen anzeigen

Auswirkungen beim Gefrieren des Wassers in einer Pflanzenzelle

• scharfkantige Eiskristalle zerschneiden Biomembranen, die das Zellinnere durch Kompartimentierung strukturieren → Funktionsverlust der Zellorganellen → Tod der Pflanzenzelle

• Enzyme arbeiten bei extrem geringen Temperaturen nicht mehr oder nur noch eingeschränkt → Stoffwechselprozesse kommen zum Erliegen → Tod der Pflanzenzelle

Erklärung der morphologischen Merkmale A und B

• Merkmal A sind wachsartige Strukturen auf der Kutikula der Epidermiszellen bestimmter Pflanzen, an denen sich bei Temperaturen unter 0°C Eiskristalle bilden, die dadurch die eigentlichen Epidermiszellen nicht erreichen

• diese Strukturen sind hydrophob, sodass Wasser abgestoßen wird und es sich beim Tauen als Wassertropfen auf der epikutikulären Wachsschicht sammelt, statt sich auf der gesamten Blattoberfläche zu verteilen, sodass auch beim erneuten Gefrieren die Vereisung auf die epikutikuläre Wachsschicht beschränkt bleibt und die Epidermiszellen nicht schädigen kann

• Merkmal B sind hydrophile Trichome, die von Epidermiszellen gebildet werden und Feuchtigkeit anziehen

• an diesen Trichomen bilden sich bei kalten Temperaturen Eiskristalle, die dort auch nach dem Tauen als größere Wassertropfen festgehalten werden und erneut gefrieren können, wodurch ebenfalls ein direkter Kontakt der Eiskristalle mit der eigentlichen Pflanzenzelle vermieden wird

• Merkmale A und B verhindern oder verzögern das Gefrieren des Protoplasten bei tiefen Temperaturen und sind damit Angepasstheiten an den Umweltfaktor Temperatur

Herstellung eines Frischpräparats der Sprossachse

− Herstellung des Präparats

− Einstellung des Mikroskops

− Qualität des Präparats

− sachgerechte Arbeitsweise unter Berücksichtigung der Sicherheitsbestimmungen

Hinweis: Bei Anforderung der Ersatzergebnisse werden diese 5 Bewertungseinheiten nicht erteilt.

Skizze der Untersuchungsergebnisse (nach den im Unterricht besprochenen Maßstäben)

− Skizze des mikroskopischen Bildes (sichtbare Trichome auf der Sprossachsenoberfläche)

− vollständige und korrekte Beschriftung

Ableitung der morphologischen Frostschutzstrategie

− die mikroskopische Untersuchung hat keine Hinweise auf besondere epikutikuläre Wachsschichten ergeben, allerdings wurde das Vorhandensein von Trichomen auf der Epidermis belegt, sodass das Gewöhnliche Gänseblümchen das blattmorphologische Merkmal B als Angepasstheit an niedrige Temperaturen aufweist