Teil A – Ökologie, ATP-Synthese
Der nachtaktive Totenkopfschwärmer (Acherontia atropos) ist mit rund 12 cm Flügelspannweite der größte Vertreter der Schwärmer (Sphingidae). Seinen Namen erhielt er wegen seiner „Totenkopf“-Zeichnung auf der Rückenseite.
Als Wanderfalter wird der Totenkopfschwärmer nicht in Roten Listen geführt. Die Art wird trotz der Größe nur selten gefunden.
Einzigartig in der Familie der Schwärmer ist nicht nur das typische Rückenmuster, sondern auch die Fähigkeit, durch einen speziellen Mechanismus in der Mundhöhle, bei der Balz oder bei drohender Gefahr verschiedene Klick-, Fiep- oder Pfeif-Geräusche zu erzeugen.
Nördlich der Alpen fressen die Raupen in erster Linie Kartoffelkraut. Seltener werden sie auch an anderen Nachtschatten-Arten, Sommerflieder oder Liguster gefunden.
Erwachsenen Totenkopfschwärmern ist es mit ihrem kurzen dicken Rüssel kaum möglich, Nektar aus Blüten zu saugen. Deshalb decken sie ihren hohen Energiebedarf durch das Anstechen und Aussaugen von Bienenwaben. Dringen die Falter in Bienenstöcke ein, bilden sie verschiedene Buttersäure-Derivate und werden so, wegen des speziellen Geruchs, von den Bienen nicht als Feinde erkannt. Ebenso ist bekannt, dass die Falter Bienengift tolerieren. Untersuchungen haben gezeigt, dass ein Totenkopfschwärmer auch nach vier Bienenstichen keine Beeinträchtigungen zeigte.
Bei Bedrohung geben Totenkopfschwärmer außerdem einen Geruchsstoff ab, der nach vermodernden Pilzen riecht und Angreifer verwirren soll.
Als Wanderfalter wird der Totenkopfschwärmer nicht in Roten Listen geführt. Die Art wird trotz der Größe nur selten gefunden.
Einzigartig in der Familie der Schwärmer ist nicht nur das typische Rückenmuster, sondern auch die Fähigkeit, durch einen speziellen Mechanismus in der Mundhöhle, bei der Balz oder bei drohender Gefahr verschiedene Klick-, Fiep- oder Pfeif-Geräusche zu erzeugen.
Nördlich der Alpen fressen die Raupen in erster Linie Kartoffelkraut. Seltener werden sie auch an anderen Nachtschatten-Arten, Sommerflieder oder Liguster gefunden.
Erwachsenen Totenkopfschwärmern ist es mit ihrem kurzen dicken Rüssel kaum möglich, Nektar aus Blüten zu saugen. Deshalb decken sie ihren hohen Energiebedarf durch das Anstechen und Aussaugen von Bienenwaben. Dringen die Falter in Bienenstöcke ein, bilden sie verschiedene Buttersäure-Derivate und werden so, wegen des speziellen Geruchs, von den Bienen nicht als Feinde erkannt. Ebenso ist bekannt, dass die Falter Bienengift tolerieren. Untersuchungen haben gezeigt, dass ein Totenkopfschwärmer auch nach vier Bienenstichen keine Beeinträchtigungen zeigte.
Bei Bedrohung geben Totenkopfschwärmer außerdem einen Geruchsstoff ab, der nach vermodernden Pilzen riecht und Angreifer verwirren soll.
1
Vergleiche eine Zelle aus den Blättern des Kartoffelkrauts mit einer tierischen Zelle des Totenkopfschwärmers anhand von sechs Kriterien.
03 BE
2
Erläutere die interspezifische Beziehung von Totenkopfschwärmer und Honigbiene.
03 BE
3
Erkläre das Erzeugen von Klick-, Fiep- oder Pfeif-Geräuschen und von Geruchsstoffen durch den Totenkopfschwärmer auf ultimater Ebene.
04 BE
4
Stelle in einem Fließschema die Prozesse dar, die an der inneren Mitochondrienmembran der Energiebereitstellung in Form von ATP dienen.
05 BE
15 BE
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1
Vergleich einer Blattzelle des Kartoffelkrauts mit einer tierischen Zelle des Totenkopfschwärmers:
| Kriterium | Pflanzen- zelle |
Tier- zelle |
|---|---|---|
| Äußerer Bau | Zellwand aus Cellulose |
Zellmembran, keine Zell- wand |
| Energie- gewinnung |
Photo- synthese |
ATP-Synthese in den Mitochondrien |
| Stoff- speicherung |
Vakoule | besitzen keine Vakuole |
| Plastiden | Verschiedene Arten von Plastiden |
keine Plastiden |
| Zelltyp | Eucyte | Eucyte |
| Differenz- ierung |
Differenz- ierung aus meriste- matischer Zelle |
Differenz- ierung aus embryonaler Zelle |
2
Interspezifische Beziehung von Totenkopfschwärmer und Honigbiene:
Der Totenkopfschwärmer sticht zu seiner Ernährung die Waben der Bienen an und saugt diese aus. Da Bienenwaben ein Nahrungsvorrat für die Honigbiene sein können, hat die Honigbiene einen Nachteil der interspezifischen Beziehung. Dagegen hat der Totenkopfschwärmer einen Vorteil von der Beziehung. Es handelt sich um Parasitismus.
3
Erzeugen von Klick-, Fiep- oder Pfeif-Geräuschen und Geruchsstoffen durch den Totenkopfschwärmer:
Die Erzeugung verschiedener Geräusche könnte der artspezifischen Kommunikation der Falter, zum Beispiel bei der Balz oder zur Warnung bei drohender Gefahr dienen. Durch die Geräusche können sich die seltenen Falter leichter zur Balz zusammenfinden, oder sich vor potenziellen Fressfeinden warnen. Im Laufe der Evolution könnte diese Fähigkeit die reproduktive Fitness derer Individuen erhöht haben, die in der Lage waren, diese Geräusche zu erzeugen. Die Bildung der beschriebenen Geruchsstoffe dient vermutlich in erster Linie der Interaktion mit anderen Arten. Durch die Bildung der Buttersäure-Derivate können die Falter leichter in den Bienenstock eindringen, da sie nicht als Feinde erkannt werden. So ist es ihnen möglich, mehr Nahrung aufzunehmen, ohne dass sie von den Bienen angegriffen werden. Die Abgabe eines Geruchsstoffes bei Bedrohung soll Angreifer verwirren. Der Nutzen für den Falter liegt darin, dass die Angreifer so nicht mehr zwischen den Faltern als Nahrungsquelle und vermodertem Material in der Umgebung unterscheiden können. Die Falter haben dadurch eine höhere Überlebenswahrscheinlichkeit.
4
Fließschema zur Energiebereitstellung an der inneren Mitochondrienmembran:
Abgabe von Wasserstoff aus 
und 
Regeneration der Elektronenakzeptoren 
und 
Transport von Elektronen mithilfe einer Reihe exergoner Redoxreaktionen über vier Proteinkomplexe Übertragung der Elektronen auf den Endakzeptor Sauerstoff Energie wird frei Protonen (
) werden in den Innenraum der Mitochondrien gepumpt Entstehung eines Protonengradienten zwischen dem Intermembranraum und der Mitochondrienmatrix Diffusion durch das Kanalprotein ATP-Synthase zurück in die Matrix Synthese des Energieträgers ATP.