Teil A
Der Europäische Maulwurf Talpa europaea lebt unterirdisch in selbst gegrabenen Gängen. Er weist eine sehr hohe Stoffwechselaktivität auch im Winter auf, da er keine Winterruhe hält. Maulwürfe ernähren sich hauptsächlich von Regenwürmern und unterirdisch lebenden Insektenlarven. Für den Winter werden Nahrungsvorräte aus Regenwürmern angelegt. Außerdem kann das Gehirn der Maulwürfe bei niedrigen Temperaturen um bis zu 11 % schrumpfen. Im Frühjahr, bei steigendenden Temperaturen, vergrößern sich die Gehirne der Maulwürfe wieder.
Maulwürfe verbringen ihr Leben fast ausschließlich unterirdisch. Kleine verschließbare Augen, die nur hell und dunkel unterscheiden können, sind durch eine Lidfalte sowie durch Haare des Fells geschützt. Die verschließbaren Ohren sind sehr leistungsfähig und tief im Fell eingebettet. Ihr Geruchssinn ist ebenfalls sehr gut entwickelt. Mit 6.000 Haaren pro cm2 ist ihr Fell sehr dicht. Es ist samtartig und hat keinen Haarstrich. Ihre relativ kurzen Vorderextremitäten enden in breiten Grabschaufeln, die durch einen zusätzlichen Knochen, das Sichelbein, verstärkt und verbreitert sind.
Material 1: Merkmale des Europäischen Maulwurfs
Material 1: Merkmale des Europäischen Maulwurfs
1
Fertige auf unliniertem Papier eine beschriftete schematische Zeichnung eines Mitochondriums an.
Erreichbare BE-Anzahl: 04
2
Stelle die in der Matrix des Mitochondriums ablaufenden Prozesse der Zellatmung in einem Fließschema dar.
Erreichbare BE-Anzahl: 05
3
Erläutere mit Hilfe von Material 1 vier Angepasstheiten des Europäischen Maulwurfs an seinen Lebensraum.
Erreichbare BE-Anzahl: 04
4
Stelle eine Hypothese zur Bedeutung der Volumenabnahme des Gehirns bei Europäischen Maulwürfen im Winter auf.
Erreichbare BE-Anzahl: 02
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1
Beschriftete schematische Zeichnung eines Mitochondriums:
2
Fließschema der in der Matrix des Mitochondriums ablaufenden Prozesse der Zellatmung:
Hinweis: Die Glykolyse gehört nicht zur Zellatmung in der Matrix der Mitochondrien. Sie wurde hier zur besseren Übersicht ergänzt.
3
Vier Angepasstheiten des Europäischen Maulwurfs an seinen Lebensraum:
- Verschließbare Augen:
Maulwürfe haben kleine, verschließbare Augen, die nur zwischen hell und dunkel unterscheiden können. Dies schützt ihre Augen vor Schmutz und Staub während des Grabens. - Dichte Behaarung (6.000 Haare/cm²):
Die Haare des Maulwurfs sind tief im Fell eingebettet und sehr dicht. Dadurch wird der Körper vor Kälte und Feuchtigkeit geschützt, was für das unterirdische Leben essenziell ist. - Breite Grabeschaufeln (Vorderextremitäten):
Die kurzen, verbreiterten Vordergliedmaßen mit verstärktem Sichelbein ermöglichen es dem Maulwurf, effizient Tunnel zu graben. - Hoher Stoffwechsel und Gehirnverkleinerung im Winter:
Ein hoher Stoffwechsel sorgt dafür, dass der Maulwurf aktiv bleibt und genug Energie für die Bewegungen aufbringt. Gleichzeitig schrumpft das Gehirn im Winter um Energie zu sparen, was eine Anpassung an die kalte Jahreszeit darstellt.
4
Hypothese zur Bedeutung der Volumenabnahme des Gehirns bei Maulwürfen im Winter:
Die Volumenabnahme des Gehirns beim Europäischen Maulwurf im Winter dient der Energieeinsparung. Da Maulwürfe im Winter weniger Nahrung zur Verfügung haben und auf angelegte Vorräte angewiesen sind, reduziert sich ihr Stoffwechsel. Ein kleineres Gehirn benötigt weniger Energie in Form von Sauerstoff und Nährstoffen. So kann der Maulwurf mit den begrenzten Ressourcen effizienter überleben.
Die Fähigkeit, das Gehirnvolumen zu verkleinern, stellt also eine Anpassung an die Winterbedingungen dar, um den Energieverbrauch an die Nahrungsverfügbarkeit anzupassen. Sobald im Frühjahr wieder mehr Nahrung vorhanden ist, vergrößert sich das Gehirn, um den Anforderungen der Aktivitätssteigerung gerecht zu werden.