{"id":"biologia-2015-maj-matura-rozszerzona/zad/7.3","paper_id":"biologia-2015-maj-matura-rozszerzona","number":"7.3","points":1,"ptype":"open","subject":"biologia","category":"matura","year":2015,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 7.3. (0-1)\nOceń, czy na podstawie przedstawionych doświadczeń można stwierdzić, że bakterie\nwykazują fototaksję dodatnią - przemieszczają się w kierunku światła. Odpowiedź\nuzasadnij, uwzględniając odpowiedni zestaw doświadczalny.","answer":null,"answer_text":"7.3. (0-1)\nPrzykładowe rozwiązania\nNa podstawie wyników tego doświadczenia nie można stwierdzić, że bakterie wykazują\nfototaksję dodatnią, ponieważ:\n• w zestawie A/C - oprócz kierunkowego bodźca świetlnego, działa również kierunkowy\nbodziec chemiczny (tlen), a więc nie będzie można stwierdzić ewentualnej\nfototaksji/interpretacja wyników nie jest możliwa.\n• w zestawie B - oświetlenie było równomierne/bodziec świetlny nie był kierunkowy, więc\nbadanie zjawiska fototaksji nie było w ogóle możliwe (w tym zestawie).\n• w zestawie A - mimo oświetlenia dwóch punktów światłem białym, bakterie skupiają się.\ntylko w jednym punkcie oświetlenia (1), a nie skupiają się w drugim, również oświetlonym\npunkcie (2).\n• żaden z zestawów badawczych nie jest poprawnym układem doświadczalnym do badania\nzjawiska fototaksji, więc na podstawie tych doświadczeń nie można rozstrzygnąć,\nczy bakterie wykazują fototaksję, czy - nie wykazują.\nSchemat punktowania\n1 p. - za określenie, że nie można stwierdzić, że bakterie wykazują fototaksję dodatnią\ni prawidłowe\nuzasadnienie\nna\nprzykładzie\nwybranego/wybranych\nzestawu/ów\ndoświadczalnego/ych.\n0 p. - za odpowiedź, która nie spełnia powyższych wymagań, lub za brak odpowiedzi.\nZadanie 8. (0-2)\nWymagania ogólne\nWymagania szczegółowe\nI. Poznanie świata organizmów\nna różnych poziomach organizacji\nżycia.\nZdający […] przedstawia i wyjaśnia\nprocesy i zjawiska biologiczne,\nprzedstawia związki między\nstrukturą a funkcją na różnych\npoziomach organizacji życia […].\nV. Rozumowanie i argumentacja.\nZdający objaśnia i komentuje\ninformacje […], wyjaśnia zależności\nprzyczynowo-skutkowe […].\nIV. Poszukiwanie, wykorzystanie\ni tworzenie informacji.\nZdający odczytuje, selekcjonuje,\nIV. Przegląd różnorodności organizmów.\n6. Rośliny - budowa i funkcje tkanek i organów.\nZdający:\n1) przedstawia charakterystyczne cechy budowy\ntkanek roślinnych ([…] przewodzącej) […].\n3) […] określa związek budowy organów rośliny\nz pełnioną funkcją\n4) opisuje modyfikacje organów roślin (korzeni,\nliści, […]) jako adaptacje do bytowania\nw określonych warunkach środowiska.\n7. Rośliny - odżywianie się. Zdający:\n2) określa sposób pobierania wody i soli mineralnych\n[…]\n4) wskazuje drogi, jakimi do liści docierają substraty\nfotosyntezy […].\n[…] i przetwarza informacje\npozyskane z różnorodnych źródeł\n[…].\nIII. Metabolizm.\n4. Fotosynteza. Zdający:\n2) określa rolę najważniejszych barwników biorących\nudział w fotosyntezie.\nGIMNAZJUM\nIV. Ekologia. Zdający:\n5) przedstawia, na przykładzie poznanych pasożytów,\nich adaptacje do pasożytniczego trybu życia.","solution":"## Poprawna odpowiedź\n\n**NIE** - na podstawie przedstawionych doświadczeń **nie można** stwierdzić, że bakterie wykazują fototaksję dodatnią.\n\n**Uzasadnienie (z odwołaniem do właściwego zestawu):** Zestaw doświadczalny z żywymi nitkownicami (glonem) i światłem jednostronnym nie pozwala wyeliminować hipotezy alternatywnej - bakterie mogą gromadzić się po stronie oświetlonej nie dlatego, że reagują na światło, lecz dlatego, że reagują na **tlen** uwalniany przez fotosyntetyzujące glony (aerotaksja, nie fototaksja). Brak zestawu kontrolnego wykluczającego gradient \\(\\ce{O2}\\) uniemożliwia jednoznaczne wnioskowanie o fototaksji.\n\n## Sposób 1 - Analiza zmiennych i kontroli doświadczalnej\n\n**Krok 1 - Zidentyfikuj, co tak naprawdę może przyciągać bakterie.**\n\nW zestawie z żywymi glonami i jednostronnym oświetleniem jednocześnie działają **dwa czynniki**:\n1. **Światło** (gradient luminancji po stronie oświetlonej)\n2. **Tlen** \\(\\ce{O2}\\) - glony fotosyntetyzują i uwalniają \\(\\ce{O2}\\) po stronie oświetlonej → gradient stężenia \\(\\ce{O2}\\)\n\nBakterie tlenowe (aerobowe) wykonują **chemotaksję dodatnią w kierunku \\(\\ce{O2}\\)** (aerotaksja). To znany mechanizm - receptory Mcp (methyl-accepting chemotaxis proteins) wykrywają gradient stężeń tlenu i napędzają ruch ku jego źródłu.\n\n**Krok 2 - Oceń, czy doświadczenie rozdziela te dwa czynniki.**\n\nNie - oba czynniki (światło i \\(\\ce{O2}\\)) działają jednocześnie i w tym samym kierunku. Doświadczenie nie izoluje zmiennej \"światło\" od zmiennej \"\\(\\ce{O2}\\)\". Nie wiadomo, czy bakterie reagują na światło, na tlen, czy na oba jednocześnie.\n\n**Krok 3 - Sformułuj wniosek logiczny.**\n\nAby stwierdzić fototaksję, trzeba **wykluczyć** aerotaksję jako wyjaśnienie. Tego zestawem z żywymi glonami wykonać się nie da.\n\n**Wniosek:** Gromadzenie się bakterii po stronie oświetlonej jest spójne zarówno z fototaksją, jak i aerotaksją - nie można rozstrzygnąć, który mechanizm dominuje.\n\n## Sposób 2 - Metoda fałszowania hipotez (schemat Poppera)\n\nBadana hipoteza: *\"bakterie wykazują fototaksję dodatnią\"*.\n\nŻeby hipoteza była **weryfikowalna** (a nie tylko spójna z obserwacją), potrzebny jest zestaw, który może ją **obalić**, gdyby była fałszywa.\n\n| Potrzebny zestaw kontrolny | Dlaczego konieczny |\n| Bakterie + **martwe/zabite glony** + światło jednostronne | Martwe glony nie fotosyntetyzują → brak gradientu \\(\\ce{O2}\\). Jeśli bakterie nadal gromadzą się po stronie jasnej → fototaksja potwierdzona |\n| Bakterie **bez glonów** + światło + równomierne nasycenie \\(\\ce{O2}\\) | Eliminuje udział glonów; jeśli bakterie idą ku światłu → fototaksja |\n| Bakterie + żywe glony + **jednolite oświetlenie** | Brak gradientu światła, ale jest \\(\\ce{O2}\\) wszędzie → jeśli brak skupisk bakterii → brak aerotaksji; to pozwoliłoby skupić się na samym świetle |\n\n**W przedstawionych doświadczeniach żaden z powyższych zestawów kontrolnych nie jest realizowany** (w wersji izolującej sam bodziec świetlny). Dlatego z logicznego punktu widzenia dowód jest **niekompletny** - obserwacja jest zgodna z hipotezą fototaksji, ale jej nie dowodzi.\n\n## Sposób 3 - Argument przez analogię z klasycznym doświadczeniem Engelmanna\n\nKlasyczne doświadczenie T.W. Engelmanna (1882) z *Spirogyra* i bakteriami aerobowymi jest histoycznym przykładem **dokładnie tej samej pułapki interpretacyjnej**:\n- Engelmann oświetlił chloroplasty *Spirogyry* różnymi długościami fal → bakterie gromadziły się przy chloroplastach, gdzie był \\(\\ce{O2}\\)\n- Celem Engelmanna było pokazanie **widma działania fotosyntezy**, NIE fototaksji\n- Bakterie reagowały na **\\(\\ce{O2}\\)** (aerotaksja), nie na światło bezpośrednio\n\nAnalogicznie: w zadaniu opisane doświadczenie pokazuje, że bakterie gromadzą się w oświetlonych miejscach, ale **mechanizm przyciągający może być identyczny jak u Engelmanna** - aerotaksja, a nie fototaksja.\n\n⟹ Historia nauki potwierdza: ten typ doświadczenia (żywe glony + światło) dowodzi aerotaksji/fotosyntezy, a NIE fototaksji bakterii.\n\n## Schemat oceniania CKE\n\n**1 pkt** - za okreslenie, ze nie mozna stwierdzic fototaksji dodatniej, i prawidlowe uzasadnienie na przykladzie wybranego/wybranych zestawu doswiadczalnego (w zestawach A/C dziala tez kierunkowy bodziec chemiczny - tlen; w zestawie B oswietlenie bylo rownomierne).\n\n**0 pkt** - za odpowiedz niespelniajaca wymagan lub za brak odpowiedzi.\n## Wzory z karty CKE - czego MASZ użyć\n\nW tym zadaniu **nie korzystamy bezpośrednio z karty wzorów** - wystarczy znajomość:\n- mechanizmu fotosyntezy (produkt: \\(\\ce{O2}\\)) - pojęcie omówione na lekcjach biologii\n- pojęcia chemotaksji i aerotaksji - terminologia biologiczna, nie wymagająca wzorów\n\n> 📖 Gdyby zadanie dotyczyło równania fotosyntezy, użylibyśmy:\n> \\[\\ce{6CO2 + 6H2O ->[\\text{światło}] C6H12O6 + 6O2}\\]\n> ale tu kluczowe jest samo **wydzielanie \\(\\ce{O2}\\)**, nie pełne równanie.\n\n## Typowe pułapki i uwagi\n\n> ⚠️ **Pułapka 1 - odpowiedź \"TAK, można stwierdzić\":** Intuicyjnie wydaje się, że skoro bakterie idą ku światłu, to mamy dowód fototaksji. Błąd! Obserwacja jest spójna z dwiema hipotezami - fototaksją I aerotaksją. Bez kontroli nie można wybrać między nimi.\n\n> ⚠️ **Pułapka 2 - uzasadnienie bez wskazania zestawu:** CKE wymaga odwołania do **konkretnego zestawu doświadczalnego** (z żywymi glonami). \"Nie można, bo brak kontroli\" - za mało szczegółowe, 0 punktów.\n\n> ⚠️ **Pułapka 3 - mylenie aerotaksji z fototaksją:** Aerotaksja = ruch ku \\(\\ce{O2}\\) (chemotaksja szczególnego przypadku). Fototaksja = ruch ku światłu jako bodźcowi fizycznemu. Oba mogą wyglądać identycznie w tym doświadczeniu, dlatego doświadczenie ich nie rozróżnia.\n\n> ⚠️ **Pułapka 4 - nieużycie słowa \"tlen\":** Samo napisanie \"glony fotosyntetyzują\" to za mało. Trzeba wskazać konkretnie: \"glony **wydzielają tlen**, który przyciąga bakterie tlenowe\" - to jest argument odwołujący się do mechanizmu biologicznego, którego wymaga klucz.","image":"img/biologia-2015-maj-matura-rozszerzona/zad-7.3.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":9,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturazai","text_source":"ocr","source_label":"Biologia · Matura · maj 2015 (rozszerzona)","subject_label":"Biologia","category_label":"Matura","text_html":"

Zadanie 7.3. (0-1)
Oceń, czy na podstawie przedstawionych doświadczeń można stwierdzić, że bakterie
wykazują fototaksję dodatnią - przemieszczają się w kierunku światła. Odpowiedź
uzasadnij, uwzględniając odpowiedni zestaw doświadczalny.

","answer_text_html":"

7.3. (0-1)
Przykładowe rozwiązania
Na podstawie wyników tego doświadczenia nie można stwierdzić, że bakterie wykazują
fototaksję dodatnią, ponieważ:
• w zestawie A/C - oprócz kierunkowego bodźca świetlnego, działa również kierunkowy
bodziec chemiczny (tlen), a więc nie będzie można stwierdzić ewentualnej
fototaksji/interpretacja wyników nie jest możliwa.
• w zestawie B - oświetlenie było równomierne/bodziec świetlny nie był kierunkowy, więc
badanie zjawiska fototaksji nie było w ogóle możliwe (w tym zestawie).
• w zestawie A - mimo oświetlenia dwóch punktów światłem białym, bakterie skupiają się.
tylko w jednym punkcie oświetlenia (1), a nie skupiają się w drugim, również oświetlonym
punkcie (2).
• żaden z zestawów badawczych nie jest poprawnym układem doświadczalnym do badania
zjawiska fototaksji, więc na podstawie tych doświadczeń nie można rozstrzygnąć,
czy bakterie wykazują fototaksję, czy - nie wykazują.
Schemat punktowania
1 p. - za określenie, że nie można stwierdzić, że bakterie wykazują fototaksję dodatnią
i prawidłowe
uzasadnienie
na
przykładzie
wybranego/wybranych
zestawu/ów
doświadczalnego/ych.
0 p. - za odpowiedź, która nie spełnia powyższych wymagań, lub za brak odpowiedzi.
Zadanie 8. (0-2)
Wymagania ogólne
Wymagania szczegółowe
I. Poznanie świata organizmów
na różnych poziomach organizacji
życia.
Zdający […] przedstawia i wyjaśnia
procesy i zjawiska biologiczne,
przedstawia związki między
strukturą a funkcją na różnych
poziomach organizacji życia […].
V. Rozumowanie i argumentacja.
Zdający objaśnia i komentuje
informacje […], wyjaśnia zależności
przyczynowo-skutkowe […].
IV. Poszukiwanie, wykorzystanie
i tworzenie informacji.
Zdający odczytuje, selekcjonuje,
IV. Przegląd różnorodności organizmów.

\n
  1. Rośliny - budowa i funkcje tkanek i organów.
\n

Zdający:

\n
  1. przedstawia charakterystyczne cechy budowy
\n

tkanek roślinnych ([…] przewodzącej) […].

\n
  1. […] określa związek budowy organów rośliny
\n

z pełnioną funkcją

\n
  1. opisuje modyfikacje organów roślin (korzeni,
\n

liści, […]) jako adaptacje do bytowania
w określonych warunkach środowiska.

\n
  1. Rośliny - odżywianie się. Zdający:
  2. określa sposób pobierania wody i soli mineralnych
\n

[…]

\n
  1. wskazuje drogi, jakimi do liści docierają substraty
\n

fotosyntezy […].
[…] i przetwarza informacje
pozyskane z różnorodnych źródeł
[…].
III. Metabolizm.

\n
  1. Fotosynteza. Zdający:
  2. określa rolę najważniejszych barwników biorących
\n

udział w fotosyntezie.
GIMNAZJUM
IV. Ekologia. Zdający:

\n
  1. przedstawia, na przykładzie poznanych pasożytów,
\n

ich adaptacje do pasożytniczego trybu życia.

","solutions":[{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"

Poprawna odpowiedź

\n

NIE - na podstawie przedstawionych doświadczeń nie można stwierdzić, że bakterie wykazują fototaksję dodatnią.

\n

Uzasadnienie (z odwołaniem do właściwego zestawu): Zestaw doświadczalny z żywymi nitkownicami (glonem) i światłem jednostronnym nie pozwala wyeliminować hipotezy alternatywnej - bakterie mogą gromadzić się po stronie oświetlonej nie dlatego, że reagują na światło, lecz dlatego, że reagują na tlen uwalniany przez fotosyntetyzujące glony (aerotaksja, nie fototaksja). Brak zestawu kontrolnego wykluczającego gradient \\ceO2 uniemożliwia jednoznaczne wnioskowanie o fototaksji.

\n

Sposób 1 - Analiza zmiennych i kontroli doświadczalnej

\n

Krok 1 - Zidentyfikuj, co tak naprawdę może przyciągać bakterie.

\n

W zestawie z żywymi glonami i jednostronnym oświetleniem jednocześnie działają dwa czynniki:

\n
  1. Światło (gradient luminancji po stronie oświetlonej)
  2. Tlen \\ceO2 - glony fotosyntetyzują i uwalniają \\ceO2 po stronie oświetlonej → gradient stężenia \\ceO2
\n

Bakterie tlenowe (aerobowe) wykonują chemotaksję dodatnią w kierunku \\ceO2 (aerotaksja). To znany mechanizm - receptory Mcp (methyl-accepting chemotaxis proteins) wykrywają gradient stężeń tlenu i napędzają ruch ku jego źródłu.

\n

Krok 2 - Oceń, czy doświadczenie rozdziela te dwa czynniki.

\n

Nie - oba czynniki (światło i \\ceO2) działają jednocześnie i w tym samym kierunku. Doświadczenie nie izoluje zmiennej "światło" od zmiennej "\\ceO2". Nie wiadomo, czy bakterie reagują na światło, na tlen, czy na oba jednocześnie.

\n

Krok 3 - Sformułuj wniosek logiczny.

\n

Aby stwierdzić fototaksję, trzeba wykluczyć aerotaksję jako wyjaśnienie. Tego zestawem z żywymi glonami wykonać się nie da.

\n

Wniosek: Gromadzenie się bakterii po stronie oświetlonej jest spójne zarówno z fototaksją, jak i aerotaksją - nie można rozstrzygnąć, który mechanizm dominuje.

\n

Sposób 2 - Metoda fałszowania hipotez (schemat Poppera)

\n

Badana hipoteza: "bakterie wykazują fototaksję dodatnią".

\n

Żeby hipoteza była weryfikowalna (a nie tylko spójna z obserwacją), potrzebny jest zestaw, który może ją obalić, gdyby była fałszywa.

\n

| Potrzebny zestaw kontrolny | Dlaczego konieczny |
| Bakterie + martwe/zabite glony + światło jednostronne | Martwe glony nie fotosyntetyzują → brak gradientu \\ceO2. Jeśli bakterie nadal gromadzą się po stronie jasnej → fototaksja potwierdzona |
| Bakterie bez glonów + światło + równomierne nasycenie \\ceO2 | Eliminuje udział glonów; jeśli bakterie idą ku światłu → fototaksja |
| Bakterie + żywe glony + jednolite oświetlenie | Brak gradientu światła, ale jest \\ceO2 wszędzie → jeśli brak skupisk bakterii → brak aerotaksji; to pozwoliłoby skupić się na samym świetle |

\n

W przedstawionych doświadczeniach żaden z powyższych zestawów kontrolnych nie jest realizowany (w wersji izolującej sam bodziec świetlny). Dlatego z logicznego punktu widzenia dowód jest niekompletny - obserwacja jest zgodna z hipotezą fototaksji, ale jej nie dowodzi.

\n

Sposób 3 - Argument przez analogię z klasycznym doświadczeniem Engelmanna

\n

Klasyczne doświadczenie T.W. Engelmanna (1882) z Spirogyra i bakteriami aerobowymi jest histoycznym przykładem dokładnie tej samej pułapki interpretacyjnej:

\n\n

Analogicznie: w zadaniu opisane doświadczenie pokazuje, że bakterie gromadzą się w oświetlonych miejscach, ale mechanizm przyciągający może być identyczny jak u Engelmanna - aerotaksja, a nie fototaksja.

\n

⟹ Historia nauki potwierdza: ten typ doświadczenia (żywe glony + światło) dowodzi aerotaksji/fotosyntezy, a NIE fototaksji bakterii.

\n

Schemat oceniania CKE

\n

1 pkt - za okreslenie, ze nie mozna stwierdzic fototaksji dodatniej, i prawidlowe uzasadnienie na przykladzie wybranego/wybranych zestawu doswiadczalnego (w zestawach A/C dziala tez kierunkowy bodziec chemiczny - tlen; w zestawie B oswietlenie bylo rownomierne).

\n

0 pkt - za odpowiedz niespelniajaca wymagan lub za brak odpowiedzi.

\n

Wzory z karty CKE - czego MASZ użyć

\n

W tym zadaniu nie korzystamy bezpośrednio z karty wzorów - wystarczy znajomość:

\n\n
📖 Gdyby zadanie dotyczyło równania fotosyntezy, użylibyśmy:
\\ce6CO2+6H2O−>[światło]C6H12O6+6O2
ale tu kluczowe jest samo wydzielanie \\ceO2, nie pełne równanie.
\n

Typowe pułapki i uwagi

\n
⚠️ Pułapka 1 - odpowiedź "TAK, można stwierdzić": Intuicyjnie wydaje się, że skoro bakterie idą ku światłu, to mamy dowód fototaksji. Błąd! Obserwacja jest spójna z dwiema hipotezami - fototaksją I aerotaksją. Bez kontroli nie można wybrać między nimi.
\n
⚠️ Pułapka 2 - uzasadnienie bez wskazania zestawu: CKE wymaga odwołania do konkretnego zestawu doświadczalnego (z żywymi glonami). "Nie można, bo brak kontroli" - za mało szczegółowe, 0 punktów.
\n
⚠️ Pułapka 3 - mylenie aerotaksji z fototaksją: Aerotaksja = ruch ku \\ceO2 (chemotaksja szczególnego przypadku). Fototaksja = ruch ku światłu jako bodźcowi fizycznemu. Oba mogą wyglądać identycznie w tym doświadczeniu, dlatego doświadczenie ich nie rozróżnia.
\n
⚠️ Pułapka 4 - nieużycie słowa "tlen": Samo napisanie "glony fotosyntetyzują" to za mało. Trzeba wskazać konkretnie: "glony wydzielają tlen, który przyciąga bakterie tlenowe" - to jest argument odwołujący się do mechanizmu biologicznego, którego wymaga klucz.
"}]}