Artbegriffe unterscheiden, Grenzfälle einordnen, DNA-Barcodes berechnen — und entscheiden, wann zwei Formen wirklich zwei Arten sind.
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Übungsaufgaben
Zehn Übungen zum Klicken, Zuordnen, Rechnen und Knobeln — von AFB I bis AFB III, mit einer Mix-Aufgabe aus früheren Unterkapiteln und einer Trickaufgabe. Jede Übung gibt sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen die gestuften Tipps.
A1
Fachbegriffe zum Artbegriff
AFB I
Ordnen Sie jedem Fachbegriff die passende Beschreibung zu.
Klicken Sie links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Sexualdimorphismus und Polymorphismus beschreiben Vielfalt innerhalb einer Art, Zwillingsarten dagegen Gleichheit zwischen zwei Arten — alle drei machen den morphologischen Artbegriff unsicher. Genpool, Genfluss und reproduktive Isolation sind die Grundbegriffe des populationsgenetischen Artbegriffs.
Drei Begriffe gehören zum populationsgenetischen, drei zu den Problemen des morphologischen Artbegriffs.
Polymorphismus: „viele Formen“ innerhalb einer Art — unabhängig vom Geschlecht.
A2
Welches Problem steckt dahinter?
AFB I
Geben Sie für jedes Beispiel an, welches Problem des morphologischen Artbegriffs es zeigt.
Setzen Sie in jeder Zeile das passende Kreuz — hier ist es genau eins pro Zeile. Enter setzt und löscht.
Beispiel
Sexualdimorphismus
Polymorphismus
Zwillingsarten
Beim Hirschkäfer tragen nur die Männchen geweihartig vergrößerte Oberkiefer.
Sumpfmeise und Weidenmeise gleichen sich im Gefieder fast völlig, unterscheiden sich aber in Stimme und Nestbau.
Beim Zweipunkt-Marienkäfer gibt es rote Tiere mit zwei schwarzen Punkten und schwarze Tiere mit roten Flecken.
Nachtigall und Sprosser sind kaum zu unterscheiden und paaren sich in ihrem gemeinsamen Gebiet nur selten.
Beim Leoparden kommen gefleckte und fast schwarze Tiere („Schwarze Panther“) im selben Wurf vor.
Beim Kleinen Frostspanner haben die Männchen Flügel, die Weibchen nur Flügelstummel.
Sexualdimorphismus: Unterschied zwischen den Geschlechtern. Polymorphismus: mehrere erbliche Formen, unabhängig vom Geschlecht — beim Leoparden sogar unter Geschwistern. Zwillingsarten: gleiches Aussehen, aber getrennte Genpools.
Fragen Sie: Betrifft der Unterschied die Geschlechter, Formen einer Art oder zwei Arten?
Jedes Problem kommt zweimal vor.
A3
Grenzen des populationsgenetischen Artbegriffs
AFB I
Nennen Sie alle Situationen, in denen der populationsgenetische Artbegriff nicht oder nur schwer anwendbar ist.
Mehrere Antworten sind richtig. Markieren Sie alle zutreffenden und klicken Sie dann auf „Prüfen“.
Der populationsgenetische Artbegriff braucht beobachtbare geschlechtliche Fortpflanzung — daran scheitert er bei ungeschlechtlicher Vermehrung und bei Fossilien. Ringarten und Hybridzonen sind Übergänge ohne scharfe Grenze. Sexualdimorphismus ist dagegen gerade ein Problem des morphologischen Artbegriffs; Pflanzen mit geschlechtlicher Fortpflanzung sind kein Sonderfall.
Was muss man beobachten können, um den Artbegriff nach MAYR anzuwenden?
Vier Situationen sind richtig.
A4
Eine Art, zwei Arten — oder offen?
AFB II
Ordnen Sie die Fälle nach dem populationsgenetischen Artbegriff ein.
Ziehen Sie jede Karte in den passenden Korb — oder wählen Sie sie mit Enter aus und drücken Sie dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1eine Art
2zwei Arten
3nicht entscheidbar
Maßgeblich sind fruchtbare Nachkommen unter natürlichen Bedingungen. Löwe und Tiger sind trotz Zoo-Mischlingen zwei Arten, Zebra und Pferd wegen unfruchtbarer Zebroide ebenso. Bei Fossilien und bei Samenbildung ohne Befruchtung lässt sich das Kriterium nicht anwenden.
Achten Sie auf zwei Bedingungen: natürliche Bedingungen und fruchtbare Nachkommen.
Je zwei Fälle gehören in jeden Korb.
A5
Zwei Unken an einer Grenze
AFB II
Die Rotbauchunke lebt im Tiefland, die Gelbbauchunke im Hügel- und Bergland. Erklären Sie den Befund, indem Sie den Lückentext vervollständigen — zwei Wörter bleiben übrig.
Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.
Wo beide Unken aufeinandertreffen, entsteht eine schmale . Die Mischlinge sind fruchtbar, haben aber häufiger Fehlbildungen und im Mittel weniger Nachkommen. Deshalb gelangen nur wenige aus dem einen in den anderen . Der bleibt auf die schmale Zone beschränkt, und außerhalb bleiben beide Formen deutlich getrennt. Nach dem Artbegriff sind sie ein : Weder „eine Art“ noch „zwei Arten“ beschreibt die Lage vollständig.
Eine Hybridzone ist eine Kontaktzone mit Mischlingen. Bleibt der Genfluss gering, weil Mischlinge weniger Nachkommen haben, bestehen zwei getrennte Genpools weiter — ein Übergang zwischen „eine Art“ und „zwei Arten“.
Wie heißt die Zone, in der zwei Formen Mischlinge bilden?
Eine Ringart setzt eine ringförmige Kette von Populationen voraus — hier treffen nur zwei Formen aufeinander.
A6
DNA-Barcodes vergleichen
MixAFB II
Biologen sequenzieren von Schmetterlingen einen Genabschnitt von 650 Basenpaaren (DNA-Barcode), nachdem sie ihn per PCR vervielfältigt haben. Individuum A unterscheidet sich von B an 13 Stellen, von C an 62 Stellen. Berechnen Sie die Unterschiede in Prozent.
Rechnen Sie die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt.
Unterschied A–B in %%
Unterschied A–C in % (auf eine Stelle nach dem Komma)%
Wie vielen Basen entsprechen 3 % der Abschnittslänge?Basen
13 : 650 = 0,02 → 2 %; 62 : 650 ≈ 0,095 → 9,5 %; 3 % von 650 sind 19,5 Basen — A–B liegt deutlich darunter, A–C deutlich darüber. Große Sequenzunterschiede sind ein Hinweis auf getrennte Genpools, beweisen aber allein keine Artgrenze: Entscheidend bleibt nach MAYR, ob die Tiere sich fruchtbar fortpflanzen.
Unterschiede durch Gesamtlänge teilen und mit 100 multiplizieren.
Für den letzten Schritt: 0,03 · 650 berechnen.
A7
Zwei Inseln, zwei Eidechsen
AFB II
Auf zwei benachbarten Inseln leben Eidechsen, die sich in Farbe und Größe unterscheiden. Wenden Sie den populationsgenetischen Artbegriff Schritt für Schritt an.
Spielen Sie den Weg Schritt für Schritt durch: Was ist jetzt richtig? Nur die richtige Karte bringt Sie weiter.
Der Weg führt vom Aussehen über fruchtbare Nachkommen zur Fortpflanzung unter natürlichen Bedingungen. Erst alle drei Schritte zusammen erlauben ein begründetes Urteil — und selbst dann kann ein Grenzfall bleiben.
Welche drei Bedingungen stecken in der Definition nach MAYR?
Terrarium ist nicht Natur.
A8
Ein Referat zum Artbegriff
AFB III
Eine Schülerin hat ein Referat vorbereitet. Überprüfen Sie ihre Aussagen.
In diesem Text stecken Fehler. Klicken Sie genau die falschen Zeilen an — die richtigen müssen stehen bleiben.
Der populationsgenetische Artbegriff fragt nach dem gemeinsamen Genpool unter natürlichen Bedingungen — Aussehen und Zoo-Kreuzungen entscheiden nicht. Rassen und Unterarten unterscheiden sich in ihrer Entstehung.
Prüfen Sie jede Aussage an der Definition nach MAYR.
Drei Aussagen sind falsch.
A9
Wie stark spricht der Befund für zwei Arten?
AFB III
Beurteilen Sie, wie stark der jeweilige Befund dafür spricht, dass zwei Formen zwei verschiedene Arten sind.
Wählen Sie für jede Zeile eine Stufe von 1 (spricht kaum dafür) bis 5 (spricht stark dafür). Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = spricht kaum dafür5 = spricht stark dafür
Die beiden Formen unterscheiden sich deutlich in der Farbe.
Im gemeinsamen Verbreitungsgebiet paaren sie sich nie miteinander.
Kreuzungen im Labor ergeben lebensfähige, aber stets unfruchtbare Nachkommen.
Männchen der einen Form singen ein anderes Lied, Weibchen reagieren nur auf das eigene.
Die Formen leben auf zwei verschiedenen Kontinenten, eine Paarung wurde nie versucht.
Stark sprechen Befunde, die fehlenden Genfluss in der Natur belegen: keine Paarung im gemeinsamen Gebiet oder unfruchtbare Nachkommen. Gesangsunterschiede mit Partnerwahl machen Isolation wahrscheinlich. Farbe allein und bloße räumliche Trennung sagen wenig — getrennte Populationen könnten sich bei Kontakt noch fruchtbar paaren.
Fragen Sie jeweils: Belegt der Befund, dass kein Genfluss stattfindet?
Räumliche Trennung verhindert Genfluss, sagt aber nichts darüber, ob er möglich wäre.
A10
Trickaufgabe: Fruchtbar heißt nicht gleich eine Art
TrickAFB III
Legen Sie jeweils fest, ob die Schlussfolgerung zutrifft.
5 Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann starten Sie die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5
Die Falle: „fruchtbar“ und „paaren sich“ klingen eindeutig. Maßgeblich ist aber der Genfluss zwischen den Populationen unter natürlichen Bedingungen — auch über Umwege.
Unter welchen Bedingungen muss die Fortpflanzung stattfinden?
