Selektion und Fitness: Übungen – Biologie Leistungskurs

A1

Fachbegriffe der Selektion

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.

Selektion ist der Vorgang, Selektionsfaktoren sind ihre Ursachen, der Selektionsdruck ist ihre Stärke. Die Fitness misst, wie erfolgreich ein Individuum dabei ist. Bei sexueller Selektion ist der Geschlechtspartner der Selektionsfaktor.

Unterscheiden Sie Vorgang, Ursache, Stärke und Maß des Erfolgs.

„intra“ heißt innerhalb, „inter“ heißt zwischen.

A2

Abiotisch oder biotisch?

AFB I

Geben Sie für jeden Selektionsfaktor an, ob er abiotisch oder biotisch ist.

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).

1abiotisch

2biotisch

Abiotische Faktoren gehen von der unbelebten Umwelt aus (Klima, Boden, Strahlung), biotische von anderen Lebewesen — auch von Artgenossen, etwa als Konkurrenten oder Geschlechtspartner.

Fragen Sie: Geht der Faktor von einem Lebewesen aus?

Artgenossen zählen ebenfalls zu den biotischen Faktoren.

A3

Welche Selektionsform wirkt?

AFB I

Nennen Sie für jeden Befund die Selektionsform.

Setzen Sie in jeder Zeile das passende Kreuz — hier ist es genau eins pro Zeile. Enter setzt und löscht.

Befund	stabilisierend	gerichtet	disruptiv
Gallfliegen: Larven in kleinen Gallen werden von Schlupfwespen, Larven in großen Gallen von Spechten gefressen.
Nach einem Wintersturm überlebten vor allem Sperlinge mit mittlerer Flügellänge.
In einer Dürre überlebten auf einer Galápagosinsel vor allem Finken mit besonders kräftigen Schnäbeln.
Unter einem Insektizid nimmt in einer Fliegenpopulation der Anteil unempfindlicher Tiere zu.
Bei Silberlachsen sind große, kämpfende Männchen und sehr kleine, sich heranschleichende Männchen erfolgreich, mittelgroße kaum.
Auf einer Insel mit nur sehr großen und sehr kleinen Samen haben Vögel mit mittlerem Schnabel das geringste Nahrungsangebot.

Werden beide Extreme benachteiligt, wirkt die Selektion stabilisierend; ist eine Seite begünstigt, gerichtet; sind beide Seiten begünstigt, disruptiv.

Welche Ausprägung wird jeweils benachteiligt: die Mitte, eine Seite oder beide Ränder?

Jede Form kommt zweimal vor.

A4

Resistente Bakterien

AFB II

Erklären Sie die Entstehung einer Antibiotikaresistenz, indem Sie die Schritte in die richtige Reihenfolge bringen.

Ziehen Sie die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.

1In einer großen Bakterienpopulation trägt durch zufällige Mutation eine kleine Zahl von Bakterien ein Resistenzallel.

2Ein Patient nimmt ein Antibiotikum ein.

3Empfindliche Bakterien sterben ab, resistente überleben.

4Die resistenten Bakterien vermehren sich durch Zweiteilung, weil die Konkurrenz fehlt.

5Die Frequenz des Resistenzallels in der Population steigt stark an.

6Bei einer erneuten Behandlung mit demselben Antibiotikum wirkt es kaum noch.

Die Mutation geht der Behandlung voraus; das Antibiotikum erzeugt keine Resistenz, sondern wirkt als Selektionsfaktor. Es handelt sich um gerichtete Selektion mit sehr hohem Selektionsdruck.

Womit beginnt jede Evolution — mit der Umweltänderung oder mit der Variabilität?

Das Antibiotikum ist der Selektionsfaktor, nicht die Ursache der Mutation.

A5

Lange Schwänze

AFB II

Erläutern Sie einen Versuch zur sexuellen Selektion, 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.

Männchen der Hahnschweifwida, eines afrikanischen Vogels, tragen extrem lange Schwanzfedern. ANDERSSON kürzte bei einigen Männchen die Federn und klebte die Stücke anderen Männchen an. Männchen mit verlängertem Schwanz hatten danach mehr in ihrem Revier als Männchen mit gekürztem. Die Weibchen wählen also ihre Partner — ein Fall von Selektion. Der lange Schwanz erschwert das Fliegen und kann die senken, erhöht aber die Fitness. Kämpfe der Männchen untereinander um Reviere wären dagegen Selektion.

Das Merkmal kostet Überlebenschancen, bringt aber mehr Paarungen. Für die Evolution zählt der Fortpflanzungserfolg; deshalb können auffällige, hinderliche Merkmale durch sexuelle Selektion entstehen.

Woran misst man den Erfolg bei der Partnerwahl?

Weibchen wählen: Selektion zwischen den Geschlechtern.

A6

Wiederfang im Freiland

AFB II

KETTLEWELL setzte markierte helle und dunkle Birkenspanner in einem rußgeschwärzten Wald bei Birmingham und in einem sauberen Wald in Dorset aus und fing einige Tage später wieder Falter. Berechnen Sie jeweils den Anteil der wiedergefangenen Falter in Prozent (auf eine Nachkommastelle).

Wald	Form	ausgesetzt	wiedergefangen
Birmingham	hell	64	16
Birmingham	dunkel	154	82
Dorset	hell	496	62
Dorset	dunkel	473	30

Füllen Sie alle Felder aus und prüfen Sie dann. Enter in einem Feld prüft ebenfalls. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt.

Wald und Form	Wiederfang in %
Birmingham, hell
Birmingham, dunkel
Dorset, hell
Dorset, dunkel

Im rußigen Wald wurden dunkle Falter etwa doppelt so oft wiedergefangen wie helle, im sauberen Wald war es umgekehrt. Wer wiedergefangen wird, hat überlebt: Die jeweils getarnte Form hatte die höhere Überlebensrate. Das spricht für Selektion durch Fressfeinde, die die auffällige Form häufiger finden.

Anteil = wiedergefangen : ausgesetzt · 100 %.

Beispiel Birmingham hell: 16 : 64 = 0,25.

A7

Sichelzellallel und Malaria

MixAFB II

In Kapitel 3 haben Sie die Sichelzellanämie kennengelernt: Reinerbige Träger des Allels HbS erkranken schwer, Mischerbige kaum. In Malariagebieten Afrikas ist HbS viel häufiger als anderswo; Mischerbige erkranken seltener schwer an Malaria. Deuten Sie den Befund, indem Sie alle zutreffenden Aussagen markieren.

Mehrere Antworten sind richtig. Markieren Sie alle zutreffenden und klicken Sie dann auf „Prüfen“.

Malaria ist ein Selektionsfaktor, der Mischerbige begünstigt; die Sichelzellanämie benachteiligt reinerbige HbS-Träger. Weil beide Homozygoten eine geringere Fitness haben, bleibt die Allelfrequenz auf mittlerer Höhe. Ohne Malaria fällt der Vorteil weg. Selektion wirkt stets über den Phänotyp, Mutationen entstehen ungerichtet.

Vergleichen Sie die Fitness der drei Genotypen in einem Malariagebiet.

Drei Aussagen sind richtig.

A8

Warum Giraffen lange Hälse haben

AFB III

Ein Schüler erklärt die Entstehung des langen Giraffenhalses. Überprüfen Sie jede Zeile auf fachliche Fehler.

In diesem Text stecken Fehler. Klicken Sie genau die falschen Zeilen an — die richtigen müssen stehen bleiben.

Eine Erklärung nach der synthetischen Evolutionstheorie nennt Variabilität, einen Selektionsfaktor, unterschiedlichen Fortpflanzungserfolg und die Veränderung der Allelfrequenzen — ohne Ziel und ohne Vererbung erworbener Eigenschaften.

Achten Sie auf „um zu“, „damit“ und „weil sie es brauchten“.

Drei Zeilen sind falsch.

A9

Wer hat die höchste Fitness?

AFB III

Beurteilen Sie die reproduktive Fitness der Rothirsche derselben Population.

Wählen Sie für jede Zeile eine Stufe von 1 (sehr gering) bis 5 (sehr hoch). Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.

1 = sehr gering5 = sehr hoch

Hirsch A wird 16 Jahre alt, gewinnt aber nie einen Kampf und paart sich nie.

Hirsch B zeugt 30 Kälber, die alle vor der Geschlechtsreife sterben.

Hirsch C lebt nur 7 Jahre und hat 18 Nachkommen, die selbst Nachkommen bekommen.

Hirsch D hat 6 fortpflanzungsfähige Nachkommen.

Hirsch E ist der schwerste der Population und hat 2 fortpflanzungsfähige Nachkommen.

Maßstab ist allein die Zahl fortpflanzungsfähiger Nachkommen im Vergleich zu den anderen. Alter, Kraft oder Gewicht zählen nur, soweit sie diesen Erfolg erhöhen; Nachkommen, die sich nicht fortpflanzen, tragen nichts zum Genpool der übernächsten Generation bei.

Zählen Sie nur Nachkommen, die sich selbst fortpflanzen.

Lebensdauer und Körpergewicht sind keine Maße der Fitness.

A10

Trickaufgabe: Hoher Verlust, keine Auslese

TrickAFB III

In einem Wald sind 40 % der Birkenspanner dunkel. In einem Sommer fressen Vögel die Hälfte aller hellen und ebenso die Hälfte aller dunklen Falter. Ermitteln Sie den Anteil dunkler Falter unter den Überlebenden.

Schieben Sie den Regler auf Ihre Antwort — Pfeiltasten bewegen ihn schrittweise. Nach dem Prüfen sehen Sie den Trefferbereich.

0%100%

Die Falle: Trotz hoher Verluste findet in Bezug auf die Farbe keine Selektion statt, weil beide Formen gleich stark betroffen sind. Von 100 Faltern überleben 30 helle und 20 dunkle; 20 von 50 sind 40 %. Selektion setzt unterschiedlichen Erfolg voraus.

Rechnen Sie mit 100 Faltern: Wie viele helle und dunkle überleben?

Selektion verlangt einen Unterschied zwischen den Formen.

Übungen: Selektion und Fitness

Übungsaufgaben