Merkmale als ursprünglich oder abgeleitet einstufen, Kladogramme lesen und bauen, Merkmalsänderungen zählen — und Konvergenzen entlarven.
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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
Begriffe der Stammbaumrekonstruktion
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.
„Plesio-“ heißt nahe, früher, „apo-“ weg, abgeleitet, „syn-“ gemeinsam, „aut-“ selbst, eigen. Nur Synapomorphien begründen Schwestergruppen; die Außengruppe entscheidet, welcher Zustand als ursprünglich gilt.
Zerlegen Sie die Wörter: syn = gemeinsam, aut = eigen, plesio = früher, apo = abgeleitet.
Die Außengruppe ist eine Vergleichsart, kein Merkmal.
A2
Vögel im Vergleich zu Krokodilen
AFB I
Untersucht wird die Gruppe der Vögel, als Außengruppe dienen die Krokodile. Geben Sie für jedes Merkmal der Vögel an, ob es innerhalb dieses Vergleichs ursprünglich oder abgeleitet ist.
Setzen Sie in jeder Zeile das passende Kreuz — hier ist es genau eins pro Zeile. Enter setzt und löscht.
Merkmal der Vögel
ursprünglich
abgeleitet
Federn
zahnloser Hornschnabel
Gabelbein aus verwachsenen Schlüsselbeinen
Wirbelsäule
Atmung mit Lungen
Eier mit harter Kalkschale
Merkmale, die auch die Außengruppe besitzt, gelten als ursprünglich: Krokodile haben eine Wirbelsäule, atmen mit Lungen und legen Eier mit Kalkschale. Federn, Hornschnabel und Gabelbein fehlen heutigen Krokodilen; sie sind in der Linie der Vögel entstanden.
Fragen Sie bei jedem Merkmal: Besitzt es auch das Krokodil?
Drei Merkmale sind abgeleitet.
A3
Ein Kladogramm der Primaten lesen
AFB I
Die Abbildung zeigt ein Kladogramm einiger Primaten. Nennen Sie alle Aussagen, die sich aus dem Kladogramm ergeben.
Mehrere Antworten sind richtig. Markieren Sie alle zutreffenden und klicken Sie dann auf „Prüfen“.
Verwandtschaft liest man am jüngsten gemeinsamen Verzweigungspunkt ab: Gorilla trifft Schimpanse und Mensch am selben Punkt, der Lemur alle anderen an der ersten Verzweigung. Heute lebende Arten sind keine Vorfahren voneinander, und die Stellung am rechten Rand ist keine Rangfolge.
Suchen Sie für zwei Arten jeweils den ersten gemeinsamen Verzweigungspunkt.
Drei Aussagen treffen zu.
A4
Merkmale auf die Äste setzen
AFB II
Aus der Tabelle (+ vorhanden, – fehlt; Außengruppe Grünalge) wird ein Kladogramm der Landpflanzen erstellt. Erstellen Sie die Abfolge der Merkmalsstriche von der Wurzel bis zur Spitze des Baums. Zwei Merkmale gehören nicht in den Baum.
Merkmal
Grünalge
Moos
Farn
Kiefer
Tulpe
Chlorophyll
+
+
+
+
+
Zellwand aus Cellulose
+
+
+
+
+
Embryo wächst geschützt auf der Mutterpflanze
–
+
+
+
+
Leitgewebe
–
–
+
+
+
Samen
–
–
–
+
+
Samenanlagen im Fruchtknoten
–
–
–
–
+
Klicken Sie die Bausteine in der richtigen Reihenfolge an — sie wandern nacheinander in die Plätze. Ein Klick auf einen belegten Platz gibt den Baustein zurück.
Je mehr Arten ein abgeleitetes Merkmal teilen, desto näher an der Wurzel steht sein Strich: Schutz des Embryos (alle Landpflanzen), Leitgewebe (Farn, Kiefer, Tulpe), Samen (Kiefer, Tulpe), Fruchtknoten (nur Tulpe). Chlorophyll und Cellulose besitzt auch die Außengruppe — sie sind ursprünglich und begründen keine Verzweigung.
Zählen Sie, wie viele Arten jedes abgeleitete Merkmal besitzen.
Merkmale, die auch die Grünalge hat, gelten als ursprünglich.
A5
Was begründet Verwandtschaft?
AFB II
Ordnen Sie jede gemeinsame Eigenschaft dem passenden Begriff zu (in Klammern die jeweilige Außengruppe).
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).
1Synapomorphie
2Symplesiomorphie
3Konvergenz
Eine Synapomorphie fehlt der Außengruppe und ist beiden gemeinsam. Eine Symplesiomorphie besitzt auch die Außengruppe (Skorpione haben acht Beine, Haie Kiemenspalten). Konvergenzen sind in getrennten Linien unabhängig entstanden: Igel und Ameisenigel bzw. Säbelzahnkatze und Beutelsäbelzahntier gehören verschiedenen Säugetierlinien an.
Prüfen Sie zuerst: Besitzt auch die Außengruppe das Merkmal?
Bei den Konvergenzen gehören die beiden Tiere weit getrennten Linien an.
A6
Merkmalsänderungen zählen
AFB II
Für drei Arten A, B, C und die Außengruppe O liegt ein Modelldatensatz vor (1 = abgeleitet, 0 = ursprünglich). Merkmal 1: A, B · Merkmal 2: A, B · Merkmal 3: B, C · Merkmal 4: A, B, C · Merkmal 5: nur C · Merkmal 6: A, B. Die Außengruppe O hat überall 0. Ermitteln Sie für jeden Baum die kleinste Zahl von Merkmalsänderungen.
Füllen Sie alle Felder aus und prüfen Sie dann. Enter in einem Feld prüft ebenfalls. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt.
Baum
Merkmalsänderungen
Baum 1: (O, (C, (A, B)))
Baum 2: (O, (B, (A, C)))
Baum 3: (O, (A, (B, C)))
Ein Merkmal, das genau eine Schwestergruppe kennzeichnet, braucht einen Schritt; passt es nicht zum Baum, braucht es zwei. Baum 1: 1 + 1 + 2 + 1 + 1 + 1 = 7. Baum 2: 2 + 2 + 2 + 1 + 1 + 2 = 10. Baum 3: 2 + 2 + 1 + 1 + 1 + 2 = 9. Nach dem Sparsamkeitsprinzip ist Baum 1 am besten begründet; Merkmal 3 ist dort konvergent entstanden.
Merkmale 4 und 5 kosten in jedem Baum genau einen Schritt.
Passt ein Merkmal nicht zu einer Schwestergruppe, muss es zweimal entstehen (oder einmal entstehen und einmal verloren gehen).
A7
Kladogramm und Distanzbaum
MixAFB II
Vergleichen Sie ein Kladogramm aus Merkmalen mit einem Stammbaum aus Sequenzdistanzen (4.1.2).
Ordnen Sie jedes Merkmal einem der drei Bereiche zu. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, dann 1–3 für den Bereich, 0 zurück.
1 nur Kladogramm
2 beide
3 nur Distanzbaum
Beide Verfahren liefern Verzweigungsdiagramme gemeinsamer Vorfahren und setzen Homologie voraus. Der Distanzbaum zählt nur Unterschiede und fasst ähnliche Arten zusammen, ohne zu fragen, ob die Übereinstimmungen ursprünglich oder abgeleitet sind; das Kladogramm wertet nur abgeleitete Merkmale.
Erinnern Sie sich an 4.1.2: Wie entstand dort aus der Distanzmatrix ein Baum?
Drei Aussagen gelten für beide Verfahren.
A8
Ein Merkblatt zum Kladogramm
AFB III
Ein Merkblatt fasst die Regeln der Stammbaumrekonstruktion zusammen. Überprüfen Sie die Aussagen.
In diesem Text stecken Fehler. Klicken Sie genau die falschen Zeilen an — die richtigen müssen stehen bleiben.
Die drei Fehler betreffen die Kernideen: Nur Synapomorphien zählen, Schwestergruppen sind gleich alt, und gewählt wird der sparsamste Baum.
Vergleichen Sie jede Aussage mit den Definitionen von Synapomorphie, Schwestergruppe und Parsimonie.
Drei Aussagen sind falsch.
A9
Maus, Krokodil oder Huhn?
AFB III
Salamander, Maus, Krokodil und Huhn werden verglichen. Nur Maus, Krokodil und Huhn bilden eine Eihaut (Amnion). Einen Muskelmagen und Eier mit harter Kalkschale haben nur Krokodil und Huhn, gleichwarm sind nur Maus und Huhn. Haare hat nur die Maus, Federn nur das Huhn. Beurteilen Sie Schritt für Schritt, welcher Stammbaum am besten begründet ist.
Spielen Sie den Weg Schritt für Schritt durch: Was ist jetzt richtig? Nur die richtige Karte bringt Sie weiter.
Die Außengruppe legt die Leserichtung fest, Synapomorphien begründen die Schwestergruppe Krokodil + Huhn, und das Sparsamkeitsprinzip weist die Gleichwarmheit als Konvergenz aus. Die Vögel stehen damit den Krokodilen näher als den Säugetieren.
Zählen Sie, wie viele Merkmale jede mögliche Schwestergruppe stützen.
Haare und Federn kommen je nur bei einer Art vor und kosten in jedem Baum einen Schritt.
A10
Trickaufgabe: Wo bleiben die Fische?
TrickAFB III
Das Kladogramm zeigt Hai, Lachs, Quastenflosser, Salamander und Mensch. Legen Sie für jede Aussage fest, ob sie aus dem Kladogramm folgt.
5 Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann starten Sie die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5
Die Falle: Was gleich aussieht und „Fisch“ heißt, muss keine natürliche Gruppe sein. Entscheidend ist allein die Lage der Verzweigungspunkte.
Suchen Sie für jedes Paar den jüngsten gemeinsamen Verzweigungspunkt.
Eine monophyletische Gruppe umfasst einen Vorfahren und alle seine Nachkommen.
