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Aufgabenblock — AFB I
Zehn Standardaufgaben zum Wiedergeben und Anwenden: Begriffe zuordnen, Werte berechnen, Abläufe ordnen — von den Belegen der Evolution über die Evolutionsfaktoren bis zu Koevolution und Kosten-Nutzen-Analysen.
A1
Belege und ihre Beispiele
AFB IOrdnen Sie jedem Fachbegriff aus 4.1.1 ein passendes Beispiel zu.
Klicken Sie links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Krokodilbein und Pinguinflügel folgen demselben Bauplan der Vorderextremität (homolog). Tintenfisch- und Menschenauge sind unabhängig entstanden (analog); dass ähnliche Stacheln bei nur entfernt verwandten Säugetieren entstanden, ist Konvergenz. Die Flügelreste des Kiwis sind zurückgebildet (Rudiment), die Seitenzehen beim Fohlen greifen auf dreizehige Vorfahren zurück (Atavismus). Zwischenformen belegen Homologie über die Stetigkeit.
Rudiment und Atavismus unterscheiden sich darin, ob die Struktur bei allen Individuen oder nur gelegentlich auftritt.
Igel und Ameisenigel gehören zu verschiedenen Säugetiergruppen — ihre Stacheln sind nicht von einem gemeinsamen Vorfahren ererbt.
A2
Ein Kladogramm der Säugetiere
AFB IDie Abbildung zeigt ein Kladogramm; die Eidechse ist die Außengruppe. Entnehmen Sie dem Kladogramm alle zutreffenden Aussagen.
Mehrere Antworten sind richtig. Markieren Sie alle zutreffenden und klicken Sie dann auf „Prüfen“.
Verwandtschaft liest man am jüngsten gemeinsamen Verzweigungspunkt ab: Känguru und Mensch teilen einen jüngeren Vorfahren als Känguru und Schnabeltier. Eierlegen ist ursprünglich und begründet keine Gruppe; heutige Arten sind keine Vorfahren, und die Reihenfolge der Namen ist keine Rangfolge.
Verfolgen Sie für zwei Arten beide Äste zurück, bis sie sich treffen.
Ein Merkmal, das schon die Außengruppe besitzt, ist ursprünglich — auch das Eierlegen.
A3
Wann trennten sich die Frösche?
AFB IZwei Froscharten unterscheiden sich in einem Gen an 18 Positionen. Die Substitutionsrate dieses Gens beträgt r = 0,6 Unterschiede je Linie und Million Jahre (Modellwerte). Berechnen Sie mit der molekularen Uhr, vor wie vielen Millionen Jahren sich ihre Linien trennten.
Rechnen Sie selbst und tragen Sie das Ergebnis ein — Enter prüft direkt. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt.
Mio. Jahre
\(t=\dfrac{d}{2r}=\dfrac{18}{2\cdot0{,}6}=15\) Millionen Jahre. Der Faktor 2 steht, weil beide Linien seit der Trennung unabhängig voneinander Unterschiede angesammelt haben.
Die Formel lautet \(t = d : (2\,r)\).
Teilen Sie 18 durch 1,2.
A4
Allele im Genpool der Marienkäfer
AFB IIn einer Population von 120 Zweipunkt-Marienkäfern bestimmt ein Gen die Flügeldeckenfarbe. Es gibt 54 Käfer mit dem Genotyp RR, 48 mit Rr und 18 mit rr (Modellwerte). Bestimmen Sie die Allelfrequenzen.
Rechnen Sie die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt.
- Anzahl aller Allele dieses Gens im Genpool Allele
- Anzahl der R-Allele Allele
- Allelfrequenz \(p(R)\)
- Allelfrequenz \(q(r)\)
120 diploide Käfer tragen 240 Allele. R: \(2\cdot54+48=156\); \(p(R)=156:240=0{,}65\); \(q(r)=1-0{,}65=0{,}35\) (Kontrolle: \((2\cdot18+48):240=84:240\)).
Jeder Käfer trägt zwei Allele des Gens.
RR-Käfer zählen doppelt, Rr-Käfer einfach.
A5
Welche Selektionsform liegt vor?
AFB IGeben Sie für jeden Befund die Form der Selektion an.
Wählen Sie in jedem Menü den passenden Eintrag. Alle Felder müssen stimmen.
| Befund | Selektionsform |
|---|---|
| Gallfliegen erzeugen an Goldruten Gallen. Schlupfwespen befallen vor allem kleine Gallen, Spechte hacken vor allem große auf; Gallen mittlerer Größe liefern die meisten Fliegen. | |
| Nach Einführung eines Insektizids steigt der Anteil unempfindlicher Stechmücken von Jahr zu Jahr. | |
| Bei Silberlachsen haben große, kampfstarke Männchen und kleine, unauffällig heranschleichende Männchen Paarungserfolg, mittelgroße kaum. | |
| Laubenvogel-Weibchen paaren sich bevorzugt mit Männchen, deren Balzlaube besonders reich geschmückt ist. | |
| In Gebieten, in denen die Schneedecke immer kürzer liegt, nimmt der Anteil der Schneeschuhhasen zu, die auch im Winter braun bleiben. |
Gallen: Beide Extreme werden benachteiligt — stabilisierend. Insektizid und kürzere Schneedecke verschieben das Optimum an den Rand — gerichtet. Silberlachse: beide Extreme begünstigt — disruptiv. Laubenvögel: Partnerwahl der Weibchen — sexuelle (intersexuelle) Selektion.
Fragen Sie: Welche Merkmalsausprägungen haben die meisten Nachkommen — die mittleren, eine Randgruppe oder beide Ränder?
Geht es um die Wahl eines Geschlechtspartners, liegt sexuelle Selektion vor.
A6
Zufall im Genpool
AFB IBeschreiben Sie die Gendrift, 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.
Gendrift ist eine Veränderung der im Genpool. Sie wirkt in jeder Population, ist aber umso stärker, je die Population ist. Erreicht ein Allel die Frequenz 100 %, ist es . Welches Allel das wird, hängt nicht von der ab, sondern vom Zufall.
Gendrift ist ungerichtet und unabhängig von Vor- oder Nachteilen eines Allels. In großen Populationen gleichen sich die Zufallsschwankungen weitgehend aus, in kleinen nicht; ein Allel mit 100 % ist fixiert, eines mit 0 % verloren.
Gendrift ist das Gegenstück zur Selektion: Sie hängt nicht davon ab, ob ein Allel Vorteile bringt.
Denken Sie an Münzwürfe: Bei wenigen Würfen weicht das Ergebnis stark von 50 : 50 ab.
A7
Wo der Genfluss abbricht
AFB IOrdnen Sie jeden Fall der Stufe zu, an der die Fortpflanzung zwischen den beiden Formen scheitert.
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).
1vor der Paarung
2bei Paarung oder Befruchtung
3nach der Zygotenbildung
Gesang, Entwicklungszyklus und Lebensraum verhindern schon das Zusammentreffen (ethologisch, zeitlich, ökologisch). Blütenbau und Eihülle verhindern Bestäubung bzw. Befruchtung (mechanisch, gametisch) — beide präzygotisch. Absterbende Embryonen und unfruchtbare Hybride sind postzygotische Barrieren.
Präzygotisch heißt: Es entsteht gar keine Zygote.
Bei Frosch-Embryonen und Hybriden hat die Befruchtung bereits stattgefunden.
A8
Eine Definition bauen
AFB IFormulieren Sie die Definition des populationsgenetischen Artbegriffs aus den passenden Bausteinen. Zwei Bausteine gehören nicht dazu.
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.
Maßstab ist die Fortpflanzungsgemeinschaft unter natürlichen Bedingungen mit fruchtbaren Nachkommen — ein gemeinsamer Genpool. Die Übereinstimmung im Körperbau gehört zum morphologischen Artbegriff; Kreuzungen im Zoo sind keine natürlichen Bedingungen.
Der populationsgenetische Artbegriff stellt die Fortpflanzung in den Mittelpunkt, nicht das Aussehen.
Beginnen Sie mit „Eine Art ist die Gesamtheit der Populationen,“ und enden Sie mit den Nachkommen.
A9
Kohlweißling und Senföle
AFB IKreuzblütler wie Kohl enthalten Senfölglykoside, die viele Insekten abschrecken; die Raupen des Kohlweißlings fressen sie trotzdem. Beschreiben Sie eine mögliche Koevolution, 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.
1Kreuzblütler mit Senfölglykosiden werden seltener gefressen und haben mehr Nachkommen; die Abwehrstoffe werden in der Population häufig.
2In einer Falterpopulation tragen einzelne Raupen durch zufällige Mutation ein Enzym, das die Gifte unschädlich macht.
3Diese Raupen finden auf Kreuzblütlern kaum Nahrungskonkurrenz, überleben häufiger und werden zu Faltern mit mehr Nachkommen.
4Das Allel für das Entgiftungsenzym wird in der Falterpopulation häufiger.
5Nun haben Pflanzen mit zusätzlichen, anders gebauten Abwehrstoffen einen Vorteil — die Selektion beginnt von Neuem.
Zuerst wirkt die Abwehr der Pflanze als Selektionsfaktor auf die Insekten, dann der angepasste Falter auf die Pflanze. Neue Allele entstehen zufällig; die Selektion wirkt über den Fortpflanzungserfolg — in beiden Arten, wechselseitig.
Am Anfang steht die Abwehr der Pflanze, die auf alle Insekten wirkt.
Mutation → Vorteil → mehr Nachkommen → Allel häufiger: Diese Kette durchläuft zuerst der Falter.
A10
Verhalten erklären
AFB IGeben Sie für jede Aussage an, ob sie zutrifft.
6 Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann starten Sie die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Proximat = wie (Mechanismus), ultimat = warum (Fitness). Nettonutzen = Nutzen − Kosten; Verwandtenhilfe setzt sich durch, wenn r · N > K.
Proximat fragt nach dem „Wie“, ultimat nach dem „Warum“.
Bei Vollgeschwistern ist im Mittel die Hälfte der Allele herkunftsgleich.