10. Evolution

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10 Evolution Aufgaben zum Biobuch 10. Evolution 10.1 Mechanismen der Evolution Aufgabe 10.1‐1: Erörtern Sie, welche Auswirkungen Sie erwarten, wenn jeweils eine der vier Vorausset‐
zungen für Evolution nicht erfüllt ist. Aufgabe 10.1‐2: Die Allele in der Abbildung zeigen eine intermediäre Vererbung. Erläutern Sie, ob es die erwarteten Werte des Hardy‐Weinberg‐Gleichgewichts beeinflussen würde, wenn das a‐
Allel rezessiv wäre. Begründen Sie, ob das die Schlussfolgerung ändern würde. Aufgabe 10.1‐3: Stellen Sie sich eine Katzenart vor, bei der zwei genetisch bedingte Weibchenvarianten vorkommen: Die eine Variante lebt nicht sehr lange, zieht aber bis zu einem Alter von 4 Ws/Sy/Zö 14.04.2011 1 10 Evolution Aufgaben zum Biobuch Jahren 6 Junge auf, während die andere deutlich länger lebt und bis zu einem Alter von 8 Jahren 8 Junge aufzieht. Sonst unterscheiden die beiden Varianten sich nicht. Begrün‐
den Sie, welche Strategie sich langfristig durchsetzt. Aufgabe 10.1‐4: Erläutern Sie, wer oder was „entscheidet", ob eine Mutation positiv oder negativ ist. Legen Sie dar, ob die gleiche Mutation mal positiv, mal negativ sein kann. Aufgabe 10.1‐5: Nehmen Sie eine s‐förmige Fitnessfunktion an und machen Sie Vorhersagen für die Konsequenzen. Aufgabe 10.1‐6: Beschreiben Sie mit eigenen Worten, wie die natürliche Selektion „blind" sein soll für zukünftige Anforderungen. Aufgabe 10.1‐7: In einem Kölner Karnevalslied heisst es (übersetzt): „Wir kleben am Leben." Wenn Leute Geburtstagsgrüsse übersenden, dann wünschen sie Gesundheit und ein langes Leben. Alle Menschen wünschen sich ein möglichst langes Leben und reagieren zunächst mit Unverständnis, wenn sie hören, dass es Tierarten gibt, bei denen sich die Männchen schon während der Paarung vom Weibchen fressen lassen, anstatt zu fliehen. Berühmt und berüchtigt für dieses Verhalten sind einige Insekten aus der Gruppe der Gottesanbe‐
terinnen und Spinnen aus der Verwandtschaftsgruppe der Schwarzen Witwen, die durch dieses Verhalten ihren Namen erhielten. Versteht man aber erst einmal, dass aus der Sicht der Evolution ausschliesslich der Lebensfortpflanzungserfolg zählt, dann wird das Verhalten dieser Männchen verständlich. Männchen dieser Arten finden normalerweise nur eine Partnerin im Leben, mit der sie sich auch nur ein einziges Mal paaren. Die Grafik zeigt Untersuchungsergebnisse zum Verhalten der Schwarzen Witwe (Latrodectus has‐
selti). a. Werten Sie Abb. 2 aus und stellen Sie einen Zusammenhang zwischen Paarungshäu‐
figkeit der Männchen und ihrem Fortpflanzungserfolg her. b. Vergleichen Sie die Fortpflanzung dieser Tiere mit der von Affen und begründen Sie, warum die Evolution bei den Affen Langlebigkeit „bevorzugte". Ws/Sy/Zö 14.04.2011 2 10 Evolution Aufgaben zum Biobuch Aufgabe 10.1‐8: Religiosität zu empfinden, ist ein Merkmal des Menschen, das vermutlich im Zusam‐
menhang mit seiner Intelligenz entstanden ist. Erläutern Sie, welche Bedingungen erfüllt sein müssen, damit dieses Merkmal von der natürlichen Selektion gefördert wird. Aufgabe 10.1‐9: Kleine Populationen verlieren durch Gendrift schneller an genetischer Vielfalt als grosse. Wenn Sie das folgende Material durcharbeiten, werden Sie sehen, dass diese Erkenntnis wichtig beim Management von Tierpopulationen ist. Zoos haben es sich zur Aufgabe gemacht, gefährdete Wildtierarten so in Menschenhand zu züchten und zu vermehren, dass sie ihre genetische Variabilität erhalten und später wieder in der Natur ausgewildert werden können. Die folgenden Grafiken geben Ihnen Informationen über die genetische Vielfalt in kleinen Tiergruppen, die man der Natur entnimmt, sowie über den Verlust die‐
ser genetischen Vielfalt innerhalb unterschiedlich grosser Tiergruppen über mehrere Generationen. Einzelne Zoos können aus Platzgründen meist nur wenige Tiere einer Art halten. a. Fassen Sie die in den Grafiken enthaltenen Sachverhalte zusammen. b. Erörtern Sie Probleme, die sich daraus für Erhaltungszuchten in Zoos ergeben. c. Entwickeln Sie Vorschläge, wie die Zoos den Verlusten an genetischer Vielfalt ent‐
gegenwirken können. Aufgabe 10.1‐10: Erläutern Sie den Begriff Evolution in eigenen Worten. Aufgabe 10.1‐11: Stellen Sie sich vor sie wollten die europäischen Zoopopulationen von Schneeleoparden vor der genetischen Verarmung durch genetische Drift schützen. Erläutern Sie Ihr Vor‐
gehen. Aufgabe 10.1‐12 Mithilfe statistischer Berechnungen kamen die Forscher HARDY und WEINBERG zu ihrer Regel: Die Allelfrequenzen im Genpool bzw. die relativen Häufigkeiten der Genotypen in einer Population bleiben über Generationen konstant. Die beiden Wissenschaftler er‐
kannten aber auch, dass ihre mathematisch statistisch berechnete Regel nur unter fol‐
genden Voraussetzungen gültig ist: Ws/Sy/Zö 14.04.2011 3 10 Evolution Aufgaben zum Biobuch 1. Es dürfen keine Mutationen auftreten. 2. Der Fortpflanzungserfolg aller Individuen muss gleich sein (keine Selektion). 3. Die Population muss gross sein, damit statistische Ergebnisse herauskommen. 4. Es dürfen keine Tiere ein‐ beziehungsweise auswandern. 5. Bei der Fortpflanzung findet keine gezielte Partnerwahl statt. Es gibt Lebewesen, die lange Zeiträume nahezu unverändert überdauert haben, wie zum Beispiel der Quastenflosser (Latimeria), der nahezu 350 Millionen Jahre kaum Verände‐
rungen durch Evolution erfuhr. Quastenflosser leben in 100‐400m Wassertiefe in Mee‐
reshöhlen. Derartige Tiere nennt man „lebende Fossilien“ Ein anderes Beispiel ist der Pfeilschwanz (Limulus) in den flachen Küstengewässern der Ostküste der USA. a. Überprüfen Sie, inwieweit die angenommenen Voraussetzungen für die Hardy‐
Weinberg‐Regel in der Natur gegeben sind und ob sich einige Forderungen wider‐
sprechen. b. Erläutern Sie, welche Aussage gilt, wenn die Voraussetzungen für Hardy‐Weinberg nicht erfüllt sind. c. Erläutern Sie, welche Eigenschaften Lebensräume besitzen müssen, in denen sich urtümliche Lebewesen wie der Quastenflosser erhalten können. Aufgabe 10.1‐13 Ein Problem für die Entwicklung der Evolutionstheorie war, dass man lange Zeit keine Vorstellung davon hatte, wie alt die Erde sein könnte. Allen mit diesem Problem be‐
schäftigten Zeitgenossen war klar, dass sich Lebewesen von Generation zu Generation nur wenig veränderten. Grosse Veränderungen setzten deshalb lange Zeiträume voraus. Dieser Annahme stand zunächst im 18. und 19. Jahrhundert die christlich geprägte, vor‐
herrschende Lehrmeinung entgegen. Der irische Bischof JAMES USSHER (1581‐1656) hatte schon im 17. Jahrhundert mit JOHN LIGHTFOOT auf der Grundlage der Auswertung von Bibeltexten den Ussher‐
Lightfoot‐Kalender erstellt. Nach ihren Berechnungen wurde die Erde am 23. Oktober 4004 vor Christus erschaffen. Erste Zweifel an diesen Ideen kamen im 18. Jahrhundert auf. Sehr frühe Experimente und Beobachtungen, die zu einer Berechnung eines länge‐
ren Erdalters führten, wurden von GEORGES LOUIS MARIE LECLERC, COMTE DE BUF‐
FON (1707‐1788) und CHARLES LEYELL (1797‐1875) durchgeführt. BUFFON liess Eisen‐
kugeln in verschiedenen Grössen herstellen und diese fast bis zum Schmelzpunkt erhit‐
Ws/Sy/Zö 14.04.2011 4 10 Evolution Aufgaben zum Biobuch zen. Danach liess er sie in einer kühlen Umgebung auf Raumtemperatur abkühlen. Das Abkühlen dauerte umso länger, je grösser diese Kugeln waren. Aus diesen Werten be‐
rechnete er, wie lange eine glühende Kugel von der Grösse der Erde gebraucht hätte, um abzukühlen. Die stärksten Argumente für ein höheres Alter der Erde kamen jedoch von Wissenschaft‐
lern, die sich mit geologischen Prozessen beschäftigten, wie z.B. CHARLES LEYELL. Als CHARLES DARWIN (1809‐1882) am 5. Februar 1835 an der Westküste Südamerikas nach einem starken Erdbeben nachweisen konnte, dass die Landmasse mehr als 3 m höher aus dem Meer ragte als vorher, war er von LEYELLS Überlegungen überzeugt. a. Erläutern Sie auf der Grundlage von Oberflächen‐Volumen‐Beziehungen, warum die grösseren Kugeln langsamer abkühlten. V 
4
*  * r 3 ; O  4 *  * r 2 3
b. Informieren Sie sich über den Begriff „Aktualitätshypothese" bzw. „Aktualismus" und stellen Sie einen Bezug zu den Methoden von BUFFON und LEYELL her. Aufgabe 10.1‐14: Flüge zum Mars und zum Mond, Flugzeuge, Internet, Computer, Fernsehen, Laserstrah‐
len, Telefone und MP3‐Player, aber auch die Relativitätstheorie und die Evolutionstheo‐
rie; nichts hat unsere Welt und unser Weltbild so beeinflusst wie die Naturwissenschaf‐
ten. Worin ist dieser Erfolg begründet? Um dies zu verstehen, muss man die Spielregeln kennen, nach denen die Naturwissenschaften handeln. Diese sind im Folgenden aufge‐
listet. Ws/Sy/Zö 14.04.2011 5 10 Evolution Aufgaben zum Biobuch a. Beschreiben Sie, welche Konsequenzen es hätte, wenn die Naturwissenschaften übernatürliche Kräfte und Einwirkungen allmächtiger Götter als Erklärungen akzep‐
tieren würden. b. Entwerfen Sie eine Rede, die Sie vor einem amerikanischen Richter halten würden, der entschieden hat, dass die biblische Schöpfungsgeschichte als gleichwertig neben der Evolutionstheorie im Biologieunterricht gelehrt werden soll. 10.2 Konsequenzen der Evolution Aufgabe 10.2‐1: Auch in unserem Alltag hindern Tradeoffs uns daran, „alles zu haben". Geben Sie Bei‐
spiele aus Ihrem Leben. Konzentrieren Sie sich dabei auf ein Budget in einer bestimmten Währung, z.B. Stunden, Joule oder Euro. Aufgabe 10.2‐2: Welche der folgenden Aussagen ist keine Beobachtung oder Schlussfolgerung, auf der die natürliche Selektion basiert? a. Unter Individuen einer Population gibt es eine genetische Variabilität. b. Schlecht angepasste Individuen produzieren niemals Nachkommen. c. Arten produzieren mehr Nachkommen, als es die Tragfähigkeit ihres Lebensraumes erlaubt. d. Individuen, deren Merkmale am besten an den jeweiligen Lebensraum angepasst sind, haben in der Regel mehr Nachkommen als solche mit weniger adaptiven Merkmalen. e. Meist überlebt nur ein Bruchteil der Nachkommenschaft eines Individuums. Aufgabe 10.2‐3: Im 18. und 19. Jahrhundert war man im christlichen Europa fest davon überzeugt, dass „Gottes Schöpfung" vollkommen sei. Heute wissen wir, dass die Evolution keine perfek‐
ten Organismen hervorbringen kann, sondern Wesen, die einer Fülle von Anforderungen genügen müssen. Da diese Anforderungen sich teilweise widersprechen, können Ange‐
passtheiten nur Kompromisse darstellen. Dies ist besonders gut an Meeresvögeln wie den Alken erkennbar, die ganz unterschiedlich gross sind. Zu den Alken zählen z.B. der kleine Krabbentaucher, die etwas grössere Trottellumme und der ausgestorbene Riesenalk, der nicht fliegen konnte. Alken treiben beim Tauchen ihren Körper mit den Flügeln an. Für diesen „Flug" unter Wasser sollten die Flügel mög‐
lichst klein sein. Für den Flug in der Luft braucht der Vogel jedoch möglichst grosse Flü‐
gelflächen. Ausserdem sollte für das Tauchen der Körper möglichst schwer sein und für das Fliegen möglichst leicht. Abb. 2 zeigt Ihnen die Flügelflächenbelastungen für die drei Vogelarten. Ws/Sy/Zö 14.04.2011 6 10 Evolution Aufgaben zum Biobuch a. Beschreiben Sie auf der Grundlage von Überlegungen zu Volumen‐, Massen‐ und Flächenveränderungen, warum die Flügelflächenbelastung bei Grössenzunahme ei‐
ner Tierart zunehmen muss. b. Erläutern Sie die Aussage, dass Vögel, die fliegen und tauchen können, in ihren An‐
gepasstheiten Kompromisse entwickeln mussten. Aufgabe 10.2‐4: Entwerfen Sie ein Experiment, mit dem Sie zeigen können, dass die durchschnittliche Lebensdauer einer Labormaus für die Haltungsbedingungen optimiert ist. Aufgabe 10.2‐5: Mit Waldsalamander‐Attrappen wurden Versuche mit freilebenden Grauhähern durch‐
geführt. Man legte an einem Waldrand jeweils 50 Plastikattrappen von Salamandern aus, die einfarbig waren oder einen farbigen Rückenstreifen besassen. Auf der Bauchseite befestigte man eine Nuss als Belohnung für das Suchen der Attrappe. Abends hat man ausgezählt, wie viele Nüsse von den verschiedenen Attrappentypen fehlten. Das Fehlen der Nuss hat man dann als Erbeutung des Salamanders gewertet. Abb. 2 beschreibt die vorgegebenen Attrappenhäufigkeiten und das abendliche Ergeb‐
nis. Das ist ein Beispiel für das Basiskonzept Variabilität und Angepassheit. Ws/Sy/Zö 14.04.2011 7 10 Evolution Aufgaben zum Biobuch a. Beschreiben Sie den durch die Grafik dargestellten Sachverhalt. b. Erläutern Sie, welche Rolle Lernen, Suchbilder und Kosten‐Nutzen‐Aspekte bei der Futtersuche spielen. c. Begründen Sie, warum es nicht zum Aussterben einer Salamanderform kommen kann. Aufgabe 10.2‐6: Belegen Sie mit einem Beispiel aus Ihrer unmittelbaren Umgebung, dass eine Merkmals‐
ausprägung einen Vorteil hat, wenn sie selten ist und diesen Vorteil verliert, wenn sie häufiger wird. Aufgabe 10.2‐7: ANDERS MÖLLER führte umfangreiche Untersuchungen an Rauchschwalben durch, deren Männchen in der Balz den Weibchen auffällig ihre langen Schwanzfedern präsen‐
tieren. Diese Schwalben sind häufig von Milben parasitiert. Männchen mit starkem Pa‐
rasitenbefall sind nur schlecht in der Lage, lange Schwanzfedern auszubilden. Milben‐
befall führt zusätzlich zu starken Verlusten unter den Jungvögeln im Nest. Rauch‐
schwalben sind monogam und die Männchen helfen beim Füttern der Jungvögel. MÖL‐
LER untersuchte sowohl den Zusammenhang zwischen Schwanzlänge und Balzerfolg als auch denjenigen zwischen Schwanzlänge und Erfolg beim Beutefang. Für diese Ex‐
perimente fing er Rauchschwalbenmännchen ein und veränderte künstlich ihre Schwanzlängen. Er schnitt bei einem Teil der Männchen ein Stück aus den Federn her‐
aus und klebte das Ende wieder an (Verkürzung). Das herausgeschnittene Stück klebte er bei anderen Männchen ein und verlängerte so deren Schwänze (Verlängerung). Bei der Kontrollgruppe 1 setzte er das herausgeschnittene Stück an derselben Stelle wieder ein, und die Männchen der Kontrollgruppe 2 fing er ein und liess sie unverändert wieder frei. Alle Tiere liess er nach der Behandlung frei und beobachtete sie danach. Ws/Sy/Zö 14.04.2011 8 10 Evolution Aufgaben zum Biobuch a. Fassen Sie die Versuchsmethoden kurz zusammen und erläutern Sie die Notwendig‐
keit der Kontrollgruppen beim Experimentieren. b. Erläutern Sie, welchen Vorteil die Weibchen haben, wenn sie den Partner nach der Schwanzfederlänge auswählen. c. Werten Sie die Gesamtinformation aus und belegen Sie daran, dass auf die Männ‐
chen zwei widersprüchliche Selektionsfaktoren wirken. Aufgabe 10.2‐8: Beschreiben Sie Merkmale von Blütenpflanzen und Bestäubern, die womöglich durch Koevolution entstanden sind. Aufgabe 10.2‐9: In welchem Masse entziehen sich Menschen, die in einer Industriegesellschaft leben der natürlichen Selektion? Begründen Sie Ihre Antwort. Aufgabe 10.2‐10: Die natürliche Selektion fördert in gewissem Mass die Selbstsucht (Maximierung der eigenen biologischen Fitness). Erklären Sie, wie dies durch Selektion auf anderen Orga‐
nisationsebenen im Gleichgewicht gehalten wird. Aufgabe 10.2‐11: Erörtern Sie, unter welchen Bedingungen die Asexualität besonders erfolgversprechend sein könnte. Aufgabe 10.2‐12: Manchmal spielen sich in den Gruppen der Hanuman‐Languren in Rajasthan in Indien dra‐
matische Szenen ab. Wenn ein neues Männchen eine Gruppe von Weibchen übernimmt, weil es den vorherigen Haremshalter besiegt hat, kommt es zur Tötung vieler Jungtiere, lnfantizid genannt. In 95% der beobachteten Fälle war si‐
cher, dass das tötende Männchen nicht der Va‐
ter der getöteten Jungtiere war. Mütter, die ihr Junges verlieren, sind bald wieder paarungsbereit. Bei ungestörter Jungenaufzucht be‐
trägt der Geburtenabstand 15.6 Monate, bei lnfantizid etwa 12.4. Junge Weibchen wer‐
den mit rund 36 Monaten zum ersten Mal trächtig. Neue Männchen bleiben in 40% der Fälle länger als 3 Jahre Haremshalter. Ws/Sy/Zö 14.04.2011 9 10 Evolution Aufgaben zum Biobuch a. Fassen Sie die Informationen aus Text und Grafik zusammen. b. Begründen Sie, dass Infantizid für den neuen Haremshalter fitnesserhöhend ist. c. Erläutern Sie, warum es aus evolutionsbiologischer Sicht richtig ist, wenn die Weib‐
chen sich kurz nach dem Verlust ihrer Jungen mit dem neuen Männchen paaren, an‐
statt sich „dem Mörder ihrer Kinder" zu verweigern. Aufgabe 10.2‐13: Diskutieren Sie zusammen mit anderen Schülern, welche Merkmale vom einen Ge‐
schlecht beim anderen Geschlecht als attraktiv eingestuft werden. Gibt es Unterschiede zwischen den Auswahlkriterien von jungen Frauen und Männern? 10.3 Entstehung der Arten Aufgabe 10.3‐1: Listen Sie Kriterien auf, nach denen sich Individuen in Arten gruppieren lassen. Aufgabe 10.3‐2: Viele Tier‐ und Pflanzenarten sind in Europa aus dem Süden in Richtung Norden einge‐
wandert. Begründen Sie. Aufgabe 10.3‐3: Welche der folgenden Beobachtungen half Darwin, sein Konzept zur Abstam‐
mungstheorie zu formulieren? a. Die Artenvielfalt nimmt mit zunehmendem Abstand vom Äquator ab. b. Auf Inseln leben weniger Arten als auf dem nächstgelegenen Festland. c. Man kann Vogelarten auf Inseln finden, die weiter vom Festland entfernt liegen als es der maximale Flugradius eines Vogelindividuums zulässt. d. Fossile und rezente Pflanzenarten unterschiedlicher Lebensräume Südamerikas wei‐
sen eine grössere Ähnlichkeit untereinander auf als Taxa der gleichen Lebensräume verschiedener Kontinente. e. Erdbeben beeinflussen die Evolution von Artengruppen, da sie zu einem Massenaus‐
sterben führen können. Aufgabe 10.3‐4: Beschreiben Sie, wie Genfluss, genetische Drift und natürliche Selektion die Makievolu‐
tion beeinflussen können. Aufgabe 10.3‐5: Nehmen Sie Stellung dazu, wie „frei" Evolution ist, wenn Arten unabhängig voneinander (an anderen Orten) zu den gleichen ökologischen Lösungen und analogen Körperformen kommen. Ws/Sy/Zö 711
14.04.2011 10 10 Evolution Aufgaben zum Biobuch Aufgabe 10.3‐6: Erläutern Sie, worauf Netzwerk‐Evolution beruht. Aufgabe 10.3‐7: Legen Sie dar, ob beim Menschen heute Artbildung stattfinden kann. Nennen Sie zwei Bedingungen, unter denen dies möglich wäre. Aufgabe 10.3‐8: Im Staat New York, in der Nähe von Ithaka, gibt es acht verschiedene Froschlurche, die ‐ wie Sie wissen ‐ ihre Eier und Spermien ins Wasser ablegen müssen (äussere Befruch‐
tung). Für die meisten der in Abb.1 genannten Arten reicht ein beliebiges Gewässer, nur die Wasserpfeifer sind auf Waldweiher angewiesen, Leopardfrösche laichen in Moorge‐
wässern, Sumpffrösche in Bächen und Teichen und für Amerikanische Kröten reichen Gräben oder sogar Pfützen. Langjährige Aufzeichnungen deckten auf, dass die meisten Arten ein enges Zeitfenster für die Paarungen nutzen. Neben diesen jahreszeitlichen Un‐
terschieden sehen die verschiedenen Arten auch unterschiedlich aus und haben ver‐
schiedene Balzrituale und Paarungsrufe. a. Fassen Sie die Aussagen von Text und Grafik zusammen und ordnen Sie dem Sach‐
verhalt verschiedene Isolationsmechanismen zu. b. Begründen Sie, warum die abgebildete Form der Isolation bei Arten mit äusserer Be‐
fruchtung besonders effektiv ist. Aufgabe 10.3‐9: Kleiber sind etwa meisengrosse Vögel, die kletternd ihre tierische Nahrung aus Ritzen und Spalten von Baumrinde heraussuchen, aber auch Pflanzensamen fressen. Während der letzten Eiszeit haben sich aus einer Ursprungsart zwei neue Arten (Sitta neumayer und Sitta tephronota) entwickelt. Diese haben nach der Eiszeit ihre Verbreitungsgebiete ausgeweitet und kommen heute in einem Überlappungsgebiet nebeneinander vor. Von beiden Arten hat man in verschiedenen Teilbereichen ihrer jeweiligen Gebiete sowohl das Aussehen als auch die dort vorherrschende Schnabellänge genauer untersucht. Wenn Sie das folgende Material auswerten, werden Sie erkennen, welche Folgen das Aufeinandertreffen nahe verwandter, neu entstandener Arten haben kann. Ws/Sy/Zö 14.04.2011 11 10 Evolution Aufgaben zum Biobuch a. Vergleichen Sie das Aussehen der Kleiber in den verschiedenen Verbreitungsgebie‐
ten. b. Erörtern Sie mögliche Selektionsfaktoren, die zu den beobachteten Unterschieden im Überlappungsbereich geführt haben könnten. Aufgabe 10.3‐10: Den heute noch in Australien lebenden Lungenfisch (Neoceratodus forsteri) zählt man zu den „lebenden Fossilien", da Vorfahren mit einigen seiner typischen Merkmale schon vor 395 Millionen Jahren im jüngeren Devon lebten. Im Laufe der folgenden Millionen Jahre wurden deren Nachfahren den heutigen Lungenfischen immer ähnlicher. Da inzwischen eine Fülle fossiler Zwischenformen aus verschiedenen Zeiten bekannt ist, lässt sich die Entwicklungsgeschwindigkeit analysieren, indem man nur auszählt, wie viele der heute beim Lungenfisch vorhandenen Merkmale schon bei unterschiedlich alten Vorfahren vorhanden waren. Dabei muss man sich natürlich auf die fossil nachweisbaren Merkmale beschränken. Die Entwicklung von Lungen versetzte die Tiere in die Lage, in periodisch sauerstoffarmen Gewässern zu überleben. Das folgende Material zeigt Ihnen den mo‐
dernen Lungenfisch, einige ausgestorbene Vorfahren und die in der Evolution entstan‐
denen Veränderungen. Ws/Sy/Zö 14.04.2011 12 10 Evolution Aufgaben zum Biobuch a. Formulieren Sie die Sachverhalte, die durch die Kurven a und b beschrieben werden. b. Erläutern Sie, warum die Evolutionsgeschwindigkeit sich verändert haben könnte. Aufgabe 10.3‐11: Stechmücken, die gegen das Pestizid DDT resistent sind, traten erstmals 1959 in Indien auf, sind aber inzwischen auf der ganzen Welt verbreitet. (a) Stellen Sie die Daten in der Tabelle unten grafisch dar. (b) Stellen Sie anhand der Kurve eine Hypothese auf, die er‐
klärt, warum der Prozentsatz der DDT‐resistenten Stechmücken so rasch ansteigt. (c) Schlagen Sie eine Erklärung für die weltweite Ausbreitung der DDT‐Resistenz vor. Monate Prozentsatz DDT‐resistenter Mücken* 0 4 Prozent 8 45 Prozent 12 77 Prozent * Stechmücken galten als resistent, wenn sie eine Stunde nach Verabreichung einer vierprozentigen Dosis DDT noch nicht tot waren. Quelle: C. E Curtis et al., Selection for and against insecticide resistance and possible methods inhibiting the evolution of resistance in mosquitoes. Ecological Entomology 3: 273‐287 (1978). Aufgabe 10.3‐12: Population 1 enthält 40 Individuen, die alle den Genotyp A1A1 aufweisen, und Popula‐
tion 2 verfügt über 25 Individuen, die alle den Genotyp A2A2 besitzen. Nehmen Sie an, dass diese Populationen weit voneinander entfernt vorkommen und ihre Lebensräume jedoch sehr ähnlich sind. Die beobachtete genetische Variabilität ist, wenn man von der Datenlage ausgeht, wahrscheinlich eine Folge von … a. …genetischer Drift. b. …Genfluss. c. …disruptiver Selektion. Ws/Sy/Zö 14.04.2011 13 10 Evolution Aufgaben zum Biobuch d. …qualitativer genetischer Variabilität. e. …gerichteter Selektion. Aufgabe 10.3‐13: Die natürliche Selektion verändert die Allelfrequenz, da einige __________ überleben und sich erfolgreicher fortpflanzen als andere. a. Allele b. Genorte c. Genpools d. Arten e. Individuen Aufgabe 10.3‐14: Keine zwei Menschen sind genetisch identisch, mit Ausnahme von eineiigen Zwillingen. Der Hauptgrund für genetische Variabilität der Menschen ist/sind … a. …neue Mutationen, die in der vorangegangenen Generation aufgetreten sind. b. …die Neumischung von Allelen bei der sexuellen Fortpflanzung. c. …eine Gendrift aufgrund geringer Populationsgrösse. d. …geografische Variabilität innerhalb der Population. e. …Umwelteinflüsse. Aufgabe 10.3‐15: Haussperlinge (Passer domesticus) mit einer durchschnittlichen Flügelspannweite über‐
leben starke Stürme besser als solche mit längeren oder kürzeren Flügeln; das ist ein Beispiel für… a. …den genetischen Flaschenhals. b. …stabilisierende Selektion. c. …frequenzabhängige Selektion. d. …neutrale Variabilität. e. …disruptive Selektion. Aufgabe 10.3‐16: Die grösste Einheit, bei der es leicht zu einem Genfluss kommen kann, ist ein/eine… a. …Population. b. …Art. c. …Gattung. d. …Hybrid. e. …Stamm. Aufgabe 10.3‐17: In Vogelbestimmungsbüchern wurden der Kronenlaubsänger (Dendroica coronata) und der Audubon‐Laubsänger (Dendroica auduboni) früher als eigenständige Arten geführt. In neuerer Zeit werden diese Taxa jedoch als östliche und westliche Unterart einer einzi‐
gen Art angesehen (Dendroica coronata coronata und D. c. auduboni). Welche der folgen‐
den Beobachtungen wäre, falls sie zuträfe, ein Grund für diese systematische Einord‐
nung? Ws/Sy/Zö 14.04.2011 14 10 Evolution Aufgaben zum Biobuch a. Die beiden Unterarten kreuzen sich in der Natur häufig, und ihre Nachkommen ha‐
ben gute Überlebens‐ und Fortpflanzungschancen. b. Die beiden Unterarten leben im selben Habitat. c. Die beiden Unterarten haben viele Gene gemeinsam. d. Die beiden Unterarten ernähren sich ähnlich. e. Die beiden Unterarten sind sehr ähnlich gefärbt. Aufgabe 10.3‐18: Männchen verschiedener Taufliegenarten (Drosophila), die im selben Gebiet von Hawaii leben, haben unterschiedliche Balzrituale ausgebildet, bei denen sie mit anderen Männ‐
chen derselben Art kämpfen und Weibchen durch bestimmte Bewegungsmuster anzulo‐
cken versuchen. Welchen Typ eines Isolationsmechanismus stellt dies dar? a. Habitatisolation b. zeitliche Isolation c. Verhaltensisolation d. gametische Isolation e. postzygotische Barriere Aufgabe 10.3‐19: Welcher der folgenden Faktoren trägt nicht zur allopatrischen Artbildung bei? a. Eine Population wird geografisch von der Elternpopulation getrennt. b. Die abgetrennte Population ist klein und es kommt zur genetischen Drift. c. Die separierte Population ist anderen Selektionsdrucken ausgesetzt als die Eltern‐
population. d. Unterschiedliche Mutationen beginnen die Genpools der beiden Population zu ver‐
ändern. e. Der Genfluss zwischen den beiden Populationen ist gross. Aufgabe 10.3‐20: Pflanzenart A hat eine Diploidzahl von 12, Pflanzenart B von 16. Über Allopolyploidisie‐
rung von A und B entsteht eine neue Art C. Die Diploidzahl dieser Art C ist Wahrschein‐
lich… a. …12. b. …14. c. …16. d. …28. e. ….58. Aufgabe 10.3‐21: Dem Modell des unterbrochenen Gleichgewichts zufolge … a. …ist die natürliche Selektion als Evolutionsmechanismus unbedeutend. b. …werden sich die meisten existierenden Arten im Lauf der Zeit allmählich in neue Arten aufspalten. Ws/Sy/Zö 14.04.2011 15 10 Evolution Aufgaben zum Biobuch c. …akkumulieren die meisten Arten ihre spezifischen Merkmale relativ rasch nach ih‐
rem Entstehen und verändern sich dann für den Rest ihrer Existenz also nur noch wenig. d. …tritt der grösste Teil der Evolution bei sympatrischen Arten auf. e. ….geht Speziation gewöhnlich auf eine einzelne Mutation zurück. Aufgabe 10.3‐22: Im Kapitel 10.3 haben Sie gelesen, dass Saatweizen (Tritict aestivum) ein Allohexaploid ist und zwei Chromosomensätze von jeder seiner drei verschiedenen Elternarten auf‐
weist. Genetische Analysen sprechen dafür, dass drei Arten Chromosomensätze zur Bil‐
dung von T. aestivum geliefert haben. Die Befunde sprechen auch dafür, dass das erste Polyploidieereignis eine spontane Hybridisierung zwischen dem Wilden Einkorn (Triti‐
cum urartu) und einer Grasart war. Zeichnen Sie aufgrund dieser Informationen ein Dia‐
gramm, das eine mögliche Kette von Ereignissen wiedergibt, die zum allohexaploiden T. aestivum führten. 10.4 Evolution als historisches Ereignis Aufgabe 10.4‐1: Vergleichen Sie die Arbeit eines Paläontologen mit der Arbeit eines Historikers. Gibt es Ähnlichkeiten und Unterschiede im Ansatz (davon abgesehen, dass der Historiker sich im Wesentlichen nur für eine Art interessiert, den Menschen)? Aufgabe 10.4‐2: Eine der bekanntesten Datierungsmethoden für organische Reste ist die sogenannte Radiocarbon‐ oder Kohlenstoff‐14‐Methode, die den meisten Menschen aber nur na‐
mentlich bekannt ist. Wenn Sie das folgende Material durchgearbeitet haben, werden Sie die Methode genauer verstanden haben. Sie wurde in den 1940er Jahren von dem amerikanischen Chemiker und Geophysiker WILLARD F. LIBBY entwickelt. a. Beschreiben Sie die dargestellten Zusammenhänge. Ws/Sy/Zö 14.04.2011 16 10 Evolution Aufgaben zum Biobuch b. Begründen Sie, warum der 14C‐Gehalt der Atmosphäre über längere Zeit annähernd konstant bleibt. c. Zeichnen Sie eine Zerfallskurve für 14C bei einer Halbwertzeit von 5730 Jahren über 20‘000 Jahre. d. Bei lebenden Organismen kann man 15.3 Zerfallsimpulse pro Gramm Kohlenstoff und Minute messen. Die Mumie des berühmten „Ötzi" strahlt nur noch 8 Impulse aus. Berechnen Sie den Prozentwert des noch erhaltenen 14C und machen Sie mithil‐
fe der Zerfallskurve eine Aussage über das Alter der Mumie. Aufgabe 10.4‐3: Überprüfen Sie, unter welchen Bedingungen die Voraussetzungen für Evolution durch natürliche Selektion auch bei der chemischen Evolution erfüllt sind. Aufgabe 10.4‐4: Inwiefern spiegeln die Unvollkommenheiten der Organismen Evolutionsprozesse wider? Aufgabe 10.4‐5: Fassen Sie zusammen, weshalb die Ereignisse des Präkambriums unsere heutige Erde wesentlich geprägt haben. Aufgabe 10.4‐6: Bei welchem der folgenden Strukturpaare ist die Wahrscheinlichkeit am geringsten dass es sich um eine Homologie handelt? a. die Flügel einer Fledermaus und die Arme eines Menschen b. das Hämoglobin eines Pavians und das Hämoglobin eines Gorillas c. die Mitochondrien einer Pflanze und diejenigen eines Tieres d. die Flügel eines Vogels und diejenigen eines Insekts e. das Gehirn einer Katze und dasjenige eines Hundes Aufgabe 10.4‐7: Erläutern Sie, wie die Erfolge der Prokaryoten und deren unterschiedliche Lebensweisen eine notwendige Grundlage für die Entstehung der eukaryotischen Zelle bildeten. Aufgabe 10.4‐8: Begründen Sie, warum anatomische und molekulare Homologien in der Regel derselben hierarchischen Prinzip folgen. Aufgabe 10.4‐9: Legen Sie begründet dar, welche Umwelt‐ oder Populationseigenschaften eher ein Beibehalten des Körperbaus fördern und welche eher zu morphologischer Änderung füh‐
ren. Setzt Angepasstheit immer Änderung voraus? Aufgabe 10.4‐10: Wie Sie dem Kapitel 10.4 entnehmen konnten soll die moderne tierische bzw. pflanzliche Zelle aus einer Symbiose verschiedener prokaryotischer Zellformen entstanden sein. Wenn Sie die Informationen der folgenden Tabelle durcharbeiten, werden Sie Argumen‐
te für diese Hypothese finden. Ws/Sy/Zö 14.04.2011 17 10 Evolution Aufgaben zum Biobuch Stellen Sie mithilfe der Tabelle Argumente für die Endosymbiontenhypothese zusam‐
men und bereiten Sie ein kurzes Referat darüber vor. Aufgabe 10.4‐11: Die Entstehung der Vielzelligkeit ging mit der „Entstehung der Leiche" einher. Kommen‐
tieren Sie diese Aussage. Aufgabe 10.4‐12: Die Vorderextremitäten von Mensch und Fledermaus sind sich ihrer Skelettform und Struktur recht ähnlich, während die entsprechenden Knochen bei Walen morphologisch ganz anders ausgebildet und proportioniert sind. Genetische Daten sprechen jedoch da‐
für, dass sich alle drei Organismengruppen etwa zur gleichen Zeit von einem gemeinsa‐
men Vorfahren abgespalten haben. Welche der folgenden Aussagen erklärt die Datenla‐
ge am ehesten? a. Menschen und Fledermäuse haben sich durch natürliche Selektion entwickelt, Wale hingegen durch Vererbung erworbener Eigenschaften (Lamarckismus). b. Die Evolution der Vorderextremitäten war bei Menschen und Fledermäusen adaptiv, bei Walen hingegen nicht. c. Der natürliche Selektionsdruck, der in einem aquatischen Milieu wirksam ist, führte zu einer signifikanten Änderung der Anatomie der Walvorderextremitäten. d. Gene mutieren bei Walen schneller als bei Menschen und Fledermäusen. e. Wale gehören nicht zu den Säugetieren. Aufgabe 10.4‐13: Sowohl Schimpanse als auch Gorilla laufen bei der Fortbewegung auf der Rückseite der mittleren Fingerglieder. Diesen typischen Knöchelgang weist sonst keine andere Men‐
Ws/Sy/Zö 14.04.2011 18 10 Evolution Aufgaben zum Biobuch schenaffen‐ oder Primatenart auf. Prüfen Sie, ob das Ergebnis der Stammbaumanalyse aus der Abbildung unten mit diesem Merkmal verändert wird. Aufgabe 10.4‐14: Die etwa 49 Mio. Jahre alten Fledermäuse der Grube Messel bei Darmstadt waren lange Zeit die einzigen gut erhaltenen fossilen Exemplare dieser Tiergruppe. Da sie schon fast so weit entwickelt waren wie moderne Fledermäuse, liess sich nicht entscheiden, ob sich Ws/Sy/Zö 14.04.2011 19 10 Evolution Aufgaben zum Biobuch die Flugfähigkeit oder die Ultraschallortung zu‐
erst entwickelt hatte. 52 Mio. Jahre alte Funde (Onychonycteris) aus Wyoming, die man erst vor wenigen Jahren entdeckte, lösten das Problem. Im Gegensatz zu Fledermäusen orientieren sich Flughunde nicht mit Ultraschall, sondern mit den Augen. Ein Indiz für die Leistungsfähigkeit des Ohres ist die Breite des knöchernen Innen‐
ohrs. a. Vergleichen Sie die Abbildung von Onychonycteris mit der einer modernen Fleder‐
maus und stellen Sie die ursprünglichen Merkmale heraus. b. Werten Sie den Text und Abb. 3 aus. Erläutern Sie, ob sich zuerst die Flugfähigkeit oder die Echoortung entwickelte. Aufgabe 10.4‐15: Wie Sie wissen, ist die DNA Träger der Erbinformation, die durch Mutationen langsam verändert werden kann. Die Wissenschaftler SIBLEV und AHLQUIST untersuchten diese Unterschiede mithilfe der DNA‐Hybridisierung und klärten so die Verwandtschaftsver‐
hältnisse von Mensch, Bonobo, Schimpanse, Gorilla und Orang‐Utan. Sie massen die Schmelzpunktabsenkung der Hybrid‐DNA gegenüber der reinen DNA der einzelnen Ar‐
ten (TS‐Wert). Sie kamen zu den unten angegebenen Messwerten. Ein TS‐Wert von 1 bis 1.5°C ist nach Erfahrungswerten mit einem Basenunterschied von 1% gleichzusetzen. Danach konstruierten sie den unten unvollständig abgebildeten Stammbaum. Der ge‐
meinsame Vorfahre aller Arten lebte vor rund 16 Millionen Jahren (rechte Achse). Ws/Sy/Zö 14.04.2011 20 10 Evolution Aufgaben zum Biobuch a. Erläutern Sie, was auf diese Weise gemessene Werte über die Verwandtschaft bzw. den Zeitraum der getrennten Entwicklung der verglichenen Organismen aussagen. b. Ordnen Sie die Arten begründet den Stammbaumenden zu. c. Ordnen Sie mithilfe der rechten Achse (Abb. 2) den einzelnen Verzweigungspunkten konkrete Zeiträume zu. Aufgabe 10.4‐16: Fossilisierte Stomatolithen … a. …sind alle 2.7 Milliarden Jahre alt. b. …bilden sich rund um Tiefseeschlote. c. …ähneln Strukturen, die von Bakteriengemeinschaften gebildet worden sind, die man heute in einigen warmen Flachmeerbereichen findet. d. …liefern Belege dafür, dass Pflanzen gemeinsam mit Pilzen vor rund 500 Millionen Jahren das Land eroberten. e. …enthalten die ersten zweifelsfreien Fossilien von Eukaryonten und datieren 2.1 Mil‐
liarden Jahre zurück. Aufgabe 10.4‐17: Die Bildung einer Sauerstoffatmosphäre veränderte die Umweltbedingungen auf der Erde von Grund auf. Welche der folgenden Anpassungen nutzte die Präsenz von freiem Sauerstoff in den Meeren und in der Atmosphäre zu ihrem Vorteil? a. Die Evolution der Zellatmung, die den Sauerstoff dafür einsetzte, um aus orga‐
nischen Molekülen Energie zu gewinnen. b. Die Bildung von Überdauerungsstadien bei einigen Tiergruppen anaerober Habitate. c. Die Evolution von photosynthetisch aktiven Pigmenten, die die frühen Algen vor den negativen Auswirkungen des Sauerstoffs bewahrten. Ws/Sy/Zö 14.04.2011 21 10 Evolution Aufgaben zum Biobuch d. Die Evolution von Chloroplasten, nachdem sich frühe Protisten photosynthetisch ak‐
tive Cyanobakterien inkorporiert hatten. e. Die Evolution von vielzelligen eukaryotischen Kolonien aus Prokaryonten‐
Gemeinschaften. Aufgabe 10.4‐18: Wählen Sie den Faktor aus, der am ehesten dafür verantwortlich ist, dass sich die Fauna und Flora von Indien so stark von der Tier‐ und Pflanzenwelt im nahegelegenen Süd‐
ostasien unterscheidet. a. Die Arten zeichnen sich durch konvergente Evolutionsprozesse aus. b. Beide Regionen haben ein ähnliches Makroklima. c. Indien ist dabei, sich geotektonisch vom übrigen Asien zu lösen. d. Die Organismenwelt Indiens wurde durch Vulkanausbrüche in früher Vorzeit vernich‐
tet. e. Indien war bis vor 55 Millionen Jahren ein eigenständiger Kontinent und stand nicht mit dem asiatischen Festland in Verbindung. Aufgabe 10.4‐19: Eine adaptive Radiation kann eine direkte Folge von vier der fünf unten aufgezählten Faktoren sein. Welcher Faktor passt nicht? a. eine nicht realisierte ökologische Nische b. genetische Drift c. Kolonisation einer geografisch isolierten Region, die geeignete Umweltbedingungen und wenig konkurrierende Arten aufweist d. evolutionäre Neuerungen e. adaptive Radiation in einer Gruppe von Organismen (zum Beispiel Pflanzen die einer anderen Organismengruppe als Nahrung dienen) Aufgabe 10.4‐20: Welcher der folgenden Schritte ist von Wissenschaftlern, die die Entstehung Lebens untersuchen, noch nicht experimentell nachvollzogen worden? a. Synthese kleiner RNA‐Polymere durch Ribosomen b. abiotische Synthese von Polypeptiden c. Bildung von molekularen Aggregaten mit selektiv permeablen Membranen d. Bildung von Protobionten, die DNA verwenden, um die Polymerisation von Amino‐
säuren zu lenken e. abiotische Synthese von organischen Molekülen Aufgabe 10.4‐21: Drei heute lebende Arten X, Y und Z haben zusammen mit den ausgestorbenen Arten U und V einen gemeinsamen Vorfahren T. Eine Gruppe, welche die Arten T, X, Y und Z um‐
fasst, bildet … a. …ein gültiges Taxon. b. …eine monophyletische Gruppe. c. …eine Innengruppe, wobei die Art U die Aussengruppe ist. Ws/Sy/Zö 14.04.2011 22 10 Evolution Aufgaben zum Biobuch d. …eine paraphyletische Gruppe. e. …eine polyphyletische Gruppe. Aufgabe 10.4‐22: Im Vergleich von Vögeln und Säugetieren ist der Besitz von vier Extremitäten … a. …ein gemeinsames ursprüngliches Merkmal. b. …ein gemeinsames abgeleitetes Merkmal. c. …ein nützliches Merkmal für die Unterscheidung zwischen Vögeln und Säugetieren. d. …eher ein Beispiel für Analogie als für Homologie. e. …ein nützliches Merkmal für die Einteilung der Vogelarten. Ws/Sy/Zö 14.04.2011 23 10 Evolution Aufgaben zum Biobuch 10.5 Evolution des Menschen Aufgabe 10.5‐1: Beurteilen Sie die Aussage: Der Mensch ist ein nackter Affe. Aufgabe 10.5‐2: Stellen Sie sich vor, Sie gehen in den Zoo und begegnen im Affenhaus hinter der Scheibe aus Panzerglas einer neuen Art. Dort stehen Wesen, die wie Sie auf zwei Beinen gehen, die Mütter tragen ihre Babys auf der Hüfte, aber bei aller Menschenähnlichkeit sehen diese Individuen trotzdem aus wie Schimpansen. So ähnlich sähe eine Begegnung mit dem frühesten bekannten Zweibeiner aus — mit Lucy. Auf die Frage, welche Faktoren zur Evolution des aufrechten Ganges führten, hat man viele Antworten entworfen. Die älteste ging von einer Entstehung in der Savanne aus, da durch die aufrechte Körperhal‐
tung ein weiterer Raum überblickt und gesichert werden konnte. DONALD JOHANSON, der Entdecker Lucys, betont aber, dass zwar viele Steppenbewohner aufrecht stehend sichern, aber keiner auf zwei Beinen flüchtet. Dagegen stamme die einzige häufiger auf‐
recht gehende Affenart aus dem Regenwald. JOHANSON erläutert die Nachteile des aufrechten Ganges für Savannenbewohner mit den folgenden Abbildungen, in denen er die von den Beinen ausgehende Kraft in einem Kräfteparallelogramm in die Anteile zer‐
legt, die den Körper aufrecht halten und die ihn vorantreiben. a. JOHANSON erkannte die besondere Langsamkeit des zweibeinigen Gehens. Be‐
gründen Sie seine Vorstellung mithilfe der Abbildungen. Ws/Sy/Zö b. Stellen Sie Argumente für und gegen eine Evolution des aufrechten Ganges in der Savanne zusammen. 14.04.2011 24 10 Evolution Aufgaben zum Biobuch Aufgabe 10.5‐3: Der moderne Mensch hat sich schnell ausgebreitet, aber einige Gebiete erst sehr spät erreicht. Wir müs‐
sen davon ausgehen, dass die aus Afrika auswandern‐
den Gruppen dunkel pig‐
mentiert waren. Die nach Amerika einwandernden Menschen dagegen waren mit grösster Wahrschein‐
lichkeit hellhäutig. Wenn sich heute bei diesen von den frühen Einwanderern abstammenden Ureinwohnern lokal unterschiedlich pigmentierte Gruppen befinden, dann können diese Färbungsunterschiede erst nach der Einwanderung in die heutigen Siedlungsgebiete entstanden sein. Die beiden Abbildungen zeigen Ihnen die weltweite Verbreitung von Pigmentierungstypen der jeweiligen Ureinwohner sowie die Auswir‐
kungen von UV‐Licht, das in tiefere Hautschichten eindringt, auf die Konzentration von Vitamin D und Folsäure. a. Nennen Sie Regelmässigkeiten, die die Verteilung der ursprünglichen Pigmentie‐
rungstypen auf der Erde beschreiben. b. „Die Intensität der Pigmentierung beim Menschen stellt einen Kompromiss dar." Begründen Sie diese Aussage mithilfe des Aufgabenmaterials. Aufgabe 10.5‐4: Sammeln Sie Daten zur Gehirngrösse von Genies und normalen Menschen. Ziehen Sie Schlussfolgerungen. Aufgabe 10.5‐5: Beurteilen Sie die Hypothese, dass der Urmensch durch ein Leben an seichten Gewäs‐
sern zum Laufen auf zwei Beinen gekommen ist. Suchen Sie nach weiteren Merkmalen des modernen Menschen, die auf eine solche Lebensweise hinweisen könnten. Aufgabe 10.5‐6: Die DNA‐Sequenzen in vielen menschlichen Genen ähneln den Sequenzen der entspre‐
chenden Gene bei Schimpansen. Die wahrscheinlichste Erklärung dafür ist, dass … a. …Menschen und Schimpansen einen gemeinsamen Vorfahren in jüngerer Vergan‐
genheit haben. Ws/Sy/Zö 14.04.2011 25 10 Evolution Aufgaben zum Biobuch b. …Menschen sich aus Schimpansen entwickelt haben. c. …Schimpansen sich aus Menschen entwickelt haben. d. …eine konvergente Evolution zu DNA‐Ähnlichkeiten geführt hat. e. …Menschen und Schimpansen nicht nahe verwandt sind. Aufgabe 10.5‐7: Auf welcher biologischen Basis beruht die Annahme, dass sämtliche menschlichen Populationen einer einzigen Art angehören? Können Sie sich ein Szenario vorstellen durch das in Zukunft eine zweite menschliche Art entstehen könnte? Aufgabe 10.5‐8: Die genetische Vielfalt des modernen Menschen ist innerhalb Afrikas höher als auf anderen Kontinenten. Erläutern Sie, welche populationsgenetischen Vorgänge dies er‐
klären könnten. Aufgabe 10.5‐9: Ähnliche Muster der Genaktivität sind ein Ausdruck genetischer Verwandtschaft. Be‐
gründen Sie diese Aussage. Aufgabe 10.5‐10: Stellen Sie Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen natürlicher Evolution und kulturel‐
ler Evolution zusammen. Aufgabe 10.5‐11: Erläutern Sie, welche Konsequenz die Behandlung von genetisch bedingten Krankhei‐
ten, an denen unsere Vorfahren noch früh gestorben sind, für die Evolution des Men‐
schen haben könnte. Aufgabe 10.5‐12: Vergleicht man evolutionäre Entwicklungen mit kulturellen Veränderungen, dann lassen sich schnell Ähnlichkeiten erkennen. Die Erschaffung völlig neuer Objekte in einem ein‐
zigen, genialen Erfindungsakt ist äusserst selten. Normalerweise werden bewährte Ge‐
räte und Objekte recht konservativ beibehalten und nur in kleinen Schritten verändert. Dann können grössere Veränderungen auch hier nur durch die Summation kleinerer Ab‐
wandlungen erreicht werden. Mit dem folgenden Bildmaterial können Sie nachvollzie‐
hen, wie sich im Laufe der Jahrhunderte aus Teilen der Helme von Ritterrüstungen (um 1600) Kinntrageriemen und schliesslich Zierbänder (1900) entwickelten. Diese Abwand‐
lungen waren z.T. von der Waffenentwicklung abhängig. Ws/Sy/Zö 14.04.2011 26 10 Evolution Aufgaben zum Biobuch a. Fassen Sie die Veränderungen der Helme beschreibend zusammen und betrachten Sie dabei auch Funktionsänderungen einzelner Elemente. b. Begründen Sie, warum technische Geräte in vielen Kulturen identisch entwickelt wurden, die religiösen Mythen sich aber stark unterscheiden. Aufgabe 10.5‐13: Experten schätzen, dass durch menschliche Aktivitäten jedes Jahr hunderte von Arten aussterben. Im Gegensatz dazu nimmt man an, dass die natürliche Aussterberate pro Jahr im Durchschnitt nur ein paar Arten fordert. Wenn wir die globale Umwelt weiterhin derart radikal verändern, vor allem durch die Zerstörung tropischer Regenwälder, aber auch der der gemässigten Breiten, und das Erdklima weiter so stark beeinträchtigen, kommt es wahrscheinlich zu einer Aussterbewelle vergleichbar mit jener am Ende der Kreidezeit. Angesichts der Tatsache, dass das Leben auf der Erde bereits fünf Massen‐
aussterben erlebt hat, sollte uns der Gedanke an ein mögliches sechstes Massenausster‐
ben beunruhigen. Welche Folgen könnte ein derartiges Massensterben für die überle‐
benden Arten haben, einschliesslich unserer eigenen Art? Ws/Sy/Zö 14.04.2011 27 
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