Lösungen zu den Kapitel 4.2 bis 4.5 File

Evolution
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Mechanismen der Evolution - Lösungen
4.2
Genetische Variabilität und wiederholte Auslese führen zu
Evolution
1. Definieren Sie den Begriff Population.
Eine Population ist eine Gruppe von Individuen, die sich miteinander fortpflanzen.
2. Was führt zur Variabilität eines Merkmals in einer Population?
Rekombination und Mutation
3. Erklären Sie, weshalb eine Population evolviert.
Rekombination und Mutation führen zur Variabilität eines Merkmals in einer Population.
Individuen mit (unter den herrschenden Umweltbedingungen) vorteilhaften Merkmalsausprägungen werden besser überleben und mehr Nachkommen hinterlassen (höhere Fitness). Dieser Auswahlprozess nennt man natürliche Selektion. Die natürliche
Selektion führt dazu, dass Allele, die zum Erfolg eines Individuums beitragen, in späteren Generationen gehäuft in der Population auftreten.
Die Folge: die Population evolviert und wird den aktuellen Umweltbedingungen angepasst.
4.3
Fortpflanzung ist das wichtigste Merkmal eines Lebewesens
„Katzenaufgabe“
Um diese Frage beantworten zu können, müssen wir uns die Definition von Fitness in Erinnerung rufen: Beitrag, den ein Individuum zum Genpool leistet, relativ zu seinen Artgenossen. Ursachen für unterschiedliche Fortpflanzungserfolge (Fitness) sind Unterschiede in den
Lebenserwartung, der Fort-pflanzungsrate und in der Fähigkeit, seine Nachkommen mit Nahrung ausreichend zu versorgen.
In unserem Beispiel ist die langfristig bessere Strategie die Variante mit der kürzeren Lebensdauer, da die Fortpflanzungsrate wesentlich höher ist als bei Tieren mit längerem Leben. Nach 10 Jahren hätten die langlebigere Katze theoretisch 1‘018 Nachkommen. Die Katze mit kürzerem Leben hätte hingegen 49‘058 Nachkommen.
1cN, HS 2013/14
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Evolution
4.4
Genetische Variabilität steigt durch Mutation und sinkt durch
Selektion
Die Nachkommen, welche durch asexuelle Fortpflanzung entstehen weisen kaum Variabilität
auf. Weshalb ist die asexuelle Fortpflanzung trotzdem weit verbreitet?
Asexuelle Fortpflanzung bedeutet oftmals umfangreiche, rasche Vermehrung. Zudem kann
sich ein Individuum auch fortpflanzen, wenn kein geeigneter Partner vorhanden ist.
Aber: Geschlechtliche Fortpflanzung kommt bei den weitaus meisten Organismen zumindest
gelegentlich vor. Indem es dabei von Generation zu Generation zu einer Rekombination von
Allelen kommt, wird steigt die Variabilität einer Population, resp. bleibt die Variabilität hoch.
Dies ist für das langfristige Überleben einer Population wichtig (vgl. Flaschenhalseffekt)
4.5
Natürliche Selektion ist nicht zufällig und führt zu Angepasstheit
Aufgaben zum Theorietext
1. Erläutern Sie in eigenen Worten die Zusammenhänge folgender Begriffe: Fitness, Merkmalsausprägung, natürliche Selektion, Umwelt.
Umwelteinflüsse führen dazu, dass Individuen einer Population aufgrund ihrer verschiedenen Merkmalsausprägungen unterschiedlichen Fortpflanzungserfolg haben. Diese
Unterschiede im Fortpflanzungserfolg aufgrund von unterschiedlichen Merkmalsausprägungen bezeichnet man als natürliche Selektion. Die Individuen, welche mehr Allele als
ihre Artgenossen dem Genpool beisteuern können, weisen eine höhere Fitness auf.
2. Was versteht man unter einer Fitnessfunktion?
Verschiedene Merkmalsausprägungen haben (unter den aktuellen Umweltbedingungen)
unterschiedlichen Fortpflanzungserfolg zur Folge. Den Zusammenhang zwischen Merkmalsausprägungen und deren Fortpflanzungserfolg bezeichnet man als Fitnessfunktion.
Aufgaben Birkenspaner
1. Ein zentraler Aspekt von Mutationen ist, dass sie zu einer Zunahme der Variabilität führen. Tragen Sie aus dem Text die weiteren, wichtigen Fakten zum Begriff „Mutation“ zusammen.
Mutationen sind Veränderungen der Allele, welche weitervererbt werden. Sie können
spontan auftreten oder durch äussere Einflüsse (UV-Strahlung, Röntgenstrahlung, bestimmte Chemikalien etc.) ausgelöst werden. Der Ort einer Mutation im Erbgut ist zufällig.
Mutationen haben manchmal Auswirkungen auf sichtbare Eigenschaften von Lebewesen.
Neue solche sichtbaren Eigenschaften können als neue Merkmalsausprägung bezeichnet
werden.
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2. a) Schaue Sie sich Abbildung der vorhergehenden Seite an. Neben der dunklen Form ist
aber auch ein helles Individuum abgebildet. Suchen Sie es!
Das helle Individuum befindet sich rechts unten. Die Spitze des linken Flügels zeigt zur
linken, oberen Ecke der Abbildung.
b) In der untenstehenden Abbildung sind ebenfalls beide Birkenspannerformen abgebildet. Angenommen beide Aufnahmen wurden am selben Ort gemacht, welche Aufnahme wurde zuerst gemacht? Diejenige auf der vorhergehenden Seite oder die untenstehende?
Zuerst wurde die Aufnahme der Abb. des Textes gemacht. Begründung: Die Rinde des
Baumes ist hell, woraus man schliessen kann, dass die Industrialisierung noch nicht
begonnen hat oder erst beginnt. Bei der nebenstehenden Abbildung ist die Rinde durch
den Russ der Abgase dunkel gefärbt. Es ist anzunehmen, dass diese Aufnahme zu einer Zeit intensiver Industrietätigkeit gemacht wurde.
c) Die Abbildung oben rechts stellt die Verbreitung der beiden Formen während der Industrialisierung in Grossbritannien und Irland dar. Erklären Sie die Verbreitung der beiden Formen.
Tendenziell ist der Anteil von Tieren der dunklen Form in der Nähe von grossen Industriegebieten sehr hoch. Durch die Abgase sind die Bäume in der Umgebung von solchen Industriegebieten dunkel gefärbt. Somit sind die Tiere der dunklen Form für
Fressfeinde wenig sichtbar und können sich erfolgreicher fortpflanzen. Das Allel für
dunkle Färbung wird folglich häufiger weitervererbt als jenes für helle Färbung.
d) Weshalb ist wohl der Anteil der hellen Form bei den mit x markierten Industriegebieten
so hoch?
Diese beiden Industriegebiete liegen unmittelbar am Meer. Eine Vermutung ist, dass
durch Winde die Abgase effizient über das Meer hinweg weggeblasen werden und somit die Bäume kaum dunkel gefärbt werden.
3. Erläutern Sie in einigen Sätzen, wie eine Art an ihre Umwelt angepasst wird?
Unter Aufgabe 1 wurde erläutert, wie eine neue Merkmalsausprägung entsteht. Eine solche Merkmalsausprägung kann unter den aktuellen Selektionsbedingungen einen Vorteil
oder einen Nachteil bedeuteten oder aber sie ist neutral (weder Vorteil noch Nachteil).
Wenn die neue Merkmalsausprägung einen Vorteil bedeutet werden solche Lebewesen
besser überleben und mehr Nachkommen zeugen als andere Artgenossen. Über die Generationen werden immer mehr Lebewesen diese Merkmalsausprägung aufweisen, d.h.
im Erbgut von immer mehr Lebewesen ist das Allel für diese Merkmalsausprägung zu finden.
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