Aufgabensammlung: Lösungen – Genetik

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AUFGABENSAMMLUNG Lösungen
Lösungen
Homologie, Analogie
Analoge Merkmale
möglicherweise unterschiedlich
gleich
Ursache der Ähnlichkeit des
Merkmals
gleiche Erbanlagen
Angepasstheit an ähnliche
Umweltbedingungen
(konvergente Entwicklung)
Individuen sind stammesgeschichtlich verwandt
ja
nein
gleich
unterschiedlich
Äußere Struktur/Funktion
Grundbauplan
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Homologe Merkmale
Evolution SI
Lebewesen können Übereinstimmungen in ihren Merkmalen haben. Je nach Ursprung dieser
Ähnlichkeiten werden sie als homolog oder analog bezeichnet.
Ordne die Kennzeichen von homologen und analogen Merkmalen unten in der Tabelle, indem
du die Texte an die richtige Stelle ziehst.
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Lösungen
Natürliche Selektion 1
Spiele das Spiel der Animation „Natürliche Selektion“ und sieh dir am Ende der beiden Durchläufe die Tabellen im Vergleich an. Beschreibe dein Ergebnis und erkläre, warum sich die
Population der Birkenspanner im Wald mit Luftverschmutzung anders entwickelt als im Wald
ohne Luftverschmutzung.
Als Hilfe kannst du dich an folgenden Begriffen orientieren:
Räuber, Beute, Population, abnehmende Häufigkeit, ansteigende Häufigkeit, helle Farbvariante, dunkle Farbvariante, Tarnung, Auffinden von Beute, Nachkommen der folgenden Generation, natürliche Selektion.
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Evolution SI
In beiden Waldtypen verändert sich die Zusammensetzung der Beutepopulation über die Jahre. Im
sauberen Wald nimmt die Häufigkeit der hellen Birkenspanner zu und der Anteil der dunklen Variante
nimmt ab.
Das liegt daran, dass der Räuber, das Rotkehlchen, die hellen Falter auf der hellen Birkenrinde nur
schlecht erkennen kann. Sie sind gut getarnt. Die Falter mit der dunklen Körperfärbung hingegen sind
gut zu erkennen und werden deshalb häufig gefressen. Deshalb kommen nur wenige Individuen der
dunklen Variante zur Fortpflanzung. Da die meisten Tiere der hellen Variante überleben, können auch
viele von ihnen Nachkommen zeugen. Da die Elterntiere ihre Färbung an ihre Nachkommen durch
das Erbgut weitergeben, verändert sich im Laufe der Zeit die Zusammensetzung der Population. Der
Anteil der hellen Falter nimmt zu, der Anteil der dunklen Falter ab. Es findet eine natürliche Auslese,
Selektion, der besser angepassten Variante statt.
Im verschmutzten Wald verhält es sich genau anders herum. Hier sind die dunklen Falter besser an
ihren Untergrund angepasst und werden nur selten zur Beute des Rotkehlchens. Hier nimmt über die
Jahre die Häufigkeit der dunklen Falter zu und der der hellen Falter ab.
Der Faktor Umweltverschmutzung hat also einen entscheidenden Einfluss auf den Verlauf der Evolution des Merkmals Körperfarbe bei Birkenspannern.
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Lösungen
Natürliche Selektion 2
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Evolution SI
Im Spiel „Natürliche Selektion“ siehst du, dass je nach Umweltbedingungen die eine oder die
andere Farbvariante der Birkenspanner besser an ihre Umweltbedingungen angepasst war.
Es kam zur natürlichen Selektion der hellen oder der dunklen Birkenspanner.
Kannst du alle folgenden Aussagen mit richtig oder falsch beantworten? Klicke für die Antwort auf das entsprechend Feld.
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Natürliche Selektion 3
Kurzbeschreibung
Rekombination
Erbgut wird bei der Bildung und Verschmelzung
der Geschlechtszellen neu kombiniert
Mutation
Veränderungen im Erbgut durch schädigende
äußere Einflüsse oder spontan
Variation
unterschiedliche phänotypische Merkmalsausprägung durch Rekombination und Mutation der
Erbanlagen
Selektion
Lebewesen mit einer vorteilhaften Variante
eines Merkmals haben einen Fortpflanzungsvorteil und setzen sich durch
Angepasstheit
Ergebnis aus Variation und Selektion
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Begriff
Evolution SI
Was ist für die Evolution von Lebewesen entscheidend? Sortiere die auf den Karten stehenden Begriffe und Kurzbeschreibungen, indem du sie mit der Maus anklickst und einander
zuordnest.
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Entstehung neuer Arten
Vorgänge
1.
Mutation und Rekombination → Variation
2.
Isolation
→ veränderter Selektionsdruck (etwa veränderte Umweltbedingungen)
3.
Selektion vorteilhafter Varianten
→ Veränderung (des Genpools) der Population
4.
Stetige Weiterentwicklung der getrennten Populationen
→ Fortpflanzungsbarrieren
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Reihenfolge
Evolution SI
Siehe dir die Animation „Entstehung neuer Arten“ an. Wie konnte es zur Bildung der neuen
Buntbarscharten kommen? Bringe die entscheidenden Vorgänge in die richtige Reihenfolge,
indem du die Karten an die richtige Stelle ziehst.
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Lösungen
Variation, Selektion, Angepasstheit 1
Veränderte Umweltbedingungen können zu einer gerichteten Selektion einer zunächst seltenen Variante eines Merkmals führen.
Siehe dir die Präsentation „Variation, Selektion, Angepasstheit“ an. Beschreibe, wie sich der
Kurvenverlauf zur innerartlichen Variation verändern würde, wenn nicht das gelbe Schlammgräbermaul, sondern das grüne breite Maul vorteilhaft wäre.
Verwende dabei folgende Begriffe: Urform, gelbe Variante, grüne Variante, Maximum der Kurve, nachteilige Maulform, vermehren, verschwinden, Veränderung der Variabilität der Population.
Evolution SI
Die Kurve würde sich von der Ursprungskurve nicht nach rechts in Richtung der gelben Variante
verschieben, sondern nach links in Richtung der grünen Variante. Das Maximum der Häufigkeit der
Individuen läge dann bei der grünen Variante, es gäbe auch noch einige Individuen der Urform. Die
Individuen mit der Schlammgräber-Variante würden aufgrund ihrer nachteiligen Maulform nicht genug Nahrung finden und könnten sich deshalb auch nicht gut vermehren. Ihr Anteil in der Population
würde immer geringer bis es keine Tiere mit dieser Maulform mehr gibt.
Variation, Selektion, Angepasstheit 2
Siehe dir die Präsentation „Variation, Selektion, Angepasstheit“ an. Hat die Variabilität der
Barsch-Maulform nach der gerichteten Selektion zu- oder abgenommen? Begründe deine
Aussage.
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Die Variabilität der Population hat abgenommen, denn statt anfangs drei, gibt es nun nur noch zwei
Varianten. Aufgrund der veränderten Umweltbedingungen war eine Variante nachteilig und verschwand somit nach und nach aus der Population.
Allerdings ist in der Realität davon auszugehen, dass immer wieder neue Varianten, auch die Maulform betreffend, auftreten würden. Langfristig wäre eine Abnahme der Variabilität nur in sehr eingeschränkten Lebensräumen zu erwarten, in denen die Bewohner stark spezialisiert sein müssten.
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Fortpflanzungsbarrieren
In vielen Gebieten leben Arten nebeneinander, die stammesgeschichtlich sehr eng verwandt
sind, sich aber dennoch nicht erfolgreich miteinander fortpflanzen können.
Erkläre in diesem Zusammenhang den Begriff Fortpflanzungsbarriere und gehe dabei auf die
Beispiele in den Animationen „Entstehung neuer Arten“ und „Fortpflanzungsbarrieren“ ein.
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Evolution SI
Gruppen von Lebewesen werden als unterschiedliche Arten bezeichnet, wenn sie sich nicht erfolgreich miteinander fortpflanzen können. Dieses wird durch sogenannte Fortpflanzungsbarrieren verhindert.
Hier haben wir dies an den Beispielen der ostafrikanischen Buntbarsche und der Mausmakis kennengelernt. Sowohl bei den Buntbarschen als auch bei den Mausmakis entwickeln sich die verschiedenen Arten wahrscheinlich aus einer Urform aufgrund von geografischer Isolation heraus. Dabei
wurde infolge sich ändernder Umweltbedingungen eine Population in Teilpopulationen getrennt. In
der Isolation entwickelten sich bei den Tiergruppen durch natürliche Selektion unterschiedliche Merkmale, die an die jeweiligen Umweltbedingungen optimal angepasst waren. In den Animationen wurden hier zum einen die verschiedenen Maulformen bei den Barschen und zum anderen die Rufe bei
den Mausmakis vorgestellt.
Da die Mausmakis ihre Laute zum Auffinden eines Paarungspartners nutzen, können sie sich aufgrund ihrer unterschiedlichen Rufe anscheinend nicht mehr verstehen. Die Laute sind also nun
artspezifisch. Infolge dessen paaren sich die Tiere aufgrund der unterschiedlichen Laute nicht, obwohl sie sich sehr ähnlich sehen und sie ein ähnliches Habitat bewohnen.
Bei den Buntbarschen haben sich im Laufe der Evolution neben der Maulform natürlich auch andere
Merkmale der Fische verändert. So haben sich unterschiedliches Balzverhalten oder arteigene Signalfärbungen ausgeprägt, an denen die Barsche ihre Paarungspartner erkennen können.
In beiden Fällen wird es durch die Fortpflanzungsbarrieren möglich, dass sich die Verbreitungsgebiete stammesgeschichtlich eng verwandter Arten überlappen, ohne dass es zu einer Vermischung,
Hybridisierung, der Arten kommt.
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Lösungen
Evolutionstheorie
Wie kam die Giraffe zu ihrem langen Hals?
Ordne dazu die folgenden Texte den jeweiligen Urhebern verschiedener Evolutionstheorien
zu, die unterschiedliche Ansätze der Erklärung zeigen. Ziehe dazu die Texte an die richtige
Stelle der Tabelle.
Linné/Cuvier
Lamarck
Darwin
Lebewesen einer Art variieren
in ihren Merkmalen
Lebewesen einer Art variieren
in ihren Merkmalen
Unveränderbarkeit von Lebewesen
Wandelbarkeit der Arten
Wandelbarkeit der Arten
Theorie der Wechselwirkung
Merkmalsveränderung durch
aktive Anpassung
Merkmalsveränderung durch
natürliche Selektion
Evolution SI
Vollkommene Lebewesen von
Gott erschaffen
Abstammung
Überprüfe die Aussage: „Der Mensch stammt vom Affen ab“.
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Der Mensch gehört wie die Affen zur Ordnung der Primaten. Menschen und Affen haben homologe Merkmale, die erkennen lassen, dass sie stammesgeschichtlich verwandt sind. Allerdings entwickelten sich die Menschen nicht aus einem Affen, sondern Menschen und Affen hatten lediglich
dieselben Vorfahren. Aus diesen Vorfahren entwickelten sich die verschiedenen Affenarten und auch
der Mensch. Am engsten ist der Mensch mit dem Schimpansen und dem Bonobo verwandt; ihr gemeinsamer Vorfahr lebte noch vor etwa 6-8 Millionen Jahren in Afrika. Dann trennten sich ihre Wege;
aus einigen Nachkommen entwickelten sich die Schimpansen und aus anderen der Mensch.
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Lösungen
Evolution des Menschen 1
Die Vorfahren des Homo sapiens hatten zum Teil Merkmale, die wir bei den heutigen Affen finden und solche, die wir bei den heutigen Menschen finden. Ordne die aufgeführten Merkmale
Affe oder Mensch zu.
Merkmale Affe
Merkmale Mensch
lange Arme und kurze Beine
Greifhand und Greiffuß
kräftige Überaugenwülste
kurze Eckzähne bei beiden Geschlechtern
aufrechter Gang
Evolution SI
großer Hirnschädel
Sohlengang
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vorspringendes Gebiss
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Lösungen
Evolution des Menschen 2
Zweite Ausbreitung
Ausgangskontinent
Afrika
Afrika
Erster Auswanderer
Homo erectus
Homo sapiens
Afrikanischer Vorfahr des
Auswanderers
Homo ergaster
Homo ergaster
Frühster Fund außerhalb
Afrikas
im Kaukasus, Georgien
(1,8 Mio. Jahre alt)
in den Qafzeh-Höhlen in Israel
(100.000 Jahre alt)
Verbreitungsgebiet der
Nachfahren des ersten
Auswanderers
Afrika, Europa,
südliches Asien,
Südostasien (Indonesien, Java)
die gesamte Erde (mit einigen
wenigen Ausnahmen)
Europäische Nachfahren
Homo antecessor
Homo heidelbergensis
Homo neanderthalensis
Homo sapiens
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Erste Ausbreitung
Evolution SI
Nach heutigem Stand der Wissenschaft haben sich die Menschen von Afrika aus in zwei großen Wanderungswellen auf die anderen Kontinente ausgebreitet. Welche Angaben gehören zu
welcher Ausbreitungswelle?
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Evolution des Menschen 3
© 2012 Schroedel, Braunschweig
Evolution SI
Versuche mit Hilfe der Animation „Evolution des Menschen“ die folgenden Fragen zu beantworten.
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