Arbeitsblätter zu klassischen Themen der Evolution

2.10.2015 Biologie Stufe 4, Klasse Mennel
Seitenthemen der spezifischen Immunabwehr
„Serum“ ist der wässrige Auszug des Blutes. Man gewinnt es, indem man Blut
zentrifugiert. Die roten und weißen Blutzellen fehlen im Serum. Die Blutgerinnung kann
man auch unterbinden. Man kann aber nicht verhindern, dass im Serum weitere Proteine
des Spendertieres verbleiben. Gibt man einem Menschen ein solches Serum, reagiert die
spezifische Immunabwehr gegen diese weiteren Proteine. Bei erneuter Gabe eines
Serums von der gleichen Herkunfts-Tierart kann ein anaphylaktischer Schock eintreten:
Das Immunsystem erinnert sich an die Fremdproteine und zeigt angesichts ihrer Masse
und Vielfalt eine Über-Reaktion.
Entsprechend muss mit jeder Serumgabe an den gleichen Menschen die „Serum-Tierart“
gewechselt werden: Pferd > Rind > Hammel...
Durch Gentechnik konnte das Problem schrittweise abgeschafft werden. Im Internet gibt
es fast nur noch Werbung und Berichte zu „monoklonalen Antikörpern“. In der
Mündlich-Prüfung lohnt es sich aber, das Problem noch klären zu können... wegen:
2. Serum-Präzipitintest
Das ist ein klassisches Verfahren, um Verwandtschaftsbeziehungen zwischen Tierarten zu
klären. Zunächst wird einem dritten Tier - sozusagen dem Serum-Tier - das Serum einer
Tierart gespritzt, deren Verwandtschaft man untersuchen will. Nach einigen Wochen hat
das Serumtier Antikörper gegen alle Fremd-Proteine entwickelt, die im Serum der
untersuchten Tierart enthalten waren.
Das Serum dieses Serumtieres mischt man nun mit den Seren von verwandten Arten des
untersuchten Tieres. Je näher eine Art mit dem untersuchten Tier verwandt ist, desto
größer ist die Reaktion der Antikörper gegen das Serum der verwandten Art. Man sieht
das als Niederschlag aus Proteinen, die die Antikörper verklumpen konnten.
„Niederschlag“ heißt klassisch „Präzipitat“.
Beispiel: Die Art „Mensch“ wird auf ihre Verwandtschaft zu Schimpanse und Gorilla
untersucht. Also das Serumtier erhält Menschenserum. Nach einigen Wochen mischt man
Serum des Serumtieres mit Serum vom Schimpansen: 80 % Präzipitat. Große
Verwandtschaft. Beim Gorilla: 70 % Präzipitat. Etwas weniger Verwandtschaft.
Biologie Mennel Stufe 4
16.10.2015
Einstieg in die Evolution - was wir alle gleich zu wissen haben: Start und Ziel.
Start 1: Wie lange hat eine Phase der Evolution gedauert?
Wann fand welcher Evolutionssprung statt? Bei diesen Fragen müssen Sie innerlich den Zeitstrahl vor Augen haben:
Milliarden Jahre zurück: 5 Erde > 4,5 Erdkruste > 3,8 Prokaryoten = Einzeller
ohne Zellkern > 2,4 Photosynthese durch Cyanobakterien ("Blaualgen") > 1,5
Eukaryoten = Einzeller mit Zellkern > 0,6 Vielzeller
Millionen Jahre zurück: 470 Wirbeltiere > 360 Landwirbeltiere >
200 Säugetiere > 66 Untergang der Saurier >
20 Menschenaffen > 7 Vormenschen > 3,5 Lucy > 0,2 Homo sapiens
0,01 (10.000 Jahre) Ackerbau und Viehzucht
Start 2: Wichtige Tierstämme der Vielzeller - ohne deren Kenntnis wird es peinlich:
1. unsegmentierte Würmer
2. Gliederfüßler = Arthropoden (Insekten, Tausendfüßler, Krebse, Spinnentiere,
Trilobiten). Sie haben ein Exoskelett („außen hart, innen weich“)
3. Weichtiere = Mollusken (Schnecken, Muscheln, Kopffüßler wie die Krake).
4. Wirbeltiere = Vertebrata
Bei den Wirbeltieren wissen Sie bitte auch die Klassen in der Evolutions-Reihenfolge:
Fische > Amphibien > Reptilien > Vögel (jaja, es sind Dinosaurier-Nachfahren, aber wir
behalten die Vögel in der Schule als Klasse) > Säugetiere
Ziel 1: Darwins Bilanz in „On the Origin of Species“ von 1859. Es gibt...
Limited Resources - die Angebote und Vorräte eines Lebensraums sind endlich. Immer
gibt es „die Grenzen des Wachstums“
Struggle for Life - Es gibt irgendwann bei jeder Art mehr Nachkommen, als der
Lebensraum aufnehmen kann. Dann beginnt die...
Natural Selection - die natürliche Zuchtwahl. Das ist ein blinder und schmerzhafter
Vorgang. Er dauert viel länger und endet enorm oft im Aussterben einer Art. Er steht im
Gegensatz zur bewussten und rasch zur Vielfalt führenden Zuchtwahl, wenn Menschen
Tiere für ihre Zwecke züchten. In der Natur gilt:
Survival of the fittest - Das relativ häufigste Überleben der Individuen und deren
Nachkommen mit zum Lebensraum passenden Merkmalen. Laut Darwin ist die Anzahl
der sich weiter fortpflanzenden Nachkommen eines Individuums entscheidend für den
Erfolg einer Art. Im Einzelnen beruht das auf
Variations - Es gibt Unterschiede zwischen den Individuen einer Population, und diese
Unterschiede werden vererbt. Außer über das Erbe findet keine Weitergabe von
Anpassungen an die Umwelt statt. Die persönliche Erfahrung eines Individuums nach
seiner Geburt wird nach Darwin nicht weitervererbt. Es zählt nur, inwieweit es
Nachkommen gibt und diese ihre „Variation“ wieder erfolgreich weiter vererben.
Ziel 2: Ergänzende Erkenntnisse. Diese formen die „Synthetische Evolutionstheorie“:
- Alles was Sie aus dem Ökologie-Unterricht wissen, ist brauchbar: Einfluss der Umwelt
durch biotische und abiotische Faktoren. Biotop = Lebensraum. Einnischung einer Art.
- Geografische (wirksam!) und ökologische (umstritten) Isolation als „Evolutionsmotor“.
- Gendrift: In kleinen Populationen, in den Flaschenhälsen der Evolution, verändert sich
der Genpool. Bei großen Populationen bleibt der Genpool durch Rückkreuzung konstant.
23.10.2015
Biologie Mennel, Klasse 4 Thema „Evolution“ - unser Lehrplan
- in Auszügen - was für die Klausur am 20.11. von Bedeutung ist Die Uratmosphäre als Grundlage für frühestes Leben.
Endosymbiontenhypothese
Absolute Altersdatierung mit der Radio-Carbon- und Kalium-Argon-Uhr
Relative Altersdatierung mit Leitfossilien
Wiederholung: Serumpräzipitintest
Die Brückentiere Archaeopteryx und Ichtyostega
Lebende Fossilien: Latimeria, Pfeilschwanzkrebse. Sackgasse der Evolution: Schnabeltier
Fragen zur relativen Altersdatierung mit Fossilien
Sedimentschichten übereinander: Leitfossilien. Der Asche-Zentimeter: Ende der Saurier.
1. Nennen Sie eine Tierklasse, die gerne als Leitfossil genutzt wird. ½
2. Welche Eigenschaft muss eine Tierklasse aufweisen, um als Leitfossil zu dienen? 1 ½
3. Warum nennt man die Altersdatierung mit Fossilien „relativ“? Vergleichen Sie zur
Erläuterung die relative mit einer Ihnen bekannten absoluten Altersdatierung. 3
4. Was unterscheidet Leitfossilien von sonstigen Fossilien bei einem Fossilienfund? 2
5. Welche geologische Eigenschaft des Bodens hilft den Biologen beim Versuch, das
Alter einer Fossilienschicht weltweit zu ermitteln? 1
... und hier noch Einzelheiten von einem Arbeitsblatt vom 13.11.
Fünf Beispiele für Analogie = Anpassung nicht verwandter Arten an vergleichbare
Umwelt
1. Beuteltiere analog zu Neuwelt-Säugetieren - Das Opossum und die Ratte
2. Die Spindelform für schnelles Schwimmen bei Pinguinen, Delphinen, Fischsauriern und
Fischen
3. Erfordernisse zum Fliegen bei Flugsauriern, Fledermäusen und Vögeln
4. Erfordernisse und Ausfälle beim Leben im Boden: Beutelmull, Maulwurf,
Grabheuschrecke
5. Sukkulenz, die weltweit vergleichbare Anpassung von Pflanzen an Trockenheit (Modell
„Kaktus“)
Biokurs Klasse 4
„Kenntnis der Tierstämme“ - Lockerungssübung zum Thema „Evolution“
Wir versetzen uns zurück ins Jahr 1850. Da kennt man die vielzelligen Tierstämme
und versucht nun, sie nach entscheidenden Kriterien zu sortieren.
Wählen Sie aus folgenden Stämmen der Tiere aus (Hohltiere und Weichtiere lassen wir weg):
Fische
Mollusken (Schnecken und Tintenfische) Gliederfüßler (=„Arthropoden“ - Tausendfüßler, Skorpione, Krebse, Spinnen, Insekten)
Amphibien
Reptilien
Vögel
Säugetiere
Oft können mehrere Stämme genannt werden.
Denkbare Antworten sind auch: „Im Jugendstadium dieses, im erwachsenen Stadium
jenes“; sowie „ursprünglich dieses, in Sonderfällen jenes (Sonderfälle nennen)“
1. Wer hat Eier mit weicher Schale?
2. Wer hat Eier mit harter Schale?
3. Wer betreibt Brutpflege (Nicht nur die Eier, sondern auch die Kinder werden bewacht)?
4. Wer wahrt eine konstante Körpertemperatur („ist warmblütig“)?
5. Wer kann fliegen (Fluggleiten gilt nicht)?
6. Wer atmet Luft?
7. Wer hat Augen?
8. Wer hat trockene Haut?
9. Wer hat verschiedene Zahntypen im Mund?
10. Wer ist lebendgebärend?
11. Wer hat Beine?
12. Wer hat an Land keine Beine?
13. Wer hat Haare?
14. Wer hat Federn?
15. Wer hat Schuppen?
Für jede Falschnennung eines ganzen Stammes: -1. Für jede richtige Präzisierung einer
Ausnahme: +1.
Na, wie ist der Punktestand?
Biologie Stufe 4 Klasse Mennel
Freitag der 13.11.2015
Erinnerungen an die letzte Evolutions-Stunde 30.10.2015:
1 a) Was sind Rudimente?
b) Nennen Sie vier Beispiele (wir hatten nur drei genannt) beim Menschen
c) Nennen Sie Beispiele bei Tieren
2 a) Was sind Atavismen?
b) Nennen Sie zwei Beispiele beim Menschen
c) Nennen Sie ein Beispiel bei einem Tier
... Rudimente und Atavismen sind Hinweise für die stammesgeschichtliche Abstammung
einer Art.
Trilobiten sind für die relative Altersdatierung geeignet.
3.a) Was sind Trilobiten?
3.b) Warum sind sie geeignet?
3.c) Was unterscheidet die relative von der absoluten Altersdatierung?
.... wenn ein Geologe das relative Alter einer Gesteinsschicht benennt, so ist dies die
"stratigrafische Methode". Man kann oft schon anhand der Gesteinsschicht, in der sich ein
Fossil befindet, dessen relatives Alter zuordnen.
... der Serumpräzipitintest, den alle auswendig erläutern können (!), ist auch eine relative
Altersdatierung (Prüfungs-Schlussfrage ist immer: Ist starke Ausflockung im Reagenzglas
eines Tieres, das auf seine Verwandtschaft mit einem anderen geprüft werden soll, ein Zeichen
für eine hohe oder niedrige Verwandtschaft?)
4.a) Was sind Fossilien?
4.b) Wie unterscheiden sich chemisch jüngere Fossilien ("bis 20 Millionen Jahre zurück") von
älteren Fossilien ("ab Dinosauriern")?
Archaeopterix ist ein Brückentier.
5.a) Was ist ein Brückentier?
5.b) Welche vier Kennzeichen hat Archaeopterix mit der Klasse der Vögel gemeinsam
(Kennzeichen, die kein heutiges Reptil mehr hat)?
5.c) Welches Kennzeichen hat Archaeopterix noch nicht, das bei allen heutigen Vögeln
vorhanden ist (Ansatz für die Flugmuskulatur)?
... die Gemeinsamkeiten des Archaeopterix mit den Dinosauriern, die bei heutigen Vögeln
fehlen, seien hiermit verraten:
1. hartschalige Eier (die sind also KEIN Kennzeichen speziell der Vögel)
2. Zähne im Schnabel
3. Knöcherner Schwanz
4. Greifkrallen an den Flügeln (das taucht bei EINER Südamerikanischen Vogelart heute noch
im Jugendstadium eine Weile auf. Sie brauchen sich den Namen NICHT zu merken: Hoatzin)
Ichthyostega ist ein Brückentier
6.a) Was verbindet Ichthyostega mit den Vorfahren?
6.b) Welche Kennzeichen hat Ichthyostega mit allen (das sind enorm viele!) Nachfahren
gemeinsam?
6.c) Erläutern Sie: Was ist eine Schwimmblase und wieso zeigt sie Nachbarschaft zur Lunge?