science-live-lemgo Wann ist eine Population zu klein? – Musterlösung

science-live-lemgo
Biotech-Labor für Schülerinnen und Schüler
Wann ist eine Population zu klein? – Musterlösung
Der Prüfling ........................................................................................................
stellt die Angaben in Material 2 als Fließdiagramm dar!
1
erreichte
Punktzahl
mögliche
Punktzahl
2
Kompetenzbereich:
Kompetenz:
AFB:
Kommunikation
Darstellungsformen wechseln
II
von 6
beschreibt Abbildung 2!
Die Grafik zeigt die Entwicklung bei der Anzahl erfolgreich bebrüteter Eier der Illinois-Population des G. P. über 20 Jahre von 1970
bis 1990.
Die Zahl der erfolgreich bebrüteten Eier nimmt von 1970 bis 1985 stetig um 10 % ab, von 1985 bis 1990 raide um weitere 23 % auf
59 %.
leitet aus dem dargestellten Sachverhalt Prognosen über die Entwicklung der Populationsdichte ... ab!
Die Entwicklung der Dichte einer sich sexuell vermehrenden Population ist abhängig von der Anzahl der fortpflanzungsfähigen
Nachkommen pro Weibchen.
Anzahl der Nachkommen > 2 : Die Populationsdichte nimmt zu.
Anzahl der Nachkommen = 2 : Die Populationsdichte bleibt gleich.
Anzahl der Nachkommen < 2 : Die Populationsdichte nimmt ab.
2
Ein Weibchen brütet im Durchschnitt sechs (= 100 %) Eier aus. Von den sechs Küken erreichen drei das fortpflanzungsfähige Alter.
Anzahl der fortpflanzungsfähigen
Jahr
Prognose
Nachkommen
89 % erfolgreich bebrütete Eier = 5,34 Küken,
1970
Anzahl der Nachkommen > 2 : Die Populationsdichte nimmt zu.
davon überleben 50 % = 2,67
79 % erfolgreich bebrütete Eier = 4,74 Küken,
1985
Anzahl der Nachkommen > 2 : Die Populationsdichte nimmt zu.
davon überleben 50 % = 2,37
56 % erfolgreich bebrütete Eier = 3,36 Küken,
Anzahl der Nachkommen < 2 : Die Populationsdichte nimmt ab.
1990
davon überleben 50 % = 1,68
überprüft seine Prognosen mithilfe von Abbildung 1!
Abbildung 1 zeigt die Anzahl der Prairiehuhn-Hähne in der selben Population im Zeitraum von 1970 bis 1995. Bei Vögeln werden
wie bei Säugern die Geschlechter im gleichen Verhältnis zueinander ‚geboren’. Die Zahl der Hähne gibt folglich Aufschluss über die
Populationsdichte = Anzahl der Hähne x 2. Die Pd sank von 1970 bis 1990 (Zeitraum wie bei Abb. 2) um 60 %, von 1990 bis 1995
um weitere 24 %.
Entgegen der Prognosen für die Jahre 1970 und 1980 (= Anstieg der Population) sank die Populationsdichte nach beiden Jahren.
Die Prognose für die Zeit nach 1990 (= Abnahme der Pd) traf zu.
2
Kompetenzbereich:
Kompetenz:
AFB:
3
Erkenntnisgewinnung
Daten hypothesenbezogen auswerten
III
von 7,5
leitet aus den Materialien eine Hypothese (= begründete Annahme) zur Ursache des Rückgangs der ... ab!
Hypothese:
•
Die Population des Großen Prairiehuhns in Illinois zeigt eine Verminderung der Reproduktionsrate. Sie ist in einen
Aussterbestrudel geraten.
Begründung:
•
Drastische Verringerung des Lebensraumes in kleine, nicht zusammenhängende und weit voneinander entfernte Areale
führt zu kleinen, weit voneinander entfernten Teilpopulationen mit kleinen, weit voneinander entfernten Teil-Genpools.
•
Je kleiner ein Genpool ist, desto stärker ist er durch Inzucht und Gendrift von einem Verlust der genetischen Variabilität
bedroht.
•
Verlust der genetischen Variabilität zeigt sich in einer Verminderung der Reproduktionsfähigkeit.
stellt ein Verfahren dar, mit dessen Hilfe die Hypothese experimentell überprüft werden kann!
Genetischer Fingerabdruck
•
Vögel sind diploide Organismen.
•
Jedes Chromosom besteht aus zwei Chromatiden.
•
Chromatiden bestehen aus einer Abfolge codierender (Gene) und nicht codierender DNA-Abschnitte.
•
Ein Gen besteht aus einer Abfolge codierender (Exons) und nicht codierender (Introns) Abschnitte. Anfang und Ende eines
Gens werden durch den Promotor bzw. den Terminator bestimmt.
•
Introns bestehen häufig aus sich wiederholenden kurzen Basensequenzen. Diese sich wiederholenden kurzen
Basensequenzen werden short tandem repeats = STRs genannt.
•
Die Zahl der STRs homologer Introns kann infolge von strukturellen Mutationen variieren. Introns spielen für das
Genprodukt keine Rolle, da es sich um nicht codierende Abschnitte der DNA handelt. Bei der Veränderung der STR-Zahl
handelt es sich um stumme Mutationen.
•
Chromosomen werden als Ganzes vererbt und damit auch die auf ihnen liegenden Introns mit ihren STRs.
•
Die Vererbung der STR-Zahl homologer Introns folgt den MENDELschen Regeln.
•
STRs mit einer charakteristischen Anzahl an Wiederholungen müssen sich entweder bei der Mutter und/ oder beim Vater
des Individuums nachweisen lassen.
•
Das Ergebnis des genetischen Fingerabdrucks z. B. bei den Hähnen gibt Aufschluss über ihren Verwandtschaftsgrad und
damit über das Maß der genetischen Variabilität in ihrer Population.
2
Kompetenzbereich:
Kompetenz:
AFB:
4
Fachwissen
Biologisches Wissen in komplexeren Kontexten neu verwenden
I (1-9), III (10)
beurteilt die Bedeutung der Biodiversitäts-Ebenen für den Zusammenbruch der Prairiehuhn-Population!
genetische Variabilität:
Illinois-Popualation des G. P. ist akut vom Aussterben bedroht aufgrund der Verringerung der
genetischen Variabilität der Art
Artenvielfalt:
Eine Unterart ist bereits ausgestorben.
Ökosystemvielfalt:
Das Ökosystem ‚nordamerikanische Prairie’ besteht nur noch in Restbeständen, fast
vollständiger Totalverlust eines Ökosystems.
Alle drei Biodiversitäts-Ebenen sind von entscheidender Bedeutung für den Rückgang der Illinois-Population.
von 22
2
Kompetenzbereich:
Kompetenz:
AFB:
Erkenntnisgewinnung
Daten hypothesenbezogen auswerten, Modelle kritisch prüfen im Hinblick auf ihre Aussagekraft
III
von 14,5
 = ... von 50