Die Entstehung von Arten & Synthetische Evolutionstheorie

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ml บบบบบบบบบบบบบบบบบบบบ ↓ ↓ Vermehrung Vermehrung LK Q2/ 2.2 -Gesamtschule 2.3 20.09.2022 Aufgabe 2: Evolutionsprozesse innerhalb der Gattung Aquilegia (44 Punkte) 2.1 Vergleichen Sie Aquilegia formosa und Aquilegia pubescens in Bezug auf Vorkommen, Blüte und Bestäuber (Material A und B). (12 Punkte) BIOLOGIE-KLAUSUR Bearbeitungszeit: 225 Minuten Jill Ermitteln Sie Möglichkeiten und Einschränkungen des Genflusses zwischen A. formosa und A. pubescens (Material A und B). Definieren Sie die verschiedenen Artbegriffe und erörtern Sie unter Berücksichtigung dieser, ob A. formosa und A. pubescens zwei verschiedene Arten darstellen. (14 Punkte) Beschreiben Sie die beiden Modelle zur evolutionären Entwicklung von Blüte und Bestäuber (Material C) und vergleichen Sie diese. Diskutieren Sie, inwiefern die Modelle zur Erklärung der Entstehung der Nektarsporne der zahlreichen, heute bekannten Akelei-Arten (vgl. Mate- rial A) herangezogen werden können. (18 Punkte) Material A: Zur Gattung Aquilegia Akeleien sind einjährige Blütenpflanzen, die zur Gattung Aquilegia gehören. Die etwa 70 bekannten Arten dieser Gattung kommen überwiegend in gebirgigen Regionen Europas, Asiens und Nordamerikas vor. Die einzelnen Arten unterscheiden sich auffallend in Blüten- farbe und -gestalt. Die Akelei-Blüten sind normalerweise auffällig gefärbt, wobei jedes Blütenblatt eine außergewöhnliche Verlängerung hat, den nektargefüllten Sporn. Die Spor- ne sind bei den heute bekannten Arten sehr unterschiedlich geformt und zwischen 10 und 120 mm lang. Tiere (Insekten, Vögel) besuchen diese Blüten, um an den Nektar im Sporn zu gelangen. Dabei kommen sie in Kontakt mit den Fortpflanzungsorganen (Staubblätter und Stempel) und bestäuben so die Blüte. Material B: Informationen zu den Arten Aquilegia formosa und Aquilegia pubescens Artmonographie von Aquilegia formosa: Aquilegia formosa kommt in der nördlichen und südlichen Sierra Nevada in Kalifonien, unterhalb von 3000 m Höhe vor. Sie ist bevorzugt auf besonders sonnigen und feuchten Standorten zu finden. Die Blüten von A. formosa sind hängend-nickend (Abbildung 1). Sporne und Kelchblätter sind rot gefärbt. Die Spornlänge beträgt 10-17 mm. Bei Dämmerung sind die Blüten nur aus der Nähe zu erkennen. Die Blütezeit von A. formosa dauert von Juni bis Juli. Bestäubt werden die Blüten in erster Linie von Kolibris. In seltenen Fällen wird A. formosa auch von Hummeln bestäubt. Artmonographie von Aquilegia pubescens: Aquilegia pubescens kommt in der südlichen Sierra Nevada in Kalifornien oberhalb von 2700 m vor. Exemplare dieser Art sind bevor- zugt auf trockenen, kalten und schattigen Standorten, oft auf der Nord- und Ostseite unter überhängenden Felsen zu finden. Die Blüten sind aufrecht (Abbildung 2). Sporne, Kelch- und Kronblätter sind blassgelb bis weiß. Die Spornlänge beträgt 29-37 mm. Die Blüten sind bei Dämmerung auf Grund ihrer Färbung relativ weit sichtbar. Die Blütezeit von A. pubescens dauert von Juli bis August. Der Hummelschwärmer, ein dämmerungsaktiver Nachtfalter, ist der vorwiegende Bestäuber von A. pubescens. In seltenen Fällen wird A. pubescens auch von Hummeln bestäubt. Kreuzungsversuche zwischen Aquilegia pubescens und Aquilegia formosa Bei Kreuzungen im Labor erhielt man fruchtbare Hybriden von Aquilegia pubescens und Aquilegia formosa. LK Q2 ' -Gesamtschule Bestäubung: Form und Stellung der Blüten von Aquilegia formosa und Aquilegia pubescens sowie deren typische Bestäuber: A. formosa A. pubescens 2.2. Blütenstängel 20.09.2022 Sporne Abbildung 1: Aquilegia formosa mit Kolibri Staubblätter mit Pollen -> Hummel ->Kolibri BIOLOGIE-KLAUSUR Bearbeitungszeit: 225 Minuten Tabelle 1: Blütenbesuche von Kolibris und Hummelschwärmern in einen Gebiet während des Untersuchungszeitraums, in dem A. formosa und A. pubes ens im Wechsel angepflanzt wurden (Freilandversuch nach HODGES, 1999) beobachtete Blütenbesuce Staubblätter mit Pc an Kolibris 81 9 Sporn Blütenstängel Abbildung 2: Aquilegia pubes ens mit Hummelschwär er Hummelschwärmer 0 115 sehen untersch, aus → Farbe.... →> Morphologischer Actbegriff: Biologischer Ls unter natürl. Bedingungen Fortpflanzung? - Nein •Kreuzung möglich im Labor LK Q2' -Gesamtschule größere Fitness Material C: Erklärungsmodelle zur evolutionären Entwicklung von Blüte und Bestäuber 1. Modell der evolutionären Entwicklung von Blüte und Bestäuber nach der Theorie von CHARLES DARWIN Sporn unten mit Nektar gefüllt 20.09.2022 Abbildung 3: Modell der evolutionären Entwicklung von Blüte und Bestäuber Ursprungsblüte größere Fitness 2. Modell der evolutionären Entwicklung der Blüte durch Bestäuberwechsel nach J. B. WHITTALL und S. A. HODGES (2007) Ein neuer, nicht verwandter Bestäuber mit längerem Rüssel bestäubt einen Teil der Blüten. BIOLOGIE-KLAUSUR Bearbeitungszeit: 225 Minuten Ursprungsbestäuber (dunkel) bestäubt weiterhin einen Teil der Blüten. Abbildung 4: Modell der evolutionären Entwicklung der Blüte keine Bestäubung durch den Ursprungs- bestäuber LK Q2 ( Gesamtschule 3.2 Aufgabe 3: Entstehungsgeschichte der madagassischen Lemuren (40 Punkte) 3.3 3.1 Definieren Sie den Begriff ,„,adaptive Radiation" und erklären Sie die stammesgeschichtliche Entwicklung der Lemuren Madagaskars evolutionsbiologisch (Material A bis C). (18 Punkte) 20.09.2022 Erklären Sie, wie so viele verschiedene Lemuren-Arten auf der Insel koexistieren können. Gehen Sie dabei detailliert auf das Material B ein. (10 Punkte) Beurteilen Sie unter Berücksichtigung des Zeitungsartikels (D) die Zukunftsaussichten der Lemuren auf Madagaskar. (12 Punkte) A Entstehung Madagaskars Madagaskar ist die viertgrößte Insel der Erde und liegt etwa 400 Kilometer östlich vom afrikanischen Festland. Sie ist nicht vulkanischen Ursprungs, sondern entstand aufgrund der Kontinentalverschiebung. Bereits vor 165 Millionen Jahren trennte sich Madagaskar vom afrikanischen Festland, erreichte jedoch erst vor 60 Millionen Jahren die Lage, die etwa seiner heutigen geografischen Position entspricht. damerika vor 60 Millionen Jahren Sudamerika vor 165 Millionen Jahren vor 220 Millionen Jahren BIOLOGIE-KLAUSUR Bearbeitungszeit: 225 Minuten fill Afrika Indien Madagaskar Antarktis Indien Antarktis B Lebensräume der Lemuren Die Lemuren Madagaskars gehören zu den Halbaffen. Von den Echten Affen unterscheiden sich die Halbaffen durch einige gemeinsame Merkmale wie die zweiteilige Gebärmutter, eine Kralle an der zweiten Zehe und den haarfreien und feuchten Nasenspiegel - nur bei Kobold- makis ist die Nase behaart. Etwa 50 Lemurenarten leben ausschließlich auf Madagaskar. Die Insel weist ein sehr vielgestaltiges Muster von Lebensräumen auf, die von den verschiedenen demurenarten besiedelt worden sind. LK Q2 ( Name Mausmaki Zwergmaki Katta Indri Larvensifaka 3 Gesamtschule Fingertier (Aye-Aye) Vari Larven-Sifaka Bambuslemur Mohrenmaki d Mausmaki 2 Katta 1 Großer Katzen- maki D Körpermaße 11-13 cm lang 50-60g schwer 24 cm lang 390g schwer 45 cm lang 2400-3700g 75-80 cm lang 7000 g schwer 45 cm lang 2000 g schwer 60 cm lang 5000 g schwer 50 cm lang 5000g schwer 34 cm lang 1000 g schwer 25 cm lang 400g schwer 20.09.2022 200 Kilometer Nahrung Früchte, Blüten, Insekten, Eidechsen Früchte, Blüten, Blätter, Gräser, Kräuter, Rinde Blätter, Blüten, Früchte, Knospen Früchte, Insektenlarven Blätter, Früchte Indri 6 tropischer Regenwald Feuchtsavanne Trockensavanne Trockenwald Dornstrauch- und Sukkulentensavanne Mangrove landwirtschaftlich genutzte Flächen Fingertier 5 Blätter, Früchte, Blüten, Rinde Früchte, Blätter, Baumsäfte, nachtaktiv, Bewohner des Tro- Insekten ckenwalds tagaktiver Waldbewohner BIOLOGIE-KLAUSUR Bearbeitungszeit: 225 Minuten Bambusschösslinge, Bam- busblätter Früchte, kleine Wirbeltiere Lebensweise und Biotop nachtaktiv, Bewohner des Hoch- walds tagaktiv, Bewohner des Küsten- und Bergregenwalds nachtaktiv, in Mangroven und Bambusdickicht dämmerungsaktiv, Bewohner des Regenwalds tagaktiv, Bewohner des Trocken- und Dornwalds dämmerungsaktiv in Bambusdi- ckichten nachtaktiv im Regenwald LK Q2 с -Gesamtschule Vorfahren der Lemuren: 20.09.2022 BIOLOGIE-KLAUSUR Bearbeitungszeit: 225 Minuten Säugetiere verbreiteten sich nach dem Aussterben der großen Dinosaurier vor etwa 65 Millionen Jahren über die Erde. Einige Vertreter der Säugetiere erreichten auf diesem Weg auch Madagaskar. Zu ihnen gehört ein Vertreter der Riesenlemuren, die vor etwa 2000 Jahren ausgestorben sind. Diese Tiere waren Greifkletterer und fraßen Blätter. Genetische Analysen von Überresten der Riesenlemu- ren ergaben große Übereinstimmungen mit Proben vieler rezenter Arten. D Zeitungsartikel: ...Jedes Jahr geht auf der Insel im Indischen Ozean eine Waldfläche, fast so groß wie das Saar- land, in Flammen auf. Wenn diese Zerstörung so weitergeht, dann - so die Experten - steht in 30 Jahren auf Madagaskar kein einziger Baum mehr. Nebel hängt in der Luft, auf den Urwaldriesen wachsen Orchideen und Flechten. Die Montagne d'Ambre ist der beliebteste Nationalpark Madagaskars. Über 1.000 verschiedene Baumarten gibt es hier. Viele der Tiere und Pflanzen leben an keinem anderen Fleck der Erde. Über 30 Flüsse ent- springen in dem Bergregenwald. Sie liefern das Trinkwasser für die gesamte Region. Doch immer mehr Quellen versiegen, denn die Bevölkerung gräbt sich selbst das Wasser ab. Der Wald geht in Flammen auf, jedes Jahr wird die Montagne d'Ambre um 1.000 Hektar kleiner, sagt Tom Erdmann vom World Wide Found for Nature WWF. Tom Erdmann: Die Bauern sehen den Wald vor allem als Reservoir für fruchtbare Böden. Sie roden, pflanzen und ernten. Aber es geht nur zwei oder drei Jahre gut. Danach lässt die Erosion nur eine unfruchtbare Wüste zurück. Das ist die größte Bedrohung für den Wald. Wer Hunger hat, denkt nicht an Naturschutz. Die Menschen brauchen Holzkohle vor allem zum Ko- chen. Allein die Provinzhauptstadt Antsiranana verbraucht 10.000 Tonnen pro Jahr. Ein Großteil stammt aus Naturwäldern. Doch in letzter Zeit muss die Bevölkerung immer weiter laufen, um Holz zu finden. Die Region verwandelt sich in eine Grassteppe. Nutzloses Brachland, das keinem gehört. Und genau das ist das Problem, sagt Richard Knodt von der deutschen Gesellschaft für technische Zusammenarbeit GTZ. Keiner fühlt sich verantwortlich. Früher gab es staatliche Auf- forstungsprojekte. Doch sie scheiterten an den unklaren Besitzverhältnissen.... (Auszug: Deutschlandfunk: Umwelt und Landwirtschaft) Erwartungshorizont zur Klausur Teilauf- gabe 1.1 1.2 1.3 2.1 Fill LAMARCK durch innerer Drang nach Vervollkommnung entwickeln Bakterien Resistenz gegen das Antibiotikum aktiv angeeignete Eigenschaft wird an die Nachkommen vererbt Antibiotikum als unmittelbare Ursache der erworbenen Resistenz 2.2 Der Schüler/Die Schülerin DARWIN • Überproduktion an Nachkommen, die eine große Variabilität zeigen • Zufällig sind resistente Bakterienunter den Nachkommen Bakterien, die eine solche Resistenz niabt zeigen, können nicht überleben und werden durch die natürliche Selektion aussortiert ZITAT . . . . . ● . . . . . vergleicht A. formosa und A. pubescens auf Vorkommen Beide Formen kommen in der südlichen Sierra Nevada vor, während nur formosa in der nördlichen Sierra Nevada vorkommt Die Formen kommen in überlappenden Höhenlagen vor; formosa unterhalb von 3000 m und pubescens oberhalb von 2700 . . Name: Die resistenten Bakterien sind am besten angepasst (survival of the fittest) und vererben diese Eigenschaft an die Nachkommen . Larmack's Theorie steht dem Zitat näher Clevere Bakterien, die bewusst und planmäßig Resistenzen erwerben Kontrollversuch 1 zeigt, dass sich Bakterien nur auf Nährböden ohne Antib. Vermehren in der Ausgangskultur sind also keine Resistenzen zu finden . in Versuch 2 sind in einigen Ansätzen Resistenzen zu finden, Anzahl der Kolonien variiert stark Bei Anpassung nach LAMARCK dürften die Zahlen nicht varrieren Resistenz Ergebnis zufälliger Mutationen (Ergebnisse variieren) Viele Resistenzen = Mutation zu einem frühen Zeitpunkt (analog: wenige Resistenzen = späte Mutation) Keine Resistenzen = keine Mutationen DARWIN Theorie wird gestützt, LAMARCK's muss verworfen werden Aussage clevere Bakterien" muss verworfen werden (keine Bewusstsein, keine aktive Anpassung) BSP: durch zufällige Mutationen können Bakterien Resistenzen gegen Antibiotika erlangen..." vergleicht die beiden Formen in Bezug auf Bestäuber Formosa wird bevorzugt von tagaktiven Kolibris und pubescens von dämmerungsaktiven Hummelschwärmern bestäubt Beide Arten werdenselten von Hummeln bestäubt Sehr selten erfolgen auch Besuche von Kolibris an pubescens. Hummelschwärmer tauchen nie als Bestäuber von formosa auf . ermittelt Möglichkeiten des Genflusses Hummeln bestäuben sin seltenen Fäller beide Arten, Kolibris-besuchen selten auch pubescens . Die Blütezeiten überschneiden sich im Juli ermittelt Einschränkungen des Genflusses Unterschiedliche Blutenform, verschiedene Standorte, unterschiedliches Verhalten der Bestäuber (tag-/nachtaktiv), teilweise verschiedene Blütezeiten weitestgehend genetische Isolierung . Formosa bevorzugt warme, sonnenexponierte und feuchte Standorte, pubescens kalte, schattige und trockene Standorte definiert Artbegriffe der morphologische Artbegriff betont messbare anatomische Unterschiede zwischen Arten der biologische Artbegriff hebt die reproduktive Isolation hervor- das Potenzial der Vertreter einer Art, sich untereinander, aber nicht mit Mitgliedern anderer Arten zu kreuzen erörtert unter Berücksichtigung der Artbegriffe, ob formosa und pubescens zwei Arten darstellen da sehr große morphologische Unterschiede zwischen den Formen bestehen, handelt es sich nach dem morphologischen Artbegriff um zwei Arten nach dem biologischen Artbegriff handelt es sich aber um zwei Rassen der Artbildungsprozess ist noch nicht abgeschlossen, auch wenn beide Formen schon als unterschiedliche Arten bezeichnet werden, der Genfluss ist nicht vallig unterbrochen, Hybridisierungen kommen noth vor, bei Kreuzungen im Labor entstehen fruchtbare, lebensfähige Nachkommen Punkte +++ vergleicht formosa und pubenscens in Bezug auf Blüte Formosa besitzt nickend-bängende Blüten mit relativ kurzen Sporten von 10-17 mm Länge, pubescens aufrechte Blüten mit auffallend langen Spormen (29-37 mm Länge) 44 Sporne und Kelchblätter von formosa sind rotund in der Dämmerung nur aus der Nähe zu erkennen, die blassgelben bis weißen Blüten von pubescens sind auch bei Dämmerung weithin sichtbar Formosa blüht von Juni-Juli, pubescens von Juli-August, die Blütezeit überlappt sich im Juni 55 55 22 2 Z NII IN 2- 22 8 34 434 ← 184 Erreichte Punkte 12 12 14 22 12 14 12 13 3.1 3.2 3.3 bei Pflanzen mit längeren Spornen müssen Bestäuber tiefer in den Sporn eindringen, um an den Nektar zu gelangen, mit ihrem Körper tragen sie mehr Pollen davon, das führt zu einem größeren Reproduktionserfolg der Blüte • Bestäuber mit längerem Rüssel haben bei Pflanzen mit langem Sporn eine höhere Fitness Koevolution beschreibt das Modell von Whittall und Hodges Zusätzlich zum Ursprungsbestäuber (kurzer Rüssel) taucht ein zweiter, nicht verwandter Bestäuber mit längerem Rüssel auf und fliegt die Blüten an . Die Blüten mit längerem Sporn haben bei dem neuen" Bestäuber eine Selektionsvorteil, eine disruptive Selektion wirkt in Richtung längerem Sporn bei einem Teil der Pflanzen Die Ursprungsbestäuber mit kürzerem Rüssel bestäuben weiter die Blüten mit kürzerem Sporn, bei einem teil der Pflanzen bleibt also der kürzere Sporn erhalten vergleicht die Modelle Bei Darwin Zusammenspiel von Variation und Selektion (gerichtete Selektion) . Bei Whittall Angepasstheit der Blütenform an unterschiedliche Bestäuber (disruptive Selektion) diskutiert, inwiefern die Modelle zur Erklärung der Entstehung der Nektarsporne der Akelelblüten herangezogen werden können . . . ut das Modell nach Darwin in den Populationen treten Variationen der Rüssellängen bei den Bestäubern und der Nektarsporne der Blüten auf bei Blüten mit längeren Spornen haben Bestäuber mit längeren Rüsseln den größten Erfolg beim Nektarsammeln (Selektion) Madagaskar trennte sich vor 165 Mio. Jahren vom afrikanischen Kontinent und entfernte sich aufgrund der Kontinentalverschiebung vom Festland Säugetiere waren aufgrund der Vorherrschaft der großen Reptilien wenig spezialisiert bzw. verbreitet, dies erfolgt nach dem Aussterben der Dinosaurier Der Riesenlemur (Vorfahre der heutigen Lemuren, genetische Beweise) gelangte nach Madagaskar ✔ . Besiedlung unterschiedlicher Lebensräume, Isolation in Tellpopulationen Mutationen und Rekombination führen zur Veränderung des Genpools/des Phänotyps Selektion bewirkte die Anpassung an verschiedene ökologische Nischen Durch die Entwicklung unterschiedlicher ökologischer Nischen wird bei den verschiedenen Lemuren-Arten Konkurrenz vermieden. Madagaskar weist viele unterschiedliche Lebensräume auf (Küstenbereich mit Mangroven, Binnenwald,...) Lemurenarten können verschiedene Lebensräume besiedeln. (BSP) Falls sie im gleichen Lebensraum vorkommen, sind die Aktivitätszeiten unterschiedlich (Katta tagaktiv, Graue Mausmaki nachtaktiv) . . . . Für eine einzelne Akelei-Art kann das Darwin'sche Modell die Evolution bestimmter Blütenmerkmale einer Art erklären() Die Evolution sehr unterschiedlicher, neuer Blütenformen und -arten innerhalb einer Gattung lässt sich besser mit einer Reaktion auf neue, zur Verfügung stehende Bestäuber erklären (disruptive Selektion) Bei gleichem Lebensraum und gleichen Aktivitätszeiten ist die Nahrung z.T. unterschiedlich. (BSP) Der Lebensraum Regenwald wird immer kleiner; Lemuren-Arten, die sich ausschließlich auf diesen Lebensraum spezialisiert haben (Großer Katzenmaki, Rotbauchmaki, Vari, Indri, Fingertier), treten um die weniger werdenden Ressourcen in Konkurrenz bzw. werden aussterben . Durch das Entstehen eines neuen Lebensraums (Grassteppe) könnten jedoch andere Lemuren-Arten entstehen, die an die neuen Gegebenheiten angepasst sind Festland? Notenpunkte Note % Punkte insg. Darstellungsleistung: • führt seine Gedanken schlüssig, stringent und klar aus. • strukturiert seine Darstellung sachgerecht. verwendet eine differenzierte und präzise Sprache (Fachsprache). 44 40 Unter adaptiver Radiation versteht man die Aufspaltung einer Stammart in zahlreiche neue Arten durch Einnischung und 55 18 Anpassung innerhalb eines evolutiv kurzen Zeitraums. 3 3 • veranschaulicht seine Ausführungen durch geeignete Skizzen, Schemata etc. gestaltet seine Arbeit formal ansprechend. 0 6 $19 25 1 5- 20 26 2 5 27 36 Die Klausur wird abschließend mit der Note: 3 5+ 33 44 4 4- 39 51 5 4 45 59 got plus 6 4+ 50 66 Unterschrift, Datum: ( 7 3- 55 73 8 3 12 60 79 Summe 9 3+ 65 86 Insgesamt: 10 2- 70 92 Punkte) bewertet. 11 2 75 99 20.09.22 130 55 F 2+ 80 106 S MYNNITM 13 1- 85 112 21 14 22 66 12 (8) 8 (4) 1 40 18 12 14 1 90 119 10 9 12 8 12 106 15 1+ 295 125 *Dies nennt er natürliche Selektion. SS Biologie LK, 1. Klausur Q2 Aufgabe 1: 1.1. 20.09.2022 Jill Lamarck und Darwin haben verschiedene Evolutions theo- rien entwickelt, mit denen sich die Entstehung anti- biotikaresistenter Bakterien erklären lässt. Die Evolutionstheorie nach Lamarck besagt, dass sich die Individuen bewusst und aktiv an die Gegebenheiten in ihrem Umfeld anpassen und diese Veränderungen durch. Fortpflanzung weitergeben. Bei den Bakterien mit der Antibiotikaresistent hätte Lamarck es so erklärt: Die Bakterien gelangen mit bestimmten Antibiotika in Kontakt und entwickeln, damit sie weiterhin überleben können, aktiv eine Resistenz oder Abwehr mechanismen gegen die Antibiotika. Diese Veränderung geben sie an ihre Folge- generationen weiter. Darwin erklärt es mit seiner Evolutionstheosie anders. Seine Theorie besagt, dass die Individuen, die am besten an ihre Umwelt und dessen Bedingungen angepasst sind, am ehesten überleben und ihre Merkmale reproduktiv durch Fortpflanzung weitergeben können. Schlechter passte Individuen haben einen geringeren Fortpflanzungser- folg. Laut Darwin gibt es keine bewusste Anpassung, es ist ein passiver Prozess über zahlreiche Generationen, während bei Lamarck es ein Prozess über wenige ange- Generationen ist. Darwin würde die Antibiotikaresistenz also damit erklären dass die Bakterien, die die richtigen Merkmale gegen das spezifische Antibiotikum in sich tragen, viel eher überleben und diese Merkmale in der Fortpflanzung ihre Nachkommen weitergeben können, als die Bakterien, die keine Merlemale gegen das Antibiotikum in sich tragen. an Das Zitat in M1 besagt, dass Bakterien Resistenzen gegen. Antibiotika entwickeln. Dies klingt nach einem bewussten Prozess, bei denen die Bakterien aktiv etwas an sich ver- ändern, wodurch es zu der Theorie Lamarcks passt, da er es als eine aktive und bewusste Anpassung beschreibt. 1.2. Bei dem Versuch von Luria und Delbrück in M2 kommt es beim Bebrüten von Nährböden mit Antibiotikum und Bakterien kulturen zu unterschiedlichen Ergebnissen. Es gibt Nährböden, auf denen sich keine Bakterien angesiedelt haben, aber auch Nährböden mit wenigen oder sehr vielen Bakterien kolonien. Von Nährböden ohne Kolonie bis zu Nährböden mit über 10 Bakterienkolonien tritt alles auf. Dies lässt sich so erklären, dass es Bakterien gibt, die besser an ihre Umgebung und in diesem Fall besser an die Bedingungen mit dem Antibiotikum angepasst sind, als andere. Die Bakterien, die zufällig besser angepasst sind, schaffen es eher sich zu vermehren, als diejenigen, die nicht gut angepasst sind. Es handelt sich also nicht um eine gezielte Anpassung der Bakterien, sondern ist eher Zufall, welche Bakterien nun besser angepasst sind und diese Merkmale an ihre Nachkommen weitergeben. Sie haben eine bessere biologische Fitness als schlechter angepasste. Bakterien, es gibt also einen höheren Fortpflanzungserfolg.. 1.3. Manche Bakterien sind durch Zufall besser an ihre Umgebung. angepasst, wodurch sie Resistenzen gegen Antibiotika aufweisen, che in der Therapie, aber auch in der Tierzucht eingesetzt werden." 2 12/12 wie ist clac co erblaren? SF-7 kontroller sud aigt, Wire Resistenzen! 4/19 6/8 10112 Aufgabe 2: 2.4. Die Aquilegia formosa und Aquilegia pubescens sind Blüten- -pflanzen, die überwiegend in gebirgigen Regionen Europas, Asiens und Nordamerikas vorkommen. Die A. formosa kommt in der nördlichen und südlichen Sierra - Nevada in Kalifornien for. Sie befindet sich dabei unterhalb von 3000m Höhe, während die A. pubescens in der südlichen Sierra Nevada in Kalifornien oberhalb von 2700m auftritt. Die A. formosa hat eine hängend-nickende Blüte, die A. pubescens hingegen eine aufrechte Blite, die nach oben geöffnet ist. Sie bevorzugen unterschiedliche Standorte. Während die Blüte der A. formosa rot gefärbt und somit bei Dämmerung komm sichtbar ist, sind die Blüten der A. pubescens weitläufig erkennbar durch ihre blassgelb bis weiße Färbung. Die Blütezeit ist bei der A. formosa von Juni bis Juli und bei der anderen Akelei von Juli bis August, Die A. pubescens wird vorwiegend von einem dämmerungs- aktiven Nachtfalter, dem Hummelschwärmer, bestäubt, während die A. formosa von Kolibris bestäubt werden. In seltenen Fällen werden die Akeleien auch von Hummeln bestäubt. 2.2. Es gibt verschiedene Möglichkeiten des Genflusses zwischen A. formosa und A. pubescens, gleichermaßen treten auch Einschränkungen des Genflusses auf. Beide Akeleien treten in der südlichen Sierra Nevada in Kali- formien auf. Während die eine nicht in Gebieten oberhalb von 3000m auftritt, kommt die andere nur in Gebieten ab 2700m Höhe vor. Obwohl sie in den Gebieten unterschiedliche Stand- orte bevorzugen, ist es möglich, dass sie von gleichen Be- 3 können stäubern angeflogen werden. In seltenen Fällen werden beide von Hummeln bestäubt werden, auf diese Weise könnten Sporne der einen Akelei auf die andere gelangen. Wie auch in dem Freilandversuch nach Hodges. (Tabelle 1) zu erkennen, ist es möglich, dass Kolibris die A. pubescens anfliegen und bestäuben, trotz unterschiedlicher Spornlängen der Akeleien. von 1999 Es gibt jedoch viel mehr Einschränkungen als Möglichkeiten des Genflusses bei den Akeleien. Bereits die verschiedenen Gebiete, in denen sie auftreten, stellt eine Einschränkung dar. Auch wenn es eine Über- schneidung der Gebiete von 300m gibt, ist nicht bekannt, wie sich die Akeleien in den Gebieten verteilen. Nur weil die A. formosa zwar auch zwischen 2700m und 3000m Höhe auftreten kann, heißt er nicht, dass sie dort viel auftritt. Es ist ebenfalls möglich, dass sie in tiefer liegenden Gebieten viel eher auftritt. Die verschiedenen Spomlängen stellen ebenso eine Einschränk- ung dar, da für einen Genfluss zwischen den Akeleien ein Bestäuber gefunden werden muss, der eine Spornlänge zwischen 10mm and 37mm anfliegen kann. Es treten also verschiedene isolationsmechanismen in Kraft, da die Akeleien geografisch und zeitlich mehr oder weniger isoliert sind. Die Blütezeit überschneidet sich zwar im Juli, allerdings stellt dier dennoch eine mögliche Einschränkung dar, da nicht sicher ein Genfluss bestehen kann. Die verschiedenen Bestäuber stellen ebenso eine Ein- Schränkung dar, da so eine Fremdbestäubung zwischen A. formosa und A. pubescens minimiert wird. Obwohl Kolibris zwar auch in der Lage wären, die A. pubescens anzufliegen (s. Tabelle 1), bevorzugen sie die A. formosa, vermutlich weil die Spornlänge dieser Akelei besser zu 4 / Wertung 2/1 Wertung 2.1 Q2 => hounen schon! unoglich schon! Unterarten... 13/14 ihrem Saugrüssel passt. Zudem sagt der Versuch von Hodges Lediglich aus, dass eine Fremdbestäwoung möglich wäre, wenn die Akeleien im Wechsel, d. h. im gleichen Gebiet und am gleichen Standort, angepflanzt werden, aber zu natür- lichen Bedingungen ist dies unwahrscheinlich, da die Akeleien verschiedene Standorte bevorzugen. Es gibt den morphologischen Artbegriff, der besagt, dass Individuen einer Art angehören, wenn sie gleiche Merkmale und Eigenschaften aufweisen. Dazu betrachtet man Aspekte wie die Farbe, Aussehen oder Aktivitätszeichen. Der biologische Artbegriff besagt, dass Individuen nur einer Art angehören, wenn sie gemeinsam fortpflanzungsfähige Nachkommen können und reproduktiv von anderen. Individuen gruppen isoliert sind. Dies muss unter natürlichen Bedingungen geschehen. zeugen Wenn man diese Artbegriffe mit der A. formosa und der A. pubescens in Verbindung setzt, wird schnell deutlich, dass die Akeleien nicht zu einer Art gehören. Geht man nach dem morphologischen Artbegriff, gehören sie keiner Art an, da sie sich in Blütenform sowie Blüten- farbe stark unterscheiden. Während die eine nach unten. geöffnet und not gefärbt ist, ist die andere Vaufrecht und hat eine gelb bis weiße Farbe. Auch der biologische Artbegriff schließt die Zusammen- gehörigheit der A. formosa und A. pubescens aus, da sie unter natürlichen Bedingungen keine fortpflanzungs- fähigen Nachkommen zeugen. Sie sind somit als Gruppe reprodukt von anderen Gruppen von Individuen. nicht Auch wenn im Labor Hybriden, entstanden sind, geschieht dies eher nicht unter natürlichen Bedingungen aufgrund der isolationsmechanismen. Dadurch handelt es sich um. Zwei verschiedene Arten. 5, 2.3. Das Modell der evolutionären Entwicklung von Blute und Bestäuber nach der Theorie von Charles Darwin zeigt, dass Blüten mit einen längeren Nektarsporn eine größere biologische Fitness aufweisen als Blüten mit kürzerem Nektarsporn. Die Blüten werden von Bestäubern mit ebenso langen Rüsseln bestäubt. Diese Bestäuber haben eine große Fitness, d.h. ihr Fortpflanzungserfolg ist hoch, da sie genügend Nektar als Nahrung finden und mit ihrem langen Saug- rüssel an mehr Nektarsporne drantkommen. Über Generationen treten immer längere Neletarsporne auf, da sie stets Be- stäuber mit Langen Saugrüsseln haben. Die Fitness der Blüten ist somit hoch, da sie mehr Chance für Fremdbe- stäubung haben. Auch das Modell der evolutionären Entwicklung der Blüte durch Bestäuberwechsel nach J.B. whittall und S.A. Hodges von 2007 zeigt einen ähnlichen Prozess. Hierbei gibt es eine Ursprungsblüte, die von zwei Bestäuber bestäubt wird, den Ursprungsbestäuber und ein neuer Bestäuber. Dieser neue Bestäuber weist einen längeren. Rüssel als der ursprungsbestäuber auf. über Generationen führt dies dazu, dass ein Teil der Blüten, jenigen, von dem neuen Bestäuber bestäubt werden, einen Längeren Nektarsporn aufweisen. Dies resultiert daraus, dass der neue Bestäuber eher Blüten mit längerem Sporn an- fliegt und sich die Fremdbestäubung der Bütüten mit langem Sporn erhöht. Die reproduktive Fitness steigt. Nach vielen Generationen ist der Sporn der Blüten so lang, dass es keine Bestäubung mehr durch den Ursprungsbestäuber gibt. Dadurch sind die Blüten mit längerem Sporn repro- duktiv isoliert von den Blüten mit kurzem sporn. 15/18 Beide Modelle erklären die Verlängerung der Sporne ähn- lich, durch den Bestäuber mit längerem Rüssel, wodurch die Fremdbestäubung bei Blüten mit längerem Sporn erhöht wird und so mehr Nachkommen mit diesen Merk- malen entstehen. Bei den Akeleien treten Sporne zwischen 10mm und 120 mm Länge auf. Dies lässt sich damit erklären, dass die Blüten verschiedene Bestäuber hatten, die je eine bestimmte Länge des Spoms bevorzugten, da sie nur eine bestimmte Russellänge besaßen. Dadurch wurden merkmalähnliche Pflanzen immer wieder bestäubt durch Fremdbestäubung und konnten sich fortpflanzen. Blüten mit kurzem Sporn teamen so in Kontakt mit Sporen von Blüten mit ebenso kurzem Sporn und bei Blüten uit längerem Sporn war es der gleiche Prozess. So konnten über Generationen verschiedene Arten der Akelei entstehen. Aufgabe 3: 3.1. Bei der adaptiven Radiation gelangen Individuen einer Art durch Gendrift in einen neuen Lebensraum und teilen sich in verschiedene ökologische Nischen auf, wo- durch sie reproduktiv voneinander isoliert sind und zahl- reiche Arten entstehen, die auf die verschiedenen öko- logischen Bedingungen angepasst sind. In relativ kurzer Zeit entstehen also viele neue Arten. Bei den Lemuren, die heute auf der Insel Madagaskar beheimatet sind, lässt sich eine adaptive Radiation erkennen Vor etwa 65 Millionen Jahren verbreiteten sich Säugetiere über die Erde, darunter auch der Riesenlemus. Durch Zufall gelangen Riesenlemuren nach Madagaskar, 7 dass sich vor 65 Millionen Jahren noch näher am afrika- nischen Festland befand. Die Riesenlemuren haben sich bei der Ankunft in verschie- denen Bereichen auf Madagaskar verbreitet. Es gibt zahlreiche Lebensräume auf der Insel und somit viele ver- schiedene ökologische Nischen. Durch Zufall weisen indivi- duen unterschiedliche Merkmale auf und so sind manche. Lemuren besser an die eine Nische und andere besser am eine andere Nische angepasst. Die Fortpflanzung erfolgte innerhalb der Nischen, wodurch sich die Merkmale, die vor- teilhaft in der jeweiligen Nische waren weiter ausprägen. Denn die Lemuren, die am besten an die jeweilige öko- logische Nische angepasst waren, hatten den besten. Forteflanzungserfolg und gaben diese Merkmale an ihre Nachkommen weiter. Auf diese Weise entstanden aus dem Riesenlemuren viele Arten von Lemuren. 3.2. Viele verschiedene Lemuren-Arten können gleichzeitig auf Madagaskar existieren. Dies ist möglich, da sie in ver- schiedenen Bereichen größtenteils ökologisch voneinander, trennt leben. Bereits die unterschiedlichen Lebensräume sorgen für eine Trennung zwischen den Arten. Sie bevorzugen andere Gebiete. Der Mausmaki lebt im tropischen Regenwald und in Feuchtsavannen, während indri und Fingertier im tro- pischen Regenwald vorkommen. Indris und Fingertiere treten zwar im gleichen Lebensraum auf, haben sich jedoch auf andere Nahrung spezialisiert und sind nicht zur gleichen. Tageszeit aktiv. Der Indri frisst Blätter, Blüten, Früchte und Knospen, während das Fingertier Früchte und insektenlarven frisst. 8 ge- Z Evolutions I fal foram 14/18 Jill Q2 9/10 Der Indri ist tagaktiv und lebt eher in Küsten- und Bergregionen des Regenwaldes, während das Fingertier nachtaktiv ist und im Bambusolickicht lebt. Lebensraum mit Ein weiteres Beispiel für den gleichen verschiedenen Nischen sind der Katta, Mausmaki und Larvensifaka, die alle im Raum des Trockenwaldes leben. Der Katta ist tagaktiv, lebt in Wald und frisst Früchte, Blüten, Blatter, Gräser, Kräuter und Rinde. Der Mausmaki frisst zwar auch Früchte und Blüten, konsumbert aber auch Insekten oder Eidechsen. Diese Art hat eine geringe Körpergröße und lebt im Hochwald, wo sie nachts am aktirsten ist. Der Larvensifaka ist tagaktiv und ernährt sich ähnlich wie der Katta, allerdings tritt er nicht nur im Trockenwald, sondern auch im Dornwald auf. Diese Unterschiede in der Größe, Nahrung oder der. Lebensweise und dem Biotop zeigen die vielen ökologischer Unterschiede auf, in denen die Lemuren-Arten leben. So ist es ihnen möglich auf einer Insel koexistieren zu können. 3.3. Der Zeitungsartikel besagt, dass jedes Jahr 1000 Hektar eines wichtigen Nationalparks abbrennen und Experten schätzen, dass in 30 Jahren keine Bäume mehr stehen, wenn es 30 weitergeht. Viele der Lemuren-Arten sind auf die Baume beziehungs- weise Wälder als Lebensraum angewiesen. Ohne ihren Lebensraum ist es ihnen nicht möglich, zu überleben oder sich fortzupflanzen. Es ist äußerst wahrscheinlich, dass die Lemuren ohne Lebensraum auf Madagaskar dort aussterben. Es wäre auch denkbar, dass es einen Gendrift gibt, aber dazu Missten Lemuren auf das 400km 9 entfernte Festland gelangen. Wenn es so kommt, wie im Artikel beschrieben, sterben die Lemuren auf Madagaskar vermutlich aus. 10 Alle ? Chancen? 8112