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Aufgabenblock — AFB II
Zehn Aufgaben, in denen Wissen aus mehreren Unterkapiteln zusammenkommt: Daten auswerten, Befunde erklären, Aussagen prüfen. Zwei gestufte Tipps helfen beim Ansatz, die Lösung zeigt einen vollständigen Weg.
A1
Vier Evolutionsfaktoren im Vergleich
AFB IIVergleichen Sie die Evolutionsfaktoren, indem Sie jede Eigenschaft oder jedes Beispiel dem passenden Faktor zuordnen.
Setzen Sie in jeder Zeile das passende Kreuz — hier ist es genau eins pro Zeile. Enter setzt und löscht.
| Eigenschaft oder Beispiel | Mutation | Rekombination | Selektion | Gendrift |
|---|---|---|---|---|
| erzeugt neue Allele | ||||
| kombiniert vorhandene Allele neu, ohne ihre Frequenzen zu verändern | ||||
| begünstigt Allele, deren Träger mehr fortpflanzungsfähige Nachkommen haben | ||||
| wirkt umso stärker, je kleiner die Population ist, und hängt nicht von der Fitness ab | ||||
| Crossing-over in der Meiose I | ||||
| Flaschenhals- und Gründereffekt | ||||
| Industriemelanismus beim Birkenspanner | ||||
| entsteht spontan oder durch UV-Strahlung, ungerichtet |
Mutation liefert neue Allele, Rekombination mischt sie nur. Selektion und Gendrift verändern Allelfrequenzen — die Selektion gerichtet nach der Fitness, die Gendrift zufällig und vor allem in kleinen Populationen.
Fragen Sie bei jeder Zeile: Entsteht etwas Neues, wird gemischt oder werden Häufigkeiten verschoben — und wenn ja, nach welchem Prinzip?
Rekombination ändert die Kombinationen, nicht die Anteile der Allele im Genpool.
Lösung anzeigen
Mutation ist die einzige Quelle neuer Allele; sie ist ungerichtet. Rekombination (Crossing-over, zufällige Verteilung der Chromosomen, zufällige Befruchtung) erzeugt neue Kombinationen, lässt die Allelfrequenzen aber unverändert. Selektion verschiebt die Frequenzen zugunsten der Allele, deren Träger unter den herrschenden Bedingungen mehr Nachkommen haben (Birkenspanner). Gendrift verändert sie zufällig; besonders stark wirkt sie in kleinen Populationen, etwa bei Flaschenhals- und Gründereffekt.
A2
Die Uhr der Pferde
AFB IIMaterial: Unterschiede in einem Gen (Modellwerte)
| Artpaar | Unterschiede d | Trennung nach Fossilien |
|---|---|---|
| Pferd – Nashorn | 44 | vor etwa 55 Mio. Jahren |
| Pferd – Esel | 4 | ? |
| Esel – Zebra | 2 | ? |
Füllen Sie alle Felder aus und prüfen Sie dann. Enter in einem Feld prüft ebenfalls. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt.
| Größe | Wert |
|---|---|
| Rate r (Unterschiede je Linie und Mio. Jahre) | |
| Trennung Pferd – Esel in Mio. Jahren | |
| Trennung Esel – Zebra in Mio. Jahren |
Eichung: \(r=\dfrac{d}{2t}=\dfrac{44}{2\cdot55}=0{,}4\). Dann \(t=\dfrac{4}{0{,}8}=5\) und \(t=\dfrac{2}{0{,}8}=2{,}5\) Millionen Jahre.
Die Eichung nutzt die fossil datierte Trennung: Stellen Sie \(t=d:(2r)\) nach r um.
\(r=d:(2t)\); danach gilt für jedes weitere Paar \(t=d:0{,}8\).
Lösung anzeigen
Die Trennung von Pferd und Nashorn ist fossil datiert. Aus \(d=2rt\) folgt \(r=44:(2\cdot55)=0{,}4\) Unterschiede je Linie und Million Jahre. Unter der Annahme einer konstanten Rate gilt für Pferd und Esel \(t=4:0{,}8=5\) Mio. Jahre, für Esel und Zebra \(t=2:0{,}8=2{,}5\) Mio. Jahre. Die Werte sind Schätzungen: Bei so wenigen Unterschieden wirkt sich schon eine einzige zusätzliche Mutation stark auf das Ergebnis aus.
A3
Merkmale der Insekten bewerten
AFB IIMaterial: Vier Insekten und eine Außengruppe
Verglichen werden Silberfischchen, Libelle, Heuschrecke und Schmetterling; Außengruppe ist ein Tausendfüßer. Alle fünf haben einen gegliederten Körper mit Außenskelett. Die vier Insekten haben sechs Beine. Libelle, Heuschrecke und Schmetterling haben Flügel, das Silberfischchen nicht. Heuschrecke und Schmetterling können die Flügel nach hinten über den Hinterleib legen, die Libelle nicht. Nur der Schmetterling macht eine vollständige Verwandlung mit Puppenstadium durch.
Wählen Sie in jedem Menü den passenden Eintrag. Alle Felder müssen stimmen.
| Merkmal | Status |
|---|---|
| gegliederter Körper mit Außenskelett | |
| sechs Beine | |
| Flügel | |
| Flügel über dem Hinterleib zusammenlegbar | |
| Puppenstadium |
Was schon die Außengruppe besitzt, ist ursprünglich. Die übrigen Merkmale sind abgeleitet und ineinander geschachtelt: sechs Beine ⊃ Flügel ⊃ zusammenlegbare Flügel. Das Puppenstadium kommt hier nur beim Schmetterling vor.
Prüfen Sie zuerst, welche Merkmale der Tausendfüßer hat.
Ein abgeleitetes Merkmal, das nur eine Art im Vergleich besitzt, sagt nichts über ihre Stellung.
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Das Außenskelett teilt die Außengruppe — innerhalb der Insekten eine Symplesiomorphie ohne Aussage über Verwandtschaft. Sechs Beine kennzeichnen alle Insekten, Flügel die Fluginsekten, zusammenlegbare Flügel eine Untergruppe aus Heuschrecke und Schmetterling. Daraus folgt das Kladogramm: Silberfischchen zweigt zuerst ab, dann die Libelle; Heuschrecke und Schmetterling sind Schwestergruppen. Das Puppenstadium ist im Vergleich eine Autapomorphie des Schmetterlings.