Definieren Sie den Begriff „Fitness“ im evolutionsbiologischen Sinn.
Anzahl reproduktiver Nachkommen
Welche Voraussetzungen müssen gegeben sein, damit natürliche Selektion wirken kann?
a. Variabilität von Merkmalen
b. Erblichkeit von Merkmalen
c. Reproduktion (neue Generationen)
d. Unterschiedlicher Fortpflanzungserfolg von
Phänotypen der auf alternativen Allelen basiert
Nennen Sie 4 Gründe, warum Merkmale nicht immer optimal angepasst sind.
a. Historische Zwänge / Beschränkungen Evolution kann nur auf bestehenden Strukturen aufbauen
b. Anpassungen oft Kompromisse: z.B. marine Säuger→Flossen zum Schwimmen und Laufen
c. Selektion kann nur bereits vorhandene Varianten begünstigen→Neue Allele entstehen nicht nach Bedarf
d. Selektion benötigt Zeit→vorteilhafte Allele breiten sich zunächst langsam aus
Erklären Sie welche Fitness ein Vogel erlangen kann, der im Alter von einem Jahr Helfer an einem Nest ist. Welche Möglichkeiten seine Fitness zu steigern hat er für das nächste Jahr?
Indirekte Vorteile durch Verwandtenselektion
➢ Erhöhte Produktion von Verwandten
a. Brutpaare überleben eher
b. Jungtiere überleben eher
Direkte Vorteile
➢ Erhöhte Überlebenswahrscheinlichkeit
a. Größere Gruppe, bessere
Verteidigung
b. Bleiben im sicheren Territorium,
dafür „Miete“ zahlen
➢ Erhöhte Wahrscheinlichkeit zukünftig zu
brüten
a. Größere Gruppe, größeres
Territorium, Abknospung möglich
b. Zukünftige Koalitionen zwischen
Helfer und Empfänger
c. Übernahme des Territoriums inkl.
Brutpartners
➢ Erhöhter Reproduktionserfolg
a. Bruterfahrung
b. Empfänger helfen später auch
In einer Population von 100 Individuen untersu- chen Sie ein Gen, von dem zwei Allele A1 und A2 vorliegen. A1 erzeugt eine blaue Körperfarbe und verhält sich gegenüber A2 dominant. Die Frequenz von A1 liegt bei p=0,2. Sie finden 72 weiße Indivi- duen. Handelt es sich um eine ideale Population? (Erwartete und gefundene Genotypen & erwarte- ten und gefundenen Heterozygotiegrad berechnen. Rechenweg und Überlegungen darstellen!)
Schritt 1: Allelfrequenzen berechnen:
𝑝 = 0,2 𝑝2 = 0,22 = 0,04
𝑞=1−𝑝
= 0,8
2𝑝𝑞 = 2 ∗ 0,2 ∗ 0,8 = 0,32
Schritt 2: Genotypen berechnen:
2𝑝𝑞+𝑝2 =0,36=36% → 64% 𝑊𝑒𝑖ß𝑒 𝐼𝑛𝑑𝑖𝑣𝑖𝑑𝑢𝑒𝑛
Weicht ab von 72 tatsächlich gefundenen weißen Individuen. Population befindet sich dementsprechend nicht im Gleichgewicht!
Zwei Arten haben sich auseinander entwickelt, weil sie geographisch voneinander getrennt wurden. Diese Trennung wurde wieder aufgehoben, bevor die reproduktive Isolation abgeschlossen war. Neh- men Sie an, dass sich die beiden Arten wahllos mit- einander kreuzen.
Was passiert wenn die entstehenden Hybriden:
a. einen geringeren Fortpflanzungserfolg
b. den gleichen Fortpflanzungserfolg wie die
Kreuzungen innerhalb ihrer Ursprungsarten haben?
Bei geringem Fortpflanzungserfolg der Hybriden wird die Artbildung fortlaufen. Zeichnen sich die Hybriden dagegen durch einen erhöhten Fortpflanzungserfolg aus, werden die Arten wieder sympatrisch und es ist keine Artbildung erfolgt.
Die Tabelle gibt Genotypenfrequenzen für 5 Popu- lationen an. Welche sind im Hardy-Weinberg- Gleichgewicht? Geben Sie für die, die es nicht sind, Erklärungsmöglichkeiten an.
Schritt 1. Allelfrequenzen berechnen. Hier anhand von Population 1:
𝑝 = 4+(1∗32) 2
= 20
100 = 0,20
𝑞 = 64+(1∗32) 2
= 80
100 = 0,8
Schritt 2. Genotypfrequenz berechnen:
𝑝2 = 0,22 = 0,04 ∗ 100 =4
𝑞2 = 0,82 = 0,64 ∗ 100 = 64
Bedeutet, dass Population sich im Gleichgewicht befindet!
Mögliche Erklärungen für Gleichgewicht:
a. Diploide Organismen
b. Sexuelle Fortpflanzung
c. Nicht-Überlappende Generationen
d. Unendlich große Populationen
e. Keine Mutation
f. Keine Selektion
g. Keine genetische Drift
h. Panmixie
Beschreiben Sie die Mechanismen mit denen es nach Lamarck und nach Darwin zur Veränderung des Phänotyps über Generationen hinweg kommt.
Auffällige Merkmale wie lange Schwanzfedern des Pfaus stehen scheinbar im Widerspruch zur natürli- chen Selektion. Warum? Wie kann man die Evolu- tion solcher Merkmale dennoch erklären? Nennen und erklären Sie mindestens 3 Mechanismen, wie solche Merkmale evolvieren.
Trade-Off zwischen Reproduktion und Überleben. Erklärbar durch sexuelle Selektion
Mechanismen der intrasexuellen Selektion:
a. Direkter Wettbewerb, z.B. See-Elefant (größere Männchen sind dominanter)
b. Indirekter Kampf („scramble competition“) →Wer zuerst kommt, paart zuerst, z.B. durch Verbesserung der sensorischen Organe
c. Ausdauer-Rivalität, z.B. Ausdauer bei quakenden Fröschen
d. Spermienkonkurrenz, z.B. Hörner am Penis zum Ausschaben der Spermatheka bei Libellen
e. mate guarding, z.B. Seychellen-Rohrsänger
f. Alternative Paarungstaktik → Ist
konditional, z.B. Ochsenfrösche→Hier eher Satellitenmännchen oder Laichpiraten wenn die Männchen kleiner sind
g. Alternative Paarungsstrategie → Ist genetisch bedingt, z.B. Seitenfleckleguan→ Hier tarnen sich einige Männchen als Weibchen
Was ist eine alternative Paarungsstrategie? Geben Sie ein Beispiel und erklären Sie die unterschiedli- chen Strategien. Welche Bedingung muss gegeben sein, damit alternative Paarungsstrategien evolvie- ren können?
Ist die Art und Weise, wie der Kampf um Partner bei der intrasexuellen Selektion erfolgen kann. Sie ist genetisch bedingt, z.B. Seitenfleckleguan. Hier tarnen sich einige Männchen als Weibchen, wodurch sie das Territorium der Männchen unbemerkt betreten können. Beide
„Morphen“ müssen dieselbe Fitness besitzen, um evolvieren zu können (genetische Grundlage).
Eine Schmetterlingsart hat unterschiedliche ge- färbte Vorder-und Hinterflügel. Der Vorderflügel ist unauffällig wohingegen der Hinterflügel bunt ge- färbt ist. Erklären Sie die Funktion der unterschied- lichen Färbung in Bezug auf Räuber. Welcher Selek- tionsdruck wirkt jeweils auf die Färbung der Vor- der-und Hinterflügel?
Auf Vorderflügel wirkt stabilisierender Selektionsdruck. Da Selektion von Räuber ausgeht und die Organismen überleben, bei denen sich die Vorderflügel nicht verändern (Tarnung).
Auf Hinterflügel wirkt divergenter Selektionsdruck, da eben genau die Individuen mit anders auffälligen Hinterflügeln überleben (Aposematismus und Lerneffekt der Räuber).
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