Weshalb ist sexuelle Fortpflanzung a priori nicht zu erwarten? Begründen Sie anhand der Red-Queen-Hypothese weshalb sexuelle Fortpflanzung dennoch vorteilhaft sein könnte. (3P)
sexuelle Fortpflanzung mit hohen Kosten verbunden (Partnersuche, Austragen & Pflege des Nachwuchs)
asexuelle Fortpflanzung schneller & mehr Nachkommen (z.B. bei Bakterien & Parasiten)
—> jedes Individuum kann sich fortpflanzen —> mehr Nachkommen
—> kürzere Lebensspanne & schnellere Anpassung an Wirt
aber: sexuelle Fortpflanzung hat entscheidenden Vorteil
—> Rekombination der Gene ==> entsch. Vorteil im Wettrüsten
—> erschwert Parasien das Angreifen, da ständig neue Umstände ==> Wettrüsten
laut Red-Queen-Hypothese stehen 2 konkurrierende Arten im ständigen Wettbewerb
Was könnten die Vorteile davon sien, dass Blattschneidearmeisen mit Hilfe eines Bakteriums den von ihnen gezüchteten asexuellen Pilz (von dem sie sich ernähren und den sie mit dem von ihnen gesammelten Blattmaterial züchten) vor einem sexuellen Parasiten schützen? Diskutieren Sie dies mit Hilfe der Red Queen Hypothese. (3P)
sexuelle Organismen können sich schneller anpassen
—> asexuelle möglicherweise anfälliger für Aussterben —> müssen kontinuierlich & schnell Abwehrmechanismen (usw.) gegen Parasiten (usw.) entwickeln
==> Wirt-Parasit-Hypothese (Red-Queen-Hypothese)
[von ChatGPT]
sexuelle Parasiten können durch genetische Variabilität schneller auf asexuellen Pilz abgestimmt werden
—> durch Schutz des Bakteriums wird Evolution des Parasiten jedoch eingeschränkt, da Interaktion mit Pilz blockiert wird
Bakterium fungiert als dynamische Komponente im "Wettrüsten" gegen Parasiten im Sinne der Red Queen Hypothese
—> Pilz muss weniger Ressourcen & Energie in Abwehrmechanismen investieren
—> Ko-evolutionäres Gleichgewicht
—> verbessert Überleben der Ameisenkolonie
—> verbessert langfristige Stabilität des mutualistischen Systems
Definieren sie Bates´sche Mimikry und Müller´sche Mimikry. Beschreiben Sie welche Voraussetzungen jeweils für deren Evolution gegeben sein müssen.
Bates´sche:
harmlose Individuen ahmen wehrhafte nach —> Räuber abgeschreckt
(Bsp: Hainschwebefliege und Wespe)
Bedingung: Wehrhaftes Modell muss im Ökosystem vorhanden sein
Müller´sche:
wehrhafte Individuen haben ähnliche Körperfarbe wie andere wehrhafte —> Räuber lernen schneller was schlecht für sie ist
Bedingung: …
Wie lautet Hamilton's Regel? Geben Sie die Formel an und erklären sie sie. Erklären Sie den Zusammenhang zwischen Verwandtenselektion und dem Auftreten steriler Arbeiterinnen bei sozialen Insekten. (3P)
rb - c > 0
r = Verwandtenkoeffizient
b = Nutzen
c = Kosten
Arbeiterinnen bei Bienen sind steril. Sie bekommen keine eigenen Nachkommen & ziehen dafür den Nachwuchs der Königin auf.
Durch Haplodiploidität sind die Arbeiterinnen unterinander & mit Königin zu 75% verwandt; zu ihren eigenen Kindern wären sie nur zu 50% verwandt
ihr Verhalten führt zu Verminderung der direkten Fitness (eigene Reproduktion)
wird durch Erhöhung der Gesamtfitness (direkte + indirekte) kompensiert
Definieren Sie zunächst den Begriff “Altruismus” in der Biologie. Geben Sie die Hamilton-Regel an und erklären Sie wie altruistische Handlungen mit Hilfe dieser Regel erklärt werden können. Erklären sie dies anhand der reproduktiven Arbeitsteilung sozialer Insekten.
Altruistische Handlung: Eine Handlung, durch die der Altruist den Lebensfortpflanzungserfolg eines anderen Tieres auf Kosten des eigenen Überlebens & der eigenen Reproduktion erhöht.
Hamilton-Regel:
Erklären Sie Altruismus anhand des Helfer-Phänomens bei Vögeln.
indirekte Vorteile:
größere Gruppe (Feindabwehr)
Erfahrung in Brutpflege
direkte Vorteile:
später auch Pflege der Nachkommen von zuvor gepflegten Individuen
Warum sollte man erwarten, dass Kooperation nicht evolviert, bzw. nicht stabil in einer Population vorkommt? Nennen und erklären Sie 3 Mechanismen, die trotzdem die Evolution von
Kooperation ermöglichen. (4P)
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Erklären Sie warum man erwarten sollte, dass Kooperation nicht evolviert, bzw. nicht stabil in einer Population vorkommt. Nennen und erklären Sie 3 Mechanismen, die trotzdem die Evolution von Kooperation ermöglichen. (4P)
“Betrüger” breiten sich in Population immer besser aus als kooperierende Individuen —> höhere Fitness
Mechanismen:
direkte Reziprozität —> 2 Individuen bewachen gleiches Territorium ==> mehr Nahrung
indirekte Reziprozität —> bspw. Putzerfische: werden durch Bestrafung zu kooperativem Verhalten gezwungen
Verwandtenselektion —> Hilfe für Verwandte bei bspw. Brutpflege
Welche Vorraussetzungen müssen gegeben sein, damit natürliche Selektion wirken kann?
Variabilität von Merkmalen
Erblichkeit der Merkmale
Reproduktion
Unterschiedlicher Fortpflanzungserfolg von Phänotypen der auf alternativen Allelen basiert
Stellen sie sich vor die Menschheit ist von einer globalen Coronavirus-Pandemie betroffen. Es wird in kurzer Zeit ein wirksamer Impfstoff gegen das Coronavirus entwickelt.
a) Erklären sie warum es für die Bekämpfung der Pandemie wichtig ist, dass sich möglichst viele Menschen möglichst schnell impfen lassen.
b) Erklären sie welche Folgen es potentiell haben könnte, wenn ein Land trotz hoher Inzidenzzahlen sämtliche Maßnahmen gegen die Ausbreitung des Virus aufhebt (Abstandsregeln, Hygienevorschriften, Tragen von Masken). Gehen sie davon aus, dass eine Impfung zwar den schweren Verlauf einer Krankheit verhindert und die Wahrscheinlichkeit einer Infektion reduziert.
a) Herdenimmunität möglichst schnell erreichen
b) Es werden sich sehr viele Menschen anstecken —> die mit schwachem Immunsystem sterben = “natürliche Selektion” —> allerdings werden durch die Impfung mehr Menschen überleben
In welcher Weise wird die Häufigkeitsverteilung der Phänotypen durch die Selektion verschoben? Zeichen sie dies im unteren Teil der Graphik ein. (Die ursprüngliche Häufigkeitsverteilung ist als Normalverteilt dargestellt.)
Zwei Arten haben sich auseinander entwickelt, weil sie geografisch voneinander getrennt wurden. Diese Trennung wurde wieder aufgehoben, bevor die reproduktive Isolation abgeschlossen war. Nehmen sie an, dass sich die beiden Arten wahllos miteinander kreuzen. Was passiert, wenn die entstehenden Hybriden
a) einen geringen Fortpflanzungserfolg
b) den gleichen Fortpflanzungserfolg
wie die Kreuzungen innerhalb ihrer Ursprungsaten haben.
a) Individuen kreuzen sich weiter miteinander bis Hybridsterilität /-sterblichkeit eintritt
—> neue Art gebildet
—> reproduktive Isolation abgeschlossen
b) keine Artbildung
—> durch Kreuzung der Individuen werden Arten wieder zu einer
—> reproduktive Isolation noch nicht abgeschlossen
Geben Sie jeweils ein Beispiel für Merkmale, die durch inter- bzw. intrasexuelle Selektion evolviert sind. Begründen Sie weshalb gerade das von Ihnen genannte Merkmal evolvieren sollte.
intrasexuell: Evolvierung von Waffen wie z.B. Geweih bei Hirschen
==> größeres, stärkeres Geweih als Vorteil bei Kampf (M vs M) um Partner (W) —> höhere Fortpflanzungsrate
intersexuell: Grille mit nahrhafter Spermatophore als Brautgeschenk
==> erhöhte Wahrscheinlichkeit von W gewählt zu werden —> höhere Fortpflanzungsrate
Beschreiben Sie den Unterschied zwischen intersexueller und intrasexueller Selektion.
intersexuell: zwischen M & W
intrasexuell: zwischen gleichen Geschlecht (meist MM)
Erklären Sie wie durch intersexuelle Selektion Merkmale evolvieren, und zwar durch folgende Mechanismen:
a) Fisher’s runaway selection (2P)
b) sexuellen Konflikt (Chase-away selection) (2P)
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c) Sensory bias (2P)
Fisher’s runaway selection:
♀ präferieren (genet. bedingt) attraktive ♂ (optische Merkmale -> z.B. längere Schwanzfedern)
—> Söhne sind auch attraktiv ==> mehr Nachkommen / höhere Fitness
sexuellen Konflikt (Chase-away selection):
♂♂ nutzen sensory bias aus
—> ♀♀ verpaaren sich suboptimal
—> Reduktion der ♀ Sensibilität für Merkmal
—>Anpassung des ♂ Merkmals
—> Koevolution
Sensory bias:
♀♀ wählen best. Merkmale aufgrund vorhandener Präferenz (z.B. gut ausgeprägte Sinneswahrnehmung)
Auffällige Merkmale wie lange Schwanzfedern des Pfaus stehen scheinbar im Widerspruch zur natürlichen Selektion. Wie kann man die Evolution solcher dennoch Merkmale erklären?
Nennen und erklären Sie 3 Mechanismen, wie solche Merkmale evolvieren können. (6P)
(4/6P)
Was ist eine alternative Paarungsstrategie (zu was??)? Geben Sie ein Beispiel und erklären Sie die unterschiedlichen Strategien. Welche Bedingung muss gegeben sein, damit alternative Paarungsstrategien evolvieren können? (4P)
Alternative Paarungsstrategie ist die Art & Weise, wie der Kampf um Partner bei der intrasexuellen Selektion erfolgen kann. Sie ist genetisch bedingt/festgelegt.
z.B.: Seitenfleckleguan: einige Männchen tarnen sich als Weibchen, wodurch sie Terretorium der Männchen unbemerkt betreten können
Wichtig: beide “Morphe” müssen diesselbe Fitness besitzen, um evolvieren zu können
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