2015-1 Leistungskurs Biologie (NRW) – Abitur

Leistungskurs Biologie (NRW) – Abitur-Prüfung 2015
Aufgabe 1: Evolution
Aufgabenstellung:
Punkte
Thema: Evolution der Großkatzen
I.1
I.2
I.3
I.4
I.5
Skizzieren Sie auf der Grundlage von Material A einen Stammbaum
und begründen Sie Ihr Vorgehen.
10
Nennen und erläutern Sie kurz das Vorgehen beim Erstellen des in Material B gezeigten Stammbaums.
10
Vergleichen Sie den Stammbaum in Material B mit den Angaben in
Material A.
Erläutern und vergleichen Sie die Aussagekraft eines auf der Basis von
Material A erstellten Stammbaums und des in Abbildung 1 gezeigten
Stammbaums.
22
Erläutern Sie anhand der Materialien B und C, inwiefern der Fossilfund
im Himalaya die bisherige Auffassung von der Evolution der Großkatzen
verändert hat.
6
Beschreiben Sie anhand der Materialien B bis D die mögliche globale
Ausbreitung der Großkatzen unter Einbeziehung von Artbildungsprozessen und beurteilen Sie, ob das heutige Vorkommen von Tiger, Löwe, Leopard und Jaguar die verwandtschaftlichen Beziehungen widerspiegelt
(Materialien A bis D).
18
2015-1
Material A: Morphologisch-anatomische und ethologische Untersuchungen
zur Evolution der Großkatzen
Die Katzen (Felidae) sind eine Familie aus der Ordnung der Raubtiere (Carnivora).
Traditionell werden sie in Großkatzen (Pantherinae) und Kleinkatzen (Felinae) gegliedert. Die Großkatzen werden unterteilt in die Gattung der eigentlichen Großkatzen (Panthera), zu der Löwe, Tiger, Jaguar, Leopard und Schneeleopard gehören,
und die Gattung Neofelis mit dem Nebelparder und dem Borneo-Nebelparder.
Zur Klärung des phylogenetischen Zusammenhangs wurden u. a. schon von HEMMER
1966 möglichst komplexe morphologisch-anatomische Merkmale sowie Verhaltensmerkmale rezenter Arten verglichen. Tabelle 1 zeigt einige Ergebnisse dieser Untersuchungen.
Tabelle 1: Vergleich verschiedener Arten der Großkatzen und Kleinkatzen (Puma)
nach HEMMER
Tiger
Panthera tigris
Jaguar
Panthera onca
Leopard
Panthera pardus
Schneeleopard
Panthera uncia
Nebelparder
Neofelis nebulosa
Puma
Puma concolor
Art
Löwe
Panthera leo
Nr.
1
Schwanzhaltung
in Ruhe
+
+
+
+
+
+
+
2
Zerreißhandlung
(beim Fressen)
+
+
+
+
+
+
–
3
Lautäußerung
(Brüllen)
+
+
+
+
–
–
–
4
Fressstellung
+
+
+
+
–
–
–
5
Krallenscheiden
+
+
+
+
?
+
–
6
Hyoidbau*
+
+
+
+
+
–
–
7
Rhinarium**
+
+
+
+
+
–
–
8
Fellzeichnung
+
–
+
+
–
–
–
Merkmal
9
10
Stirnzeichnung
+
–
+
+
–
–
–
Pupillenform
+
–
+
+
–
–
–
Bedeutung der Zeichen:
+ = gleiche Ausprägung des Merkmals wie beim Löwen
– = nicht vorhanden bzw. andere Ausprägung des Merkmals
? = nicht bekannt
* Hyoid (Zungenbein), ein kleiner gebogener Knochen am Mundboden unterhalb der Zunge
** Rhinarium (Nasenspiegel), ein durch Schleimhaut gebildeter Bereich um die Nasenlöcher von
Säugetieren
selbst erstellt nach: Hemmer (1966), S. 15, 27– 52, 59 – 95. Für Prüfungszwecke stark bearbeitet.
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Lösungsvorschlag
In der Aufgabe thematisierte Unterrichtsinhalte sind:
Stammbaum, Verwandtschaft, DNA, mtDNA, PCR, Methoden der Altersbestimmung,
Fossilien, Sequenzanalyse, „Molekulare Uhr“, Mutation, Mutationsrate, Homologie,
Analogie, konvergente Entwicklung, selektionsneutrale DNA-Abschnitte, maternale
Vererbung, geografische Isolation, ökologische Isolation, Genfluss
r I.1
r
r
r
Gehen Sie bei der Auswertung der Tab. 1 (Material A) nach dem Prinzip „hat“
bzw. „hat nicht“ vor. Je mehr Übereinstimmungen in homologen Merkmalen
vorhanden sind, desto näher sind die einzelnen Katzen miteinander verwandt –
und umgekehrt.
Auf der Grundlage von Material A kann der folgende Stammbaum erstellt
werden:
Dieser Stammbaum verschiedener Arten der Groß- und Kleinkatzen beruht auf
der grundsätzlichen Überlegung, dass eine Verwandtschaft der Tiere untereinander desto größer ist, je mehr Übereinstimmungen in homologen Merkmalen
vorliegen. Hier handelt es sich um morphologische und verhaltensbiologische
Eigenschaften. Wertet man Tab. 1 aus, so können bei Jaguar, Leopard und Löwe jeweils zehn übereinstimmende Merkmale gefunden werden. Aufgrund fehlender weiterer Daten kann diese Dreiergruppe nicht weiter differenziert werden. Alle übrigen Katzen weisen zwischen drei (Tiger) und neun (Puma) Unterschiede zu dieser Dreiergruppe auf. Der Tiger ist folglich mit Löwe, Leopard
und Jaguar näher verwandt als der Puma. Der Schneeleopard weist fünf bzw.
sechs (Besitz einer Krallenscheide fraglich) Merkmale auf, die sich vom Löwen unterscheiden. Deshalb ist er mit dem Tiger näher verwandt als mit den
drei erstgenannten Großkatzen. Da der Nebelparder sieben Unterschiede zum
Löwen aufweist, ist er näher mit dem Schneeleoparden verwandt als mit dem
Tiger.
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