Klausur A BIO260 Ökologie und Evolution Juli 2019 PDF

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Name: ______________________________ Matrikelnr.: _________________Vorname: ______________________________O Studiengang Biologie O Studiengang Informatik/MathematikO Studium UniversaleModulprüfung BIO 260Sommersemester 2019 *** Klausur A am 26.07 9(20 Fragen; jede Frage wird mit maximal 10 Punkten b...

Description

Name:

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Matrikelnr.: _________________

Vorname: ______________________________

O Studiengang Biologie O Studium Universale

O Studiengang Informatik/Mathematik Modulprüfung BIO 260

Sommersemester 2019

***

Klausur A am 26.07.2019

(20 Fragen; jede Frage wird mit maximal 10 Punkten bewertet) Frage 1 2 3 4

Prüfungsteil Ökologie - Lunau Ökologie - Lunau Ökologie - Lunau Ökologie - Lunau

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Ökologie - Lunau Ökologie - Lunau Ökologie - Lunau Ökologie - Lunau Ökologie - Lunau Ökologie - Lunau Evolution - Martin Evolution - Beye Evolution - Beye Evolution - Beye Evolution - Beye Evolution - Rose

17 18 19 20 extra Summe

Evolution - Rose Evolution - Rose Evolution - Rose Evolution - Rose

Punkte

Note:_________________

1. Prüfer:____________________________

2. Prüfer:____________________________ 1

Ökologie (Lunau) 1) Definieren Sie folgende Begriffe mit 1 Satz. (je 2 Punkte) Stellenäquivalenz Konkurrenz Bateman-Prinzip Heterothermie Pheromon 2) Welche Aussagen sind richtig (mehrere Antworten möglich)? (je 2 Punkte) £ Eine Populationsgrößenschätzung unter idealen Bedingungen nach der FangWiederfangmethode ergibt bei 100 gefangenen und markierten Tieren und 20 markierten Tieren unter 50 Wiederfängen eine Populationsgröße von 250. £ Ideal freie Verteilungen von Organismen sind an nicht-monopolisierbaren Ressourcen zu erwarten. £ Die Kontinentaldrifttheorie kann die rezente Verbreitung der Lungenfische erklären. £ Die Aussterbewahrscheinlichkeit für Populationen sinkt mit zunehmender Populationsgröße. £ Die RGT-Regel besagt, dass in einem bestimmten Temparaturbereich bei einer Erhöhung der Temperatur um den Faktor 2 enzymkatalysierte Reaktionen ca. 10mal schneller ablaufen. 3) Definieren Sie folgende Begriffe in 1 Satz (je 1 Punkt) und nennen Sie jeweils ein Beispiel (Taxon/Taxa), bei dem dieses Phänomen durchgehend beobachtet werden kann (je 1 Punkt)! Signalnormierung (Müller’sche Mimikry)

Prägung

Kinesis

Diapause

Larve

2

4) Zeigen Sie mit Hilfe von 1 beschrifteten Diagramm und Abbildungslegende (5 Punkte) den experimentellen Nachweis der Entwicklung eines Suchbildes beim Rückenschwimmer Notonecta glauca und 2 verschiedenen Beutetieren (Wasserasseln, Eintagsfliegenlarven). Erklären Sie den dafür verwendeten experimentellen Aufbau (2 Punkte) und kommentieren Sie das Ergebnis in 1 Satz (3 Punkte).

5) Zeichnen Sie in 1 beschriftetes Diagramm (5 Punkte) den durchschnittlichen jährlichen Fortpflanzungserfolg in Abhängigkeit vom Lebensalter von männlichen und weiblichen Rothirschen ein. Beschreiben Sie für alle Anstiege in den Kurven die zugrunde liegende Ursache (3 Punkte). Begründen Sie, welches Geschlecht, Männchen oder Weibchen, einen höheren durchschnittlichen Lebenszeit-fortpflanzungserfolg hat (1 Punkt) und woran man es in der Graphik erkennen kann (1 Punkt).

3

6) Stellen Sie Sie mit Hilfe von 1 beschrifteten Diagramm mit Legende folgende Situationen dar: a) den Verlauf der Körperkerntemparatur eines Murmeltiers und eines Rothirsches im Jahresgang (6 Punkte):

b) den Verlauf der Körperkerntemparatur eines Hochandenkolibris im Tagesgang (4 Punkte).

7) Erklären Sie in 1 Wort: (je 1 Punkt) Körperwärme wird vom Organismus selbst erzeugt: Energieeinsparung durch aktive Senkung der Körpertemperatur: Kommunikation der Honigbiene über Nahrungsquellen und Neststandort: Verbreitungsgebiet einer Art: Transportbeziehung mit einem Wirt als Träger: Phänomen, dass manche Schmetterlinge in belasteter Umwelt häufige, dunkle Morphen aufweisen: Semiochemikalie, die dem Sender Nutzen bringt: Verknüpfung eines Reizes mit einem Reflex in einem einfachen Lernprozess: Summe aller Wechselbeziehungen der Individuen einer Art zu ihrer Umwelt: Bereich, in dem Umweltfaktoren individuelles Wachstum, aber nicht Reproduktion ermöglichen:

4

8) Welche Aussagen sind richtig (mehrere Antworten möglich)? (je 1 Punkt) £ Mimese basiert auf Signalfälschung. £ Hummeln sind hoch eusoziale Tiere, bei denen die Arbeiterinnen zusammen mit der Königin überwintern. £ Kapazität bezeichnet die Menge an Ressourcen, die eine Population bei maximaler Populationsdichte verbraucht. £ Zoophilie bezeichnet die Samenverbreitung durch Tiere. £ Tiger in warmen Klimaten weisen eine größere Körpergröße auf als Tiger, die in kaltem Klima leben. £ Honigbienen vermehren sich über Schwärme, mit denen die neue Königin ein neues Nest sucht. £ r-Selektionisten betreiben mehr Brutpflege als K-Selektionisten. £ Fledermäuse erhöhen bei Annäherung an die Beute die Frequenz ihrer Ortungsrufe zur Kompensation des Dopplereffekts £ Honig dient den Honigbienen zur Proteinversorgung für die Larven. £ Bei Blütenpflanze-Bestäuber-Beziehungen handelt es sich um Mutualismus. 9) Antworten Sie in 1 Satz. (je 2 Punkte) Welchen Vorteil erzielen Blütenpflanzen durch a) Dichogamie, b) Diklinie?

Welche 3 Hypothesen erklären die Partnerwahl?

Warum fressen Elche sowohl Wasserpflanzen als auch Landpflanzen?

Nennen Sie jeweils ein Beispiel aus der Vorlesung für ehrliche Signale, angeborenermaßen erkannte Signale, Geschlechterrollentausch und Spermienkonkurrenz?

Was ist Allelopathie!

5

10) Antworten Sie im Telegrammstil: (je 1 Punkt) Nennen Sie die logistische Wachstumsformel und erklären Sie alle verwendeten Abkürzungen!

Wie verhält sich ein negativ phototelotaktisches Tier?

Erklären Sie den Unterschied zwischen Schutzmimikry und Signalnormierung am Beispiel von Wespen?

Welches Entwicklungsstadium und welcher Entwicklungsprozess kennzeichnen holometabole Insekten?

Welche 3 Parameter kennzeichnen eusoziale Tierarten?

Nennen Sie 2 Ursachen für die Gefährdung der Flussperlmuschel!

Was versteht man unter Kontrastbetonung (character displacement); mit Beispiel?

Nennen Sie die drei besprochenen Hypothesen zum Hodenabstieg bei Säugetieren!

Welches Geschlecht ist wählerisch bei der Partnerwahl!

Was besagt die Allen´sche Proportionsregel?

6

Evolution (Martin) 11) Es gibt 5 Multiple-Select-Fragen, jede Frage zählt 2 Punkte. Es gilt: Sind die Kästchen für eine Frage korrekt angekreuzt, so gibt es zwei Punkte. Für eine teilweise korrekt oder falsch beantwortete Frage gibt es keinen Punkt. Für jede Frage ist mindestens eine Antwort richtig, es können aber auch mehrere Antworten richtig sein (1 bis 4 Kästchen sind anzukreuzen). Aus der Fragestellung ist nicht abzuleiten, ob eine oder mehrere Antworten richtig sind. a) Vor 2,4 Milliarden Jahren tauchte erstmals O2 in der Erdatmosphäre auf. Das Wasser im Meer blieb jedoch fast 1,5 Milliarden Jahre lang weitgehend anoxisch. Warum? O O O O

Die Hydrothermalquellen im Meer verbrauchten den marinen O2, den atmosphärischen O2 jedoch nicht. Der O2 oxidierte kontinentale Metallsulfide zu Sulfat, Sulfat wurde ins Meer getragen, marine Sulfatreduzierer bildeten daraus H2S, und H2S verbraucht O2. Der O2 oxidierte kontinentale Metallsulfate zu Sulfid, Sulfid wurde ins Meer getragen und marine Sulfidreduzierer verbrauchten den O2. Die erste makroskopisch sichtbare Meeresfauna verbrauchte den marinen O2, den atmosphärischen O2 jedoch nicht.

b) Die ersten Bakterien und Archaeen mussten ihren Kohlenstoff- und Energiehaushalt decken. Einiges spricht dafür, dass die ersten Archaeen einen methanogenen Energiestoffwechsel und die ersten Bakterien einen acetogenen Stoffwechsel hatten:

4H2 + CO2 ® CH4 + 2H2O 4H2 + 2CO2 ® CH3COOH + 2H2O Diese Reaktionen sind O O O O

endergon. irreversibel. exergon. thermophil.

c) Vor 2,4 Milliarden Jahren war auf der Erde einiges los. O2 tauchte erstmals in der Atmosphäre auf. Wichtige Indizien dafür sind a) das Verschwinden von kontinentalen Uraniniten (werden nur in Abwesenheit von O2 gebildet) und b) das erste Auftreten von kontinentalen Rotsandsteinen (zeigen Fe-Oxidation auf dem Lande an). Woher kam der O2? O O O O

anoxygene Photosynthese der Chlorobakterien oxygene Photosynthese der Cyanobakterien anoxygene Photosynthese der Sulfatreduzierer oxygene Photosynthese der Sulfatreduzierer

d) Was kann man mit dem d13C Wert einer Probe bestimmen? O O O O

die geographische Herkunft der Probe das Alter der Probe (bis ca. 50.000 Jahre) ob die Probe aus organischem (biologischem) oder anorganischem Kohlenstoff besteht das Alter der Probe (bis ca. 200.000 Jahre)

e) Die ATP-Gewinnung mittels Chemiosmose koppelt bestimmte chemische Reaktionen mit dem Aufbau von Ionengradienten über die Plasmamembran. Die Energie im chemiosmotischen Potential dieser Gradienten wird von ATP-Synthetasen in Form von ATP gespeichert. Was für Reaktionen werden mit dem Aufbau der Ionengradienten gekoppelt? O O O O

Elektronentransportreaktionen vom Donor zum Akzeptor thermophile Reaktionen autotrophe Reaktionen Redoxreaktionen

7

Evolution (Beye) 12) Definieren Sie die folgenden Begriffe in höchstens zwei Sätzen: (10 Punkte) Positive Selektion:

Adaptation:

Konvergenz:

Homologie:

Unterschied zwischen Transformations- und Evolutions-Prozess:

13) Genetische Drift und Mutation (10 Punkte) a) Welche Aussagen zur Genetischen Drift sind richtig? Mehrere richtige Antworten möglich (5 Punkte). £ Genetische Drift ist in großen effektiven Populationen (Ne) besonders wirksam. £ Genetische Drift ist ein Zufallsprozess, bei dem selektiv neutrale Polymorphismen über die Zeit (über die Generationen) verloren gehen können. £ Die Entstehung neuer Polymorphismen durch Mutation kann deren Verlust anhand der genetischen Drift in großen Populationen niemals ausgleichen. Es entsteht ein Ungleichgewicht. £ Genetische Drift kann Anpassungsprozesse der Organismen an ihre Umwelt erklären. £ Die stochastische Natur der genetischen Drift macht den Evolutionsprozess unwiederholbar. b) Die neutrale Mutationsrate u an einem Lokus sei 10-8 pro Generation. Wie hoch ist die Rate neuer neutraler Mutationen an diesem Lokus in der Population von einer Größe von a) N = 500 Individuen, b) N = 5000 Individuen? Unterscheidet sich die neutrale Evolutionsrate zwischen diesen Populationen? (5 Punkte)

8

14) Nennen Sie fünf Indizien, die für die Evolutionstheorie und somit gegen das Wirken eines übermächtigen „Kreators“ sprechen, der alle Lebewesen zugleich erschaffen hat. Nennen sie die Indizien und erläutern sie diese anhand eines Beispiels. (10 Punkte)

9

15) In Experimenten wurde nach der Datenauswertung der Zusammenhang zwischen verschiedenen Parametern grafisch dargestellt. Welche Form der Selektion liegt entsprechend den Diagrammen a-e jeweils vor? Kennzeichnen sie die richtige Antwort zu den jeweiligen Abbildungen (a-e). (10 Punkte) a) £ £ £ £

b) Direktionale Stabilisierende Disruptive keine

c) £ £ £ £

£ £ £ £

Direktionale Stabilisierende Disruptive keine

d) Direktionale Stabilisierende Disruptive keine

£ £ £ £

Direktionale Stabilisierende Disruptive keine

e) £ £ £ £

Direktionale Stabilisierende Disruptive keine

10

Evolution (Rose) 16a) Nennen und beschreiben sie (anhand echter Beispiele) die drei Formen von Artestehung auf geographischer Basis. (6 Punkte)

16b) Was ist die "comparative method"? Beschreiben Sie außerdem, wie sie genutzt werden kann, um Adaptation zu verstehen. (2 Punkte)

16c) Die folgende Phylogenie ist Midpoint gerootet. Zeichnen Sie die Phylogenie gerootet nach Outgroup 1 und 2. (2 Punkte) A B C Outgroup1 Outgroup2

E D

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17a) Was ist Homoplasie? (2 Punkte)

17b) Geben Sie ein Beispiel für eine Homoplasie bei morphologischen Merkmalen. (2 Punkte)

17c) Wie können Homoplasien auf Nukleotidebenen entstehen? (2 Punkte)

17d) Welchen Beitrag können sogenannte „Außengruppen“ für die Identifikation von Homologien leisten? Wie werden dabei konvergente Merkmale erkannt? (4 Punkte)

18a) Nach welchem Artkonzept erfolgt die Einteilung von Arten allein aufgrund der morphologischen Merkmale? (jede Frage 2 Punkte)

18b) Nach welchem Artkonzept spielt die reproduktive Isolierung die größte Rolle?

18c) Nach welchem Artkonzept besetzt eine Art dieselbe Nische und nutzt dieselben natürlichen Ressourcen?

18d) Welches Artkonzept wird am häufigsten in der modernen Biologie angewandt?

18e) Welches Artkonzept stellt besonders bei asexuellen Arten (z.B. Bakterien) ein Problem dar?

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19 Nennen Sie die Theorie die folgendes beschreibt (jeweils 2 Punkte): a) Sexuelle Reproduktion reduziert die nachteiligen Mutationen in den Nachkommen:

b) Sexuelle Reproduktion hat bei schnellen Umweltänderungen (z.B. Wirt-Parasit Koevolution) einen evolutionären Vorteil:

c) Sexuelle Reproduktion kann vorteilhafte Mutationen schneller vereinen:

19d) Hamilton’s Rule kann welches Phänomen erklären? (2 Punkte)

19e) In zwei neuentdeckten, nahe beieinanderliegenden Höhlen, wurden vier endemische Arten höhlenbewohnender Lurche entdeckt. Welche der folgenden Phylogenien spräche für eine sympatrische Artentstehung dieser Lurche? Begründen sie in einem Satz. (2 Punkte)

20) Geben Sie für jede der Aussagen an, ob sie richtig oder falsch ist (jeweils 2 Punkte) a)

Das Dobzhanszky-Muller Modell bezieht sich auf allopatrische Artbildung.

b)

Das Dobzhanszky-Muller Modell sagt, dass genetische Isolierung eine unvermeidbare Konsequenz der Selektion und der genetischen Drift von getrennten Populationen ist.

c)

Das Dobzhanszky-Muller Modell beschreibt, wie Arten durch die Substitutionen an einem genetischen Locus entstehen können.

d)

Das Dobzhanszky-Muller Modell erklärt die Entstehung von präzygotischer Isolierung

e)

Hybride können nicht entstehen, wenn der Reproduktionsisolierungsindex (RI) = 0,5.

13...