Klausur B BIO260 September 2019 PDF

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O Studiengang Biologie O Studium Universale

O Studiengang Informatik/Mathematik Modulprüfung BIO 260

Sommersemester 2019

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Klausur B am 20.09.2019

(20 Fragen; jede Frage wird mit maximal 10 Punkten bewertet) Frage 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 extra Summe

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

Punkte

Note:_________________

1. Prüfer:____________________________

2. Prüfer:____________________________ 1

Ökologie (Lunau) 1) Definieren Sie folgende Begriffe mit 1 Satz (je 2 Punkte).

____/10

Koevolution

Synomon

Bateman-Prinzip

Exothermie

Pheromon

2) Welche Aussagen sind richtig (mehrere Antworten möglich) (je 2 Punkte).?

____/10

£ Eine Populationsgrößenschätzung unter idealen Bedingungen nach der FangWiederfangmethode ergibt bei 1000 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 Schneehasen erklären. £ Die Aussterbewahrscheinlichkeit für Populationen sinkt mit zunehmender Populationsgröße. £ Die RGT-Regel besagt, dass in einem bestimmten Temparaturbereich bei einer Erhöhung der Temperatur um 10°C enzymkatalysierte Reaktionen 2mal schneller ablaufen.

2

3) Definieren Sie folgende Begriffe in 1 Satz und nennen Sie jeweils ein Beispiel (Taxon/Taxa),bei dem dieses Phänomen durchgehend beobachtet werden kann! (je 2 Punkte). Stellenäquivalenz

____/10

Prägung

Larve

Diapause

intersexuelle Selektion

4) Schildern Sie in wenigen Sätzen und mit Hilfe von 1 beschrifteten Diagramm wie häufig ____/10 ein Prädator, der Suchbilder entwickelt, Beute A im Vergleich zu Beute B in seiner Nahrung hat in Abhängigkeit von der Häufigkeit von Beute A für den Fall, dass nur Beute A und Beute B vorkommen (8 Punkte). Markieren Sie auch die Häufigkeit von Beute A, bei der der Prädator Beute A und Beute B gleich häufig wählt (2 Punkte).

3

5) Zeichnen Sie in ein beschriftetes Diagramm (3 Punkte) und erklären Sie es in einem Satz ____/10 (2 Punkte) a) die Abhängigkeit der Mandibellänge von der Flügeldeckenlänge bei Hirschkäfermännchen,

b) die Aktivität von Kellerasseln in Abhängigkeit von der rel. Luftfeuchtigkeit.

6) Schildern Sie in 1 Satz und mit Hilfe von 1 beschrifteten Diagramm (je 5 Punkte)

____/10

a) den Nachweis, dass Kohlmeisen territorial sind,

b) die Körperkerntemperatur eines Murmeltiers im Jahresverlauf.

4

7) Erklären Sie in 1 Wort (je 1 Punkt):

____/10

Tiefere Temperaturen als Kerntemperatur in peripheren Körperteilen: Bestäubung durch Tiere: Kommunikation der Honigbiene über Nahrungsquellen und Neststandort: Verbreitungsgebiet einer Art: Welcher Faktor bestimmt die Territoriumsgröße des Anna-Kolibris: Müller’sche Mimikry: Lernen durch Gewöhnung: 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 und Reproduktion ermöglichen:

8) Welche Aussagen sind richtig (mehrere Antworten möglich)(je 1 Punkt)?

____/10

£ Kairomone sind Duftstoffe, die sowohl dem Sender als auch dem Empfänger nutzen. £ Wollbienen zeichnen sich durch Ressourcenverteidigungspolygynie aus. £ Kapazität bezeichnet die Individuenzahl, die eine Population beim logistischen Wachstum erreichen kann. £ Myrmecochorie bezeichnet die Pollenverbreitung durch Ameisen. £ Tiger in kalten Klimaten weisen eine geringere Körpergröße auf als Tiger, die in warmem Klima leben. £ Honigbienen vermehren sich über Schwärme, mit denen die alte Königin ein neues Nest sucht. £ K-Selektionisten betreiben mehr Brutpflege als r-Selektionisten. £ Die Warnfarben von giftigen Schmetterlingen erkennen insektenfressende Vögel angeborenermaßen. £ Honig dient den Honigbienen zur Überwinterung der Arbeiterinnen und der Königin. £ Bei Wirt-Parasit-Beziehungen handelt es sich um Mutualismus. 5

9) Antworten Sie in 1 Satz (je 2 Punkte). Was ist der Unterschied zwischen Dichogamie und Diklinie?

____/10

Wie wird die Partnerwahl beim Pfau mit der Indikatorhypothese erklärt?

Wie reagieren nah verwandte Felsenkleiber, Sitta tephronota und Sitta neumayer, in Sympatrie?

Was ist Mimikry und was ist Mimese; was haben beide gemeinsam und was unterscheidet sie?

Was ist Sensorische Ausnutzung? Nennen Sie ein Beispiel!

6

____/10

10) Antworten Sie im Telegrammstil (je 1 Punkt): Nennen Sie die logistische Wachstumsformel (mit gängigen Abkürzungen)!

Wie verhält sich ein negativ phonotaktisches Tier?

Nennen Sie 4 grundsätzlich unterschiedliche Strategien, die Säugetiere zum Überwintern in kalten Klimaten einsetzen?

Welches Entwicklungsstadium und welcher Entwicklungsprozess kennzeichnen holometabole Insekten?

Welche 3 Parameter kennzeichnen eusoziale Tierarten?

Warum müssen Elche Wasserpflanzen fressen?

Wie unterscheidet sich Winterruhe und Winterschlaf?

Nennen Sie die drei besprochenen Hypothesen zum Rufen von Kolkraben am Aas!

Wie kann es zum Geschlechterrollentausch bei der Partnerwahl kommen? Nennen Sie ein Beispiel!

Was sagt der Hohenheimer Grundwasserversuch über Konkurrenz zwischen Wiesenfuchsschwanz, Glatthafer und Aufrechter Trespe?

7

Evolution (Rose) 11) Nennen Sie die Theorie die folgendes beschreibt (jeweils 2 Punkte):

____/10

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:

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

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

8

12) a) Was ist Homoplasie? (2 Punkte)

____/10

b) Wie können Homoplasien auf Nukleotidebenen entstehen? (2 Punkte)

c) Welchen Beitrag können sogenannte „Außengruppen“ für die Identifikation von Homologien leisten? Wie werden dabei konvergente Merkmale erkannt? (2 Punkte)

d) Beschreiben Sie wie sich Arten bei der sympatrischen Artentstehung entwickeln können. (2 Punkte)

e) Die folgende Phylogenie ist Midpoint gerootet. Zeichnen Sie die Phylogenie gerootet nach der Outgroup. (2 Punkte) A B C Outgroup F

E D

9

13) a) Was ist das biologische Artkonzept? (2 Punkte)

____/10

b) Nennen Sie eine Limitierung des biologischen Artkonzepts (bei welchen Arten ist es problematisch?). (1 Punkt)

c) Was ist das phänetische / morphologische Artkonzept? (2 Punkte)

d) Nennen Sie eine Limitierung des phänetische / morphologische Artkonzept (bei welchen Arten ist es problematisch?). (1 Punkt)

e) The Dobzhansky-Müller Modell wird benutzt um welches biologische Phänomen zu erklären? (2 Punkte)

f) Erklären Sie anhand der Darwinfinken wie eine Verbindung von präzygotischen Schranken und Anpassung entstehen kann. (2 Punkte)

10

14) a) Die Körpergröße des Hausspatzes variiert über den Nordamerikanischen Kontinent. Nennen Sie zwei Prozesse, die dieses geographische Muster entstehen lassen können. (2 Punkte)

____/10

b) Wo findet man die größeren Hausspatzen? (1 Punkt)

c) Welcher biologischen Regel folgt dies? (1 Punkt)

d) In der Familie der Megachiroptera (Flughunde) haben die Männchen einiger Arten im Vergleich zu ihrer Körpergröße überproportional große Hoden. Es wurde zudem beobachtet, dass die Arten mit den großen Hoden in Schlafquartieren mit sehr vielen Individuen leben. Was ist der Grund für diese Beobachtung sein? (2 Punkte)

e) Nennen Sie die Selektionsart der diese Beobachtung unterliegt. (1 Punkt)

f) Was sind Kryptospezies (cryptic species)? (2 Punkte)

g) Nennen Sie ein Beispiel einer Kryptospezies (cryptic species). (1 Punkt)

11

15) In der Evolutionsbiologie kennen wir fünf verschiedene Einheiten/Ebenen der Selektion a) Was ist mit Einheiten/Ebenen der Selektion gemeint? (2 Punkte)

b) Nennen Sie die fünf Einheiten/Ebenen der Selektion (5 Punkte):

c) Natürliche Selektion wirkt normalerweise auf welcher Ebene? (1 Punkt)

d) Beschreiben Sie die folgende Abbildung im Hinblick auf ihre Aussage. (1 Punkt)

Welche Schlussfolgerungen lassen sich aus dieser Beobachtung im Hinblick auf Postzygotische Isolierung ziehen? (1 Punkt)

12

____/10

Evolution (Martin) 16) 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?

£ £ £ £

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

£ £ £ £

irreversibel exergon endergon 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 FeOxidation auf dem Lande an). Woher kam der O2?

£ £ £ £

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

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

£ £ £ £

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

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?

£ £ £ £

thermophile Reaktionen autotrophe Reaktionen Elektronentransportreaktionen vom Donor zum Akzeptor Redoxreaktionen

13

____/10

Evolution (Beye) 17)

____/10

a) Definieren und erklären Sie die zwei wesentlichen Charakteristika von Evolution. (4 Punkte)

b) Erklären Sie den Begriff der positiven Selektion. (2 Punkte)

c) Was sind die Unterschiede zwischen den Modellen der Transformation und der Evolution? (4 Punkte)

18) Das Hardy-Weinberg Gleichgewicht (HWG) beschreibt die Verteilung von Genotypen aufgrund der Allelfrequenzen in einer Population. Welche der unten aufgeführten Faktoren könnten zu einer Abweichung des HWG führen (kennzeichnen Sie die richtigen Antworten). (10 Punkte) £ genetische Drift £ sexuelle Vermehrung £ asexuelle Vermehrung £ Heterozygoten-Vorteil (z.B. bei Sichelzellenanämie) £ cytoplasmatische Männchen Sterilität (CMS) £ diploider Chromosomensatz £ X-chromosomale Vererbung £ mitochondriale Vererbung £ rezessive Ausprägung eines Merkmals £ Genduplikation

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____/10

19) a) Erklären Sie die Begriffe Homologie und Konvergenz/Analogie (4 Punkte).

____/10

b) Kennzeichnen sie diejenigen Paare, bei denen es sich um Homologien handelt (6 Punkte)? £ Delfinflosse – Fischflosse £ Delfinflosse – Froschfuß £ weiße Färbung der Unterseite (Bauch/Flügel) von Albatros und Fischadler £ entenartigen Schnäbel bei Enten und Schnabeltiere £ schlangenartige Köperform bei Blindschleichen und Schlangen £ Hinterflügel der Honigbiene und Schwingkölbchen der Stubenfliege

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20) ____/10 a) Die neutrale Mutationsrate u an einem Lokus sei 10-8. Wie hoch ist die Anzahl neutraler Mutationen an diesem Lokus in einer diploiden Population bei einer Populationsgröße von i) N = 500 Individuen, ii) N = 5000 Individuen? Unterscheidet sich die neutrale Evolutionsrate zwischen diesen Populationen? (6 Punkte).

b) Sie untersuchen ein Gen, das die Körperlänge in einer Fischpopulation kontrolliert. In der Population beobachten Sie die folgenden Genotypen: Genotyp

Beobachtet: Erwartet nach HW:

AA

80

________

BB

180

________

AB

240

________

Berechnen Sie die zu erwartenden Hardy-Weinberg (H-W) Frequenzen der Genotypen. (3 Punkte) Zeigen Sie Ihre Berechnungen:

Befindet sich die Population im H-W Equilibrium? (1 Punkt).

16...