Aufgabe 1 - Evolutionsfaktoren und Artbildung · Abitur NRW Biologie GK · Haupttermin · Weiterbildungskolleg 2023

Thema: Evolutionsfaktoren und Artbildung · Aus der Prüfung GK · Haupttermin · Weiterbildungskolleg (2023)

Aufgabenstellung

Material A: Die Gattung Ariamnes auf der Hawaii-Inselgruppe

Die Gattung Ariamnes gehört zur Familie der Haubennetzspinnen und kommt mit zahlreichen Arten auf der Hawaii-Inselgruppe vor. Die größte Art A. kahili wird maximal 11,3 mm groß. Ariamnes -Spinnen halten sich tagsüber in unterschiedlichen Ruhehabitaten versteckt (Tabelle 1). Es handelt sich um nachtaktive Räuber, die keine standortgebundenen Netze bauen, sondern auf der Suche nach Beute frei umherlaufen und ihre Beute mit einem zwischen den Hinterbeinen gewebten Netz fangen. Bei einigen Arten konnte zusätzlich ein kleptoparasitäres Verhalten beobachtet werden, bei dem diese Spinnen auf die Netze anderer Spinnenarten klettern und deren Beute oder die Spinnen selbst fressen. Fressfeinde der Ariamnes -Spinnen sind neben anderen Spinnen insbesondere Vögel.

Tabelle 1 Vorkommen und ausgewählte Merkmale der bekannten Ariamnes -Arten auf der Hawaii-Inselgruppe Art · Habitat · Ruhehabitat während des Tages · Form des Hinterleibs · Färbung · kleptoparasitäres Verhalten

A. huinakolu · Feuchtwald · Moos · kurz · dunkel · vorhanden

A. kahili · Feuchtwald · unter Blättern · langgestreckt · gold · vorhanden

A. uwepa · mäßig feucht · unter Blättern · langgestreckt · gold · nicht vorhanden

A. makue · mäßig feucht · abgestorbene Farne · langgestreckt · dunkel · vorhanden

A. poele · Feuchtwald · abgestorbene Farne · langgestreckt · dunkel · nicht vorhanden

A. melekalikimaka · Feuchtwald · unter Blättern · mittellang · gold · vorhanden

A. alepeleke · Feuchtwald · unter Blättern · mittellang · gold · nicht vorhanden

A. laau · Feuchtwald · abgestorbene Farne · langgestreckt · dunkel · vorhanden

A. corniger · trockener Wald · weiße Flechten · langgestreckt · matt weiß · nicht vorhanden

A. waikula · Feuchtwald · unter Blättern · langgestreckt · gold · nicht vorhanden

A. hiwa · Feuchtwald · Felsspalten · langgestreckt · dunkel · nicht vorhanden

Material B: Verwandtschaftsbeziehungen der Ariamnes -Spinnen

Die Hawaii-Inselgruppe liegt etwa 3800 km vom nordamerikanischen Kontinent entfernt im Pazifischen Ozean und ist vulkanischen Ursprungs. Sie umfasst neben der größten und jüngsten Insel Hawaii weitere Inseln, von denen Kauai die älteste ist (Abbildung 1). Die Inseln bieten vielfältige Lebensräume für eine große Zahl von Tier- und Pflanzenarten.

Mithilfe von mitochondrialen und nukleären DNA-Sequenzen wurden die Verwandtschaftsbeziehungen der Ariamnes -Spinnen der Hawaii-Inselgruppe analysiert und ein phylogenetischer Stammbaum erstellt (Abbildung 2). Dieser wurde um die Angaben zur heutigen Verbreitung der beschriebenen Ariamnes -Arten ergänzt. Die Spinnenart Argyrodes trigonum kommt in den USA vor, ist gelbbraun gefärbt und zeigt kleptoparasitäres Verhalten.

Aufgabe 1: Evolution der Ariamnes-Spinnen

3. Entwickeln Sie Hypothesen dazu, wie es evolutiv zur Artenvielfalt der Ariamnes -Spinnen auf den Inseln von Hawaii gekommen sein könnte (Materialien A und B). Prüfen Sie dabei, ob die goldene Färbung auf eine konvergente Entwicklung zurückgeht (Materialien A und B). [16 Punkte]

a)

b)

Aufgabenstellung: Aufgabe 1 - Evolutionsfaktoren und Artbildung · Abitur NRW Biologie GK · Haupttermin · Weiterbildungskolleg 2023

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

Entwickeln Sie Hypothesen dazu, wie es evolutiv zur Artenvielfalt der Ariamnes-Spinnen auf den Inseln von Hawaii gekommen sein könnte

Lösung: - Ausgangspunkt: Einwanderung einer Vorläuferart vom Festland auf die älteste Insel Kauai. - Allopatrische Artbildung: Geographische Isolation bei der Kolonisierung neu entstandener Inseln (z. B. Trennung von A. waikula und A. corniger). - Einnischung und adaptive Radiation: Auf derselben Insel kam es durch Mutation, Rekombination und Selektion zur Nischendifferenzierung (z. B. unterschiedliche Ruhehabitate bei A. uwepa und A. makue auf Oahu) zur Konkurrenzvermeidung. - Vielfache Artbildung in relativ kurzer Zeit in Anpassung an freie ökologische Nischen entspricht einer adaptiven Radiation.

Prüfen Sie dabei, ob die goldene Färbung auf eine konvergente Entwicklung zurückgeht

Lösung: - Konvergenz liegt teilweise vor: Nicht näher verwandte Arten auf verschiedenen Inseln (z. B. A. kahili auf Kauai, A. uwepa auf Oahu, A. waikula auf Hawaii) besitzen unabhängig voneinander eine goldene Färbung als analoge Anpassung an ein ähnliches Ruhehabitat (unter Blättern). - Homologie / gemeinsame Abstammung liegt bei anderen Paaren vor: Die Schwesterarten A. melekalikimaka und A. alepeleke auf Maui sind sehr nah verwandt; ihre goldene Färbung geht auf einen gemeinsamen Vorfahren zurück.

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