Aufgabe 1 - Stammbäume, Verhalten und Evolution d… · Abitur NRW Biologie GK · Nachtermin 2021

Material A: Ökologie der Säbelzahnschleimfische

An Korallenriffen kommt eine Vielzahl von Fischen vor, darunter auch die farbenprächtigen Säbelzahnschleimfische. Diese werden in fünf Gattungen unterteilt. Alle Säbelzahnschleimfische zeichnen sich durch verlängerte, bogenförmige Eckzähne im Unterkiefer aus.

Der an indopazifischen Korallenriffen beheimatete Augenstreifen-Säbelzahnschleimfisch ( Meiacanthus atrodorsalis) hat einen blauen Vorderkörper, der in einen gelben Hinterkörper übergeht. Er frisst tierische Kleinstlebewesen, die sich ihrerseits von Algen ernähren. M. atrodorsalis besitzt in seinem Kiefer, wie die meisten Arten der Gattung Meiacanthus, Giftdrüsen, die unmittelbar an den verlängerten Eckzähnen positioniert sind. Wird M. atrodorsalis von einem Raubfisch wie dem Doppelfleck-Schnapper ( Lutjanus bohar) verschluckt, beißt er den Angreifer und wird von diesem meist unmittelbar und unverletzt wieder ausgespuckt. Von erfahrenen Räubern wird M. atrodorsalis daher gemieden.

Der Augenstreifen-Säbelzahnschleimfisch-Nachahmer ( Plagiotremus laudandus) kommt im Indopazifik gemeinsam mit M. atrodorsalis vor und ist genauso gefärbt wie dieser. P. laudandus ernährt sich räuberisch und wartet auf vorbeiziehende Fische, denen er blitzartig Flossen- oder Hautstücke abreißt. So attackiert P. laudandus zum Beispiel den Graukopf-Doktorfisch ( Acanthurus nigroris) während dieser Pflanzen, wie zum Beispiel Algen, im Riff abweidet. Ein Fressfeind von P. laudandus ist L. bohar.

Material B: Ökologische Untersuchungen an Korallenriffen

Im Rahmen von Beobachtungen und Experimenten an verschiedenen Korallenriffen wurde die interspezifische Beziehung von P. laudandus und M. atrodorsalis genauer untersucht. Eine Beobachtung war, dass P. laudandus in geringerer Anzahl an Korallenriffen vorkam als M. atrodorsalis.

Im Rahmen der Untersuchungen wurde innerhalb mehrerer 30-minütiger Beobachtungszeiträume jeweils die Aufenthaltsdauer von P. laudandus in direkter Nähe zu M. atrodorsalis und der Anteil erfolgreicher Angriffe von P. laudandus auf seine Beute erfasst (Abbildung 1).

Auch wurden Experimente mit P. laudandus -Attrappen an Korallenriffen durchgeführt, an denen M. atrodorsalis sowie P. laudandus beide nicht vorkamen oder gemeinsam vorkamen (Abbildung 2). Es wurden Fisch-Attrappen von P. laudandus im Riff positioniert, die sich in ihrer Farbe, nicht aber in ihrer Form unterschieden. Dabei wählte man eine Attrappe in blau-gelber Originalfärbung sowie eine Attrappe in grün-roter Färbung. Alle beobachteten Fischarten können die unterschiedlichen Farben wahrnehmen.

Es wurde erfasst, wie oft sich innerhalb eines Beobachtungszeitraumes von zehn Minuten Fressfeinde der jeweiligen Attrappe näherten (Abbildung 2). Die Annäherung eines Fressfeindes wurde als Angriff gewertet.

Material C: Phylogenie der Säbelzahnschleimfische

Die Verwandtschaftsbeziehungen der Schleimfische wurden anhand genetischer Daten untersucht. Ein Ausschnitt des phylogenetischen Stammbaums ist in Abbildung 3 dargestellt.

3. Werten Sie Abbildung 3 hinsichtlich des ersten Auftretens der Merkmale „lange Eckzähne“ und „Giftdrüsen“ innerhalb der Stammesgeschichte der Säbelzahnschleimfische aus (Materialien A und C) und entwickeln Sie unter Anwendung der Synthetischen Evolutionstheorie eine Hypothese zur Entstehung der Giftigkeit bei M. atrodorsalis (Materialien A bis C). Beschreiben Sie, worin sich konvergente und divergente Entwicklungen unterscheiden. Beurteilen Sie, ob die in Material C (Abbildung 3) genannten Farbähnlichkeiten zwischen Vertretern der Gattung Meiacanthus und anderen Fischarten das Ergebnis einer konvergenten Entwicklung sein könnten (Materialien A bis C). (21 Punkte)

a)

b)

c)

d)