Aufgabe 2 bis 4 - Stammbäume und Verhalten · Abitur NRW Biologie LK · Dscheladas 2026

Thema: Stammbäume, Verhalten und Evolution des Menschen · Aus der Prüfung LK · Dscheladas (2026)

Aufgabenstellung

Pavianartige – Evolution und Sozialverhalten

Die Verwandtschaftsgruppe der Pavianartigen (u. a. Paviane, Mandrill, Drill und Djeladas) geht auf eine gemeinsame Stammart zurück. Mithilfe von DNA-Sequenzen wurden ihre Verwandtschaftsbeziehungen rekonstruiert. Innerhalb dieser Verwandtschaftsgruppe wurden bei den Djeladas Besonderheiten hinsichtlich ihres Lebensraumes, ihrer Ernährung und ihres Paarungssystems evolviert.

Material 2: Stammesgeschichtliche Verwandtschaft bei Pavianartigen

Die Pavianartigen umfassen die vier Arten Pavian, Djelada, Mandrill und Drill. Zur Ermittlung ihrer Verwandtschaftsverhältnisse wurden umfangreiche homologe Abschnitte ihrer DNA sequenziert (Ausschnitt s. Tabelle 1) und verglichen. Die Makaken, nahe Verwandte der Pavianartigen, dienten als Außengruppe. Ihre DNA-Sequenz entspricht dem ursprünglichen Zustand bei der Stammart der Pavianartigen. Man erhielt den abgebildeten Stammbaum (Abb. 2).

Tabelle 1: Ausgewählte Positionen eines DNA-Abschnitts, der für die Cytochrom-C-Oxidase codiert. Unterschiede der Pavianartigen zu den Makaken (Außengruppe) sind durch Fettdruck hervorgehoben Basenposition · 6 · 7 · 8 ·... · 94 · 95 · 96 ·... · 106 · 107 · 108 · 109 · 110 · 111 · 112 · 113 · 114 · 115

Makaken (Außengruppe) · C · A · C ·... · T · C · T ·... · T · T · C · C · T · A · G · T · A · T

Pavian · T · A · T ·... · T · T · T ·... · T · T · T · T · T · A · A · T · C · T

Djelada · T · A · T ·... · T · T · T ·... · T · T · T · C · T · A · A · T · C · T

Mandrill · T · A · T ·... · T · C · T ·... · C · T · T · C · T · A · G · T · C · C

Drill · T · A · T ·... · T · C · T ·... · C · T · T · C · T · A · G · T · C · C

2

Begründen Sie die Abstammung der vier Pavianartigen von einer Stammart sowie die Verwandtschaft von Pavian und Djelada als Schwesterarten (M 2). [10 BE]

Material 3: Paarungssysteme und Männchenmerkmale bei Pavianen und Djeladas

Alle Arten der Pavianartigen leben in Sozialverbänden. Bei den meisten Arten findet man in diesen Sozialverbänden das Paarungssystem der „Polygynandrie“. Dabei bilden mehrere Weibchen und mehrere Männchen einen Sozialverband. In einem solchen Sozialverband gelingt es den Männchen nicht, eines oder mehrere Weibchen bezüglich der Fortpflanzung zu kontrollieren. Weibchen kopulieren oft in kurzer Folge mit verschiedenen Männchen. Männchen agieren so, dass sie sich möglichst schnell und oft paaren.

Das Paarungssystem der Djeladas ist anders und innerhalb der Pavianartigen einzigartig. Sie haben im Laufe ihrer Evolution eine Polygynie entwickelt. Dabei lebt ein Männchen mit einer Weibchengruppe. Es kontrolliert diese und verteidigt sie gegenüber anderen Männchen. Diese anderen Männchen werden in räumlich getrennte Männchengruppen verdrängt.

Sowohl Polygynandrie als auch Polygynie korrelieren bei Männchen mit Merkmalen von Stärke (Körpergröße), Drohung (Eckzähne) und Fortpflanzung (Hodengröße bzw. Anzahl Spermienzellen). Dies ist nicht nur bei Pavianartigen der Fall, sondern generell bei Primaten (Abb. 3). Das spricht dafür, dass diese Männchenmerkmale generell in dem jeweiligen Paarungssystem positiv selektiert werden.

3

Erläutern Sie, welchen Einfluss eine hohe reproduktive Fitness eines Individuums auf den Genpool einer Population hat. Begründen Sie, warum die Merkmale von Djelada- und Pavianmännchen deren reproduktive Fitness beim jeweiligen Paarungssystem begünstigen könnten (M 3). [12 BE]

Material 4: Haremsübernahmen und Kindstötungen durch Djelada-Männchen

Ein Djelada-Männchen kann von einem anderen Männchen verdrängt werden. Dieses übernimmt dann die Weibchengruppe. Das neue Männchen tötet häufig einen Teil der Jungtiere, insbesondere sehr junge. Die Stillzeit der Weibchen, die gewöhnlich eineinhalb Jahre beträgt, wird abrupt unterbrochen. Das Stillen ist ein wichtiger Teil des hormonellen Regulationsgeschehens bei Weibchen nach der Geburt (Abb. 4).

Freilanduntersuchungen an Djeladas ergaben, dass die durchschnittliche Geburtenpause bei Weibchen, die ihr Kind durch Kindstötung verlieren, bei 1,2 Jahren liegt. Bei Weibchen, die ihr Kind normal abstillen, liegt der Durchschnitt bei 2,5 Jahren.

4

Erklären Sie die Veränderung bezüglich der Fortpflanzung nach Kindstötungen bei Djelada-Weibchen auf physiologischer Ebene (proximate Erklärung) (M 4). Erklären Sie die Entstehung des Verhaltensmusters der Kindstötungen durch Djelada-Männchen im Sinne der synthetischen Evolutionstheorie (ultimate Erklärung) (M 4). [11 BE]

Aufgabenstellung: Aufgabe 2 bis 4 - Stammbäume und Verhalten · Abitur NRW Biologie LK · Dscheladas 2026

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

2 Begründen Sie die Abstammung der vier Pavianartigen von einer Stammart sowie die Verwandtschaft von Pavian und Djelada als Schwesterarten (M 2).

Lösung: Argumentation ausschließlich über abgeleitete Merkmale, d. h. veränderte Nukleotide, nicht über Gesamtzahl der Übereinstimmungen oder Unterschiede: • Begründung für Stammart der vier Pavianarten: Positionen 6, 8, 108 (jeweils Mutation C → T) sowie 114 (A → C) sind gemeinsame abgeleitete Merkmale aller vier Arten; weitere Übereinstimmungen sind identisch mit der Außengruppe (Makaken) und damit ursprünglich. • Begründung für Schwesterartenverhältnis von Pavian und Djelada: Positionen 95 (C → T) und 112 (G → A) sind gemeinsame abgeleitete Merkmale von Pavian und Djelada; weitere Übereinstimmungen sind ursprünglich.

3 Erläutern Sie, welchen Einfluss eine hohe reproduktive Fitness eines Individuums auf den Genpool einer Population hat. Begründen Sie, warum die Merkmale von Djelada- und Pavianmännchen deren reproduktive Fitness beim jeweiligen Paarungssystem begünstigen könnten (M 3).

Lösung: • Bedeutung reproduktive Fitness: Reproduktive Fitness als Maß für Nachkommenzahl; hohe reproduktive Fitness erhöht die Häufigkeit der eigenen Allele in der Folgegeneration der Population. • Begründung für begünstigte reproduktive Fitness: – Djelada: Hohe Körpergröße und große Eckzähne bedeuten große physisch wehrhafte Männchen zur Verteidigung gegen andere Männchen und Kontrolle, Einschüchterung der Weibchen → Selektion auf Stärke; Selektion auf relativ kleine Hoden, da diese zur Begattung der Weibchen im Harem ausreichen und keine anderen Männchen anwesend sind. – Pavian: Relativ große Hoden → sehr viele Spermienzellen → viele Begattungen und höhere Wahrscheinlichkeit, dass die eigenen Spermienzellen bei Mehrfachbegattung zur Befruchtung kommen (Spermienkonkurrenz) → Selektion auf Anzahl der Spermienzellen; Körpergröße und große Eckzähne weniger bedeutend, da Weibchengruppe nicht kontrolliert werden muss.

4 Erklären Sie die Veränderung bezüglich der Fortpflanzung nach Kindstötungen bei Djelada-Weibchen auf physiologischer Ebene (proximate Erklärung) (M 4). Erklären Sie die Entstehung des Verhaltensmusters der Kindstötungen durch Djelada-Männchen im Sinne der synthetischen Evolutionstheorie (ultimate Erklärung) (M 4).

Lösung: • Proximate Erklärung für veränderte Fortpflanzung: Sachlogische Erklärung der verkürzten Geburtspause bei Abbrechen der Stillphase über veränderte hormonelle Regulation: Verringerung der Prolaktin-Ausschüttung unterbindet den hemmenden Einfluss auf die Hormonkaskade, die über Gonadotropin Releasing Hormon (GnRH), FSH und LH zum Eisprung führt → Eisprung und damit Empfängnis nach Kindstötung möglich. • Ultimate Erklärung für Kindstötungen: Verhalten zur Kindstötung muss genetisch fixiert sein. Varianten, die dieses Merkmal tragen, haben nach erfolgter Kindstötung schneller Nachkommen und damit mehr Nachkommen. → Erhöhung der Allelfrequenz für diese Variante in Folgegeneration im Vergleich zu einer genetisch fixierten Verhaltensvariante ohne Kindstötung → Kindstötung hat einen Selektionsvorteil.

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