Abitur NRW > Ökologie / Evolutionsbiologie

Evolution bei Ameisen-fressenden Spinnen 2020 GK

In dieser GK-Aufgabe aus dem Jahre 2020 werden Themen aus der Ökologie und der Evolutionsbiologie verknüpft.

Materialien

  • Den Schülern wird als Material A ein kurzer Informationstext über die Lebensweise von Jagdspinnen der Gattung Zodarion präsentiert.
    Diese Jagdspinnen erbeuten ausschließlich verschiedene Ameisenarten. In zwei Tortendiagrammen sind zwei verschiedene Ökotypen von Zodarion styliferum zu sehen Gezeigt wird jeweils der Anteil verschiedener Ameisenarten an der Gesamtbeute der beiden Ökotypen. Beispielsweise kommt die Ameisenart Messor barbarus in der Gesamtbeute des E-Ökotyps zu 15% vor, in der Beute des S-Ökotyps aber zu 80%.

  • Das Material B zeigt die Wirkung des Spinnengifts von Zodarium bei drei verschiedenen Ameisenarten, die wir einfach mal als A, B und C bezeichnen wollen. Die folgende Auflistung zeigt die Paralyse-Latenzzeit, also den Zeitraum zwischen dem Biss der Spinne und der völligen Bewegungslosigkeit der Ameise, bei den drei Ameisenarten A, B und C:

    Ökotyp E:
    A: 10 Minuten,
    B: 12 Minuten,
    C: 27 Minuten.

    Ökotyp S:
    A: 27 Minuten,
    B: 5 Minuten,
    C: 5 Minuten.

  • In dem Material C werden Versuche gezeigt, in denen Individuen der Ökotypen E und S zur Paarung gebracht wurden. Bei einer E x E -Paarung waren alle Paarungsversuche erfolgreich, bei 10 Versuchen erfolgten 10 Paarungen. Nicht so erfolgreich waren die E x S - Paarungen. Bei 10 Versuchen konnten nur 3 Paarungen beobachtet werden. Eine dieser drei Paarungen war allerding völlig erfolglos, aus den Eiern schlüpften keine jungen Spinnen.

Teilaufgabe 1

  • Hier sollen die Schüler(innen) die in Material A dargestellten Daten (Nahrungszusammensetzung) zusammenfassen und in Hinblick auf die ökologischen Beziehungen deuten. Auf den ersten Blick völlig losgelöst von dem Material sollen die Schüler(innen) dann Kurvendiagramme zu den unterschiedlichen Selektionstypen skizzieren und dann den Selektionstyp ermitteln, der bei Zodarion vorliegt.
Lösungshinweise
  • Man soll es nicht glauben, aber in den "Vorgaben für die Bewertung der Schülerleistungen" wird tatsächlich erwartet, dass die Schüler(innen) die Räuber-Beute-Beziehung zwischen der Spinnenart und den Ameisenarten erkennen. Außerdem soll die intraspezifische Konkurrenz zwischen den beiden Ökotypen erkannt werden, die aber durch die unterschiedlichen Nahrungsspektren verringert wird (Konkurrenzvermeidung). Beide Ökotypen können daher nebeneinander existieren.
  • Bei den Selektionstypen wird eine Skizze erwartet, in der die stabilisierende, die gerichtete und die aufspaltende Selektion dargestellt ist, so ähnlich, wie auf der Seite "Selektionstypen" dargestellt. Die Schüler(innen) sollen dann schlussfolgern, dass bei der Spinnenart eine aufspaltende Selektion abläuft.

Teilaufgabe 2

  • Hier soll die unterschiedliche Wirkung der Spinnengifte aus ökologischer Sicht erläutert werden. Auch sollen die Schüler(innen) eine Hypothese zur Evolution dieser Gifte aufstellen.
Lösungshinweise
  • Die Schüler(innen) sollen erkennen, dass das Spinnengift bei der jeweiligen Hauptbeute der Ökotypen besonders schnell wirkt, was einen evolutionären Vorteil für den jeweiligen Ökotyp darstellt.

Teilaufgabe 3

  • Hier soll zunächst der Begriff reproduktive Isolation erklärt und auf das Material C bezogen werden. Dann soll eine Hypothese zur zukünftigen evolutionären Entwicklung von Zodarion aufgestellt werden.
Lösungshinweise
  • Hier sollen die Schüler(innen) über präzyotische und postzygotische Fortpflanzungsbarrieren schreiben und dann erläutern, dass bei den beoachteten E x S - Paarungen präzygotische Barrieren eine Rolle spielen (nur 3 Paarungen), aber auch postzygotische (eine Paarung erfolglos).
  • Die Hypothese zur zukünftigen evolutionären Entwicklung der Spinneart soll auf die gerade ablaufende Artaufspaltung abzielen, es findet gerade eine sympatrische Artbildung statt.