ÖEBÖEBÖEBÖEB----Modulabschlussklausur Modulabschlussklausur Modulabschlussklausur Modulabschlussklausur 16.06.201216.06.201216.06.201216.06.2012 NachschreibterminNachschreibterminNachschreibterminNachschreibtermin

Frage 1 (Frage 1 (Frage 1 (Frage 1 (TenbergeTenbergeTenbergeTenberge))))

Evolution und Biodiversität der Pflanzen: VorlesungEvolution und Biodiversität der Pflanzen: VorlesungEvolution und Biodiversität der Pflanzen: VorlesungEvolution und Biodiversität der Pflanzen: Vorlesung a)a)a)a) Bitte definieren Sie die folgenden Begriffe: (1/10)Bitte definieren Sie die folgenden Begriffe: (1/10)Bitte definieren Sie die folgenden Begriffe: (1/10)Bitte definieren Sie die folgenden Begriffe: (1/10)

diözisch

monözisch

b)b)b)b) Womit ist die Heterosporie der rezenten FarngeWomit ist die Heterosporie der rezenten FarngeWomit ist die Heterosporie der rezenten FarngeWomit ist die Heterosporie der rezenten Farngewächse immer gekoppelt? (0,5/10)wächse immer gekoppelt? (0,5/10)wächse immer gekoppelt? (0,5/10)wächse immer gekoppelt? (0,5/10)

c)c)c)c) Beschriften Sie folgende Stadien aus dem GW eines Bärlappgewächses (Beschriften Sie folgende Stadien aus dem GW eines Bärlappgewächses (Beschriften Sie folgende Stadien aus dem GW eines Bärlappgewächses (Beschriften Sie folgende Stadien aus dem GW eines Bärlappgewächses (SelaginellaSelaginellaSelaginellaSelaginella). (4/10)). (4/10)). (4/10)). (4/10)

Name dieser Generation:Name dieser Generation:Name dieser Generation:Name dieser Generation: Name des Homologs zur eingekreisten Struktur bei Name des Homologs zur eingekreisten Struktur bei Name des Homologs zur eingekreisten Struktur bei Name des Homologs zur eingekreisten Struktur bei Angiospermen (0,5/10)Angiospermen (0,5/10)Angiospermen (0,5/10)Angiospermen (0,5/10)::::

d)d)d)d) Ist es richtig, wenn man Ist es richtig, wenn man Ist es richtig, wenn man Ist es richtig, wenn man den Sporophyllstand eines Bärlappgewächses (den Sporophyllstand eines Bärlappgewächses (den Sporophyllstand eines Bärlappgewächses (den Sporophyllstand eines Bärlappgewächses (SelaginellaSelaginellaSelaginellaSelaginella) als ) als ) als ) als „zwittrig“ bezeichnet„zwittrig“ bezeichnet„zwittrig“ bezeichnet„zwittrig“ bezeichnet? (2/10)? (2/10)? (2/10)? (2/10)

ja � ; nein �; Begründung:

e)e)e)e) Ist es richtig, wenn man den Sporophyllstand eines Bärlappgewächses (Ist es richtig, wenn man den Sporophyllstand eines Bärlappgewächses (Ist es richtig, wenn man den Sporophyllstand eines Bärlappgewächses (Ist es richtig, wenn man den Sporophyllstand eines Bärlappgewächses (SelaginellaSelaginellaSelaginellaSelaginella) als „Blüte“ ) als „Blüte“ ) als „Blüte“ ) als „Blüte“ bezeichnetbezeichnetbezeichnetbezeichnet? (2/10)? (2/10)? (2/10)? (2/10)

ja � ; nein �; Begründung:

AntwortbeispieleAntwortbeispieleAntwortbeispieleAntwortbeispiele

a)a)a)a) Bitte definieren Sie die folgenden Begriffe: (1 /10)Bitte definieren Sie die folgenden Begriffe: (1 /10)Bitte definieren Sie die folgenden Begriffe: (1 /10)Bitte definieren Sie die folgenden Begriffe: (1 /10)

diözisch eine Art, bei der jedes Individuum nur Gameten eines Types produziert;

monözisch eine Art, bei der beide Gametentypen auf einem Individuum produziert werden, aber die Geschlechtsorgane (Gametangien) nicht unmittelbar benachbart stehen;

b)b)b)b) Womit ist die Heterosporie der rezenten Farngewächse immer gekoppelt? (0,5/10)Womit ist die Heterosporie der rezenten Farngewächse immer gekoppelt? (0,5/10)Womit ist die Heterosporie der rezenten Farngewächse immer gekoppelt? (0,5/10)Womit ist die Heterosporie der rezenten Farngewächse immer gekoppelt? (0,5/10) mit Diözie und Endosporie

c)c)c)c) Beschriften Sie folgende Stadien aus demBeschriften Sie folgende Stadien aus demBeschriften Sie folgende Stadien aus demBeschriften Sie folgende Stadien aus dem GW eines Bärlappgewächses (GW eines Bärlappgewächses (GW eines Bärlappgewächses (GW eines Bärlappgewächses (SelaginellaSelaginellaSelaginellaSelaginella). ). ). ). (4/10)(4/10)(4/10)(4/10) Blüte

Trophophylle

Mikrosporangium

Exothecium

Tapetum

Mikrosporen

Stiel

Mikrosporophyll

Name der Generation: Name der Generation: Name der Generation: Name der Generation: Sporophyt

Name des Homologs zur eingekreisten Struktur bei Name des Homologs zur eingekreisten Struktur bei Name des Homologs zur eingekreisten Struktur bei Name des Homologs zur eingekreisten Struktur bei Angiospermen (0,5/10): Angiospermen (0,5/10): Angiospermen (0,5/10): Angiospermen (0,5/10): Pollensack

d)d)d)d) Ist es richtig, wenn man den Sporophyllstand eines Bärlappgewächses (Ist es richtig, wenn man den Sporophyllstand eines Bärlappgewächses (Ist es richtig, wenn man den Sporophyllstand eines Bärlappgewächses (Ist es richtig, wenn man den Sporophyllstand eines Bärlappgewächses (SelaginellaSelaginellaSelaginellaSelaginella) als ) als ) als ) als „zwittrig“ bezeichnet? (2/10)„zwittrig“ bezeichnet? (2/10)„zwittrig“ bezeichnet? (2/10)„zwittrig“ bezeichnet? (2/10)

ja � ; nein ; Begründung:

Im Sporophyllstand werden weder Gameten beherbergt noch produziert; es sind gar keine Geschlechtsorgane vorhanden. Im Stand stehen zwar Mikro- und Megasporangien zusammen, doch werden die Sporen entlassen, die erst außerhalb die Gametangien und Gameten bilden. Selaginella ist heterospor, Heterosporie ist zwangsläufig immer mit Diözie der Gametsophyten verbunden. oder: Es werden im Stand zwar beide Geschlechter der Gametophyten determiniert, aber nicht ausgebildet.

e)e)e)e) Ist es richtig, wenn man den Sporophyllstand eines Bärlappgewächses (Ist es richtig, wenn man den Sporophyllstand eines Bärlappgewächses (Ist es richtig, wenn man den Sporophyllstand eines Bärlappgewächses (Ist es richtig, wenn man den Sporophyllstand eines Bärlappgewächses (SelaginellaSelaginellaSelaginellaSelaginella) als „Blüte“ ) als „Blüte“ ) als „Blüte“ ) als „Blüte“ bezeichnet? (2/10)bezeichnet? (2/10)bezeichnet? (2/10)bezeichnet? (2/10)

ja ; nein �; Begründung:

Er genügt z.B. folgender Definition: Blüten sind Sporophylle tragende Kurzsprosse mit begrenztem Wachstum, eben endständige Sporophyllstände.

Frage 2 (Frage 2 (Frage 2 (Frage 2 (TudzynskiTudzynskiTudzynskiTudzynski)))) Evolution und Biodiversität der Evolution und Biodiversität der Evolution und Biodiversität der Evolution und Biodiversität der PflanzenPflanzenPflanzenPflanzen: Übung: Übung: Übung: Übung Bei den Grünalgen lässt sich die Entwicklung mehrzelliger Individuen verfolgen. a) Welchen Vorteil haben solche Mehrzeller gegenüber Einzellern wie Chlamydomonas? b) Erläutern Sie anhand der Gattungen Volvox und Scenedesmus die Unterschiede von Zellkolonien und Aggregationsverbänden (Skizzen!). Antwortbeispiel: a) besserer Auftrieb (Plankton!), Schutz gegen Fraßfeinde b) Zellkolonie (Volvox), Arbeitsteilung, „1. Leiche“, congenitale Entwicklung Aggregationsverbünde (Scenedesmus), keine Arbeitsteilung, unbeweglich, postgenitale Entwicklung Frage 3 (Frage 3 (Frage 3 (Frage 3 (KurtzKurtzKurtzKurtz)))) Evolution und Biodiversität der Evolution und Biodiversität der Evolution und Biodiversität der Evolution und Biodiversität der TiereTiereTiereTiere: Vorlesung: Vorlesung: Vorlesung: Vorlesung

Erklären Sie kurz, was man unter (1.) einer monophyletischen, (2.) einer polyphyletischen und (3.)

einer paraphyletischen Gruppe versteht.

Stellen Sie die jeweiligen Gruppen in einer Stammbaum-Skizze dar und erklären Sie, inwieweit

(Syn-)Apomorphien, Plesiomorphien und Konvergenzen bei der Begründung der jeweiligen Gruppen

Verwendung finden. Erläutern Sie dabei auch diese Begriffe kurz.

Nennen Sie je ein Beispiel für eine monophyletische, eine polyphyletische und eine paraphyletische

Gruppe, und begründen Sie, warum es sich dabei um die jeweilige Gruppe handelt.

Antwortbeispiel:

Monophyletische Gruppe: Stammart und alle davon abstammenden Folgearten (1 Punkt). Wird

begründet durch (Syn-) Apomorphien (0.5 P.), d.h. gemeinsame, abgeleitete (homologe) Merkmale

(0.5 P.).

Zum Beispiel Säugetiere (0.5 P.). Begründung durch Synapomorphien, u.a. sekundäres Kiefergelenk,

Milchdrüsen (0.5 P.).

Polyphyletische Gruppe: Abkömmlinge verschiedener Linien, aber nicht die Stammart selbst (1 P.).

Wurde begründet durch Konvergenzen (auch: Analogien; 0.5 P.), d.h. Merkmale, die sich ähneln,

jedoch nicht aufgrund von gemeinsamer Abstammung (0.5 P.).

Zum Beispiel „Protozoa“ (0.5 P.). Begründung: Protozoa fasst einzellige, heterotrophe Organismen

aus verschiedensten Linien zusammen (0.5 P.).

Paraphyletische Gruppe: Stammart und einige, jedoch nicht alle davon abstammenden Arten (1 P.).

Wurde begründet durch Plesiomorphien (0.5 P.), d.h. ursprüngliche Merkmale (0.5 P.).

Zum Beispiel Reptilien (0.5 P.). Begründung: sind paraphyletisch, da sie die Vögel nicht mit

einschließen (0.5 P.).

Skizzen (1 P.):

Monophyletische Gruppe Paraphyletische Gruppe Polyphyletische Gruppe

Evolution unEvolution unEvolution unEvolution und Biodiversität der d Biodiversität der d Biodiversität der d Biodiversität der TiereTiereTiereTiere: Übung: Übung: Übung: Übung Frage 4 (Frage 4 (Frage 4 (Frage 4 (KurtzKurtzKurtzKurtz))))

Bitte beschriften Sie die nebenstehende Zeichnung und benennen Sie den Tierstamm und die Art

des im Querschnitt dargestellten Tieres.

Antwortchema: Für den richtigen Tierstamm (latein oder deutsch) 1P, fürAntwortchema: Für den richtigen Tierstamm (latein oder deutsch) 1P, fürAntwortchema: Für den richtigen Tierstamm (latein oder deutsch) 1P, fürAntwortchema: Für den richtigen Tierstamm (latein oder deutsch) 1P, für die richtige Tierart (latein die richtige Tierart (latein die richtige Tierart (latein die richtige Tierart (latein

oder deutsch) und jede richtige Beschriftung 0,5P (= 10P insgesamt).oder deutsch) und jede richtige Beschriftung 0,5P (= 10P insgesamt).oder deutsch) und jede richtige Beschriftung 0,5P (= 10P insgesamt).oder deutsch) und jede richtige Beschriftung 0,5P (= 10P insgesamt).

Tierstamm: Annelida (Ringelwürmer)

Tierart: Lumbricus terrestris (Regenwurm)

Frage 5 (Frage 5 (Frage 5 (Frage 5 (SteinbüchelSteinbüchelSteinbüchelSteinbüchel)))) MikrobiologieMikrobiologieMikrobiologieMikrobiologie IIII: Vorlesung: Vorlesung: Vorlesung: Vorlesung

Eine weit verbreitete Form der mikrobiellen Gärungen sind Milchsäuregärungen. Diese haben auch biotechnologisch und in der Lebensmitteltechnologie eine herausragende Bedeutung. (a) Beschreiben Sie drei grundlegend unterschiedliche Typen von Milchsäuregärungen und ordnen

Sie diesen Gärungen typische Gärungsprodukte sowie Schlüsselenzyme zu. (6 Punkte)(6 Punkte)(6 Punkte)(6 Punkte) Lösung:Lösung:Lösung:Lösung:

Homofermentative Milchsäuregärung nur Milchsäure Schlüsselenzyme: Fructose-1,6-bisphosphat-Aldolase, Triosephosphat-Isomerase

Heterofermentative Milchsäuregärung neben Milchsäure noch Essigsäure, Ethanol und CO2, Schlüsselenzyme: Phosphoketolase (Xylulose-5-P-spezifisch), Transaldolase, Transketolase Bifidobacterium-Gärung Milchsäure und Essigsäure Schlüsselenzyme: Phosphoketolase (Fructose-6-Phosphat-spezifisch), Transaldolase, Transketolase

(b) Nennen Sie zwei Biopolymere, zu deren Produktion vollständig oder teilweise

Milchsäurebakterien herangezogen werden! (2 Punkte)(2 Punkte)(2 Punkte)(2 Punkte) Lösung:Lösung:Lösung:Lösung: Dextran und Polymilchsäure (Polylactid)

(c) Welches Lebensmittel wird mit Hilfe von Mikroorganismen ausgehend von Weißkohl hergestellt,

und weshalb muss der Kohl vor Beginn der Fermentation mit Kochsalz versetzt werden? (2 Punkte)(2 Punkte)(2 Punkte)(2 Punkte) Lösung:Lösung:Lösung:Lösung: Sauerkraut. Der Zusatz von Kochsalz verhindert das Wachstum von proteolytischen Clostridien, die unerwünscht sind und den Kohl verderben würden.

Frage 6 (Oppermann)Frage 6 (Oppermann)Frage 6 (Oppermann)Frage 6 (Oppermann)

Mikrobiologie I: ÜbungMikrobiologie I: ÜbungMikrobiologie I: ÜbungMikrobiologie I: Übung Im Praktikum wurde ein Versuch zur Anreicherung mit dem in Tabelle 1 angegebenen Nährmedium durchgeführt. Die Kultur wurde im Dunkeln oxisch bebrütet.

Tabelle 1 NährmediumTabelle 1 NährmediumTabelle 1 NährmediumTabelle 1 Nährmedium (NH4)2SO4 0.5 g KH2PO4 0.07 g MgSO4 × 7 H2O 0.05 g CaCl2 × 2 H2O 0.05 g Spurenelementlösung 1.0 mL H2O 1 L

AAAA) Welche Mikroorganismen kamen zur Anreicherung?

Mikroorganismen:Mikroorganismen:Mikroorganismen:Mikroorganismen:

BBBB) Welche Ernährungsweise zeigten die Bakterien in der Anreicherungskultur, bitte unzutreffendes streichen:

ChemoChemoChemoChemo PhotoPhotoPhotoPhoto organoorganoorganoorgano litholitholitholitho heteroheteroheterohetero autoautoautoauto ----trophietrophietrophietrophie

DDDD) Welche Substanz des Nährmediums wurde von den Bakterien als Elektronendonator genutzt?

ElektronenElektronenElektronenElektronendonatordonatordonatordonator::::

EEEE) Welchen Elektronenakzeptor nutzten die Organismen?

ElektronenElektronenElektronenElektronenakzeptorakzeptorakzeptorakzeptor::::

FFFF) Welche Kohlenstoffquelle nutzten die Organismen zum Wachstum?

Kohlenstoffquelle:Kohlenstoffquelle:Kohlenstoffquelle:Kohlenstoffquelle:

GGGG) Welche Substanz des Nährmediums wurde von den Bakterien als Stickstoffquelle genutzt?

Stickstoffquelle:Stickstoffquelle:Stickstoffquelle:Stickstoffquelle:

HHHH) Beurteilen Sie die Supplinbedürftigkeit! Die Organismen sind

protoprotoprotoproto auxoauxoauxoauxo ----troph (troph (troph (troph (Bitte unzutreffendes streichen)

IIII) Wie ist das Verhältnis der Mikroorganismen zum Luftsauerstoff (O2); bitte ankreuzen:

� anaerob � fakultativ anaerob � aerotolerant � aerob

JJJJ) Wie viel Energie können NitritoxidiererNitritoxidiererNitritoxidiererNitritoxidierer nach Tabelle 2 pro mol Elektronendonator bei der Atmung nutzen (bei der Berechnung darf gerundet werden, Taschenrechner ist nicht nötig)? (Faraday-Konstante, gerundet = 100 kJ/V)

Ergebnis zu Frage H:Ergebnis zu Frage H:Ergebnis zu Frage H:Ergebnis zu Frage H: kJkJkJkJ

Rechnung zu Frage J:Rechnung zu Frage J:Rechnung zu Frage J:Rechnung zu Frage J:

Tabelle 2 zu Frage JTabelle 2 zu Frage JTabelle 2 zu Frage JTabelle 2 zu Frage J

RedoxpaarRedoxpaarRedoxpaarRedoxpaar (red./ox.)(red./ox.)(red./ox.)(red./ox.)

RedoxpotentialeRedoxpotentialeRedoxpotentialeRedoxpotentiale (gerundet)(gerundet)(gerundet)(gerundet) [E[E[E[E0000’ (V)]’ (V)]’ (V)]’ (V)]

CO/CO2 -0,54 H2/H

+ -0,41 NADH/NAD+ -0,30 SO3

2-/SO42- -0,28

H2S/S -0,25 FADH2/FAD -0,08 Succinat/Fumarat -0,03 S/SO3

2- +0,05 NO2

-/NO3- +0,40

NH4+/NO2

- +0,50 Fe2+/Fe3+ +0,78 H2O/O2 +0,90

mit Antwortbeispielenmit Antwortbeispielenmit Antwortbeispielenmit Antwortbeispielen Im Praktikum wurde ein Versuch zur Anreicherung mit dem in Tabelle 1 angegebenen Nährmedium durchgeführt. Die Kultur wurde im Dunkeln oxisch bebrütet.

Tabelle 1 NährmediumTabelle 1 NährmediumTabelle 1 NährmediumTabelle 1 Nährmedium (NH4)2SO4 0.5 g KH2PO4 0.07 g MgSO4 × 7 H2O 0.05 g CaCl2 × 2 H2O 0.05 g Spurenelementlösung 1.0 mL H2O 1 L

AAAA) Welche Mikroorganismen kamen zur Anreicherung?

Mikroorganismen:Mikroorganismen:Mikroorganismen:Mikroorganismen: NitrifiziererNitrifiziererNitrifiziererNitrifizierer

BBBB) Welche Ernährungsweise zeigten die Bakterien in der Anreicherungskultur, bitte unzutreffendes streichen:

ChemoChemoChemoChemo PhotoPhotoPhotoPhoto organoorganoorganoorgano litholitholitholitho heteroheteroheterohetero autoautoautoauto ----trophietrophietrophietrophie

DDDD) Welche Substanz des Nährmediums wurde von den Bakterien als Elektronendonator genutzt?

ElektronenElektronenElektronenElektronendonatordonatordonatordonator:::: AmmoniumAmmoniumAmmoniumAmmoniumsulfatsulfatsulfatsulfat

EEEE) Welchen Elektronenakzeptor nutzten die Organismen?

ElektronenElektronenElektronenElektronenakzeptorakzeptorakzeptorakzeptor:::: Sauerstoff (OSauerstoff (OSauerstoff (OSauerstoff (O2222))))

FFFF) Welche Kohlenstoffquelle nutzten die Organismen zum Wachstum?

Kohlenstoffquelle:Kohlenstoffquelle:Kohlenstoffquelle:Kohlenstoffquelle: KohlendioxidKohlendioxidKohlendioxidKohlendioxid

GGGG) GGGG) Welche Substanz des Nährmediums wurde von den Bakterien als Stickstoffquelle genutzt?

Stickstoffquelle:Stickstoffquelle:Stickstoffquelle:Stickstoffquelle: AmmoniumAmmoniumAmmoniumAmmoniumssssulfatulfatulfatulfat

HHHH) Beurteilen Sie die Supplinbedürftigkeit! Die Organismen sind

protoprotoprotoproto auxoauxoauxoauxo ----troph (troph (troph (troph (Bitte unzutreffendes streichen)

IIII) Wie ist das Verhältnis der Mikroorganismen zum Luftsauerstoff (O2); bitte ankreuzen:

� anaerob � fakultativ anaerob � aerotolerant � aerob

JJJJ) Wie viel Energie können NitritoxidiererNitritoxidiererNitritoxidiererNitritoxidierer nach Tabelle 2 pro mol Elektronendonator bei der Atmung nutzen (bei der Berechnung darf gerundet werden, Taschenrechner ist nicht nötig)? (Faraday-Konstante, gerundet = 100 kJ/V)

Ergebnis zu Frage H:Ergebnis zu Frage H:Ergebnis zu Frage H:Ergebnis zu Frage H: 100100100100 kJkJkJkJ

Rechnung zu Frage J:Rechnung zu Frage J:Rechnung zu Frage J:Rechnung zu Frage J: WGWGWGWG0000’=’=’=’= ----n * F * WEn * F * WEn * F * WEn * F * WE0000’’’’ ----2 * 100 * 0,5 = 2 * 100 * 0,5 = 2 * 100 * 0,5 = 2 * 100 * 0,5 = ----100 kJ100 kJ100 kJ100 kJ

Tabelle 2 zu FrTabelle 2 zu FrTabelle 2 zu FrTabelle 2 zu Frage Jage Jage Jage J

RedoxpaarRedoxpaarRedoxpaarRedoxpaar (red./ox.)(red./ox.)(red./ox.)(red./ox.)

RedoxpotentialeRedoxpotentialeRedoxpotentialeRedoxpotentiale (gerundet)(gerundet)(gerundet)(gerundet) [E[E[E[E0000’ (V)]’ (V)]’ (V)]’ (V)]

CO/CO2 -0,54 H2/H

+ -0,41 NADH/NAD+ -0,30 SO3

2-/SO42- -0,28

H2S/S -0,25 FADH2/FAD -0,08 Succinat/Fumarat -0,03 S/SO3

2- +0,05 NO2

-/NO3- +0,40

NH4+/NO2

- +0,50 Fe2+/Fe3+ +0,78 H2O/O2 +0,90

Frage 7 (Sachser):Frage 7 (Sachser):Frage 7 (Sachser):Frage 7 (Sachser): Verhaltensbiologie: VorlesungVerhaltensbiologie: VorlesungVerhaltensbiologie: VorlesungVerhaltensbiologie: Vorlesung Für die Verhaltensbiologie ist charakteristisch, dass sie Erklärungen auf vier unterschiedlichen Ebenen angibt. Geben Sie für ein beliebiges Verhalten(sphänomen) eine kausale, eine lebensgeschichtliche, eine funktionale und eine stammesgeschichtliche Erklärung. Lösungsvorschlag: Auf die Frage: Warum singt ein Buchfink? könnte man antworten: (1) Weil das Überschreiten einer bestimmten Tageslänge im Frühjahr zusammen mit dem Anblick eines weiblichen Artgenossen zur Produktion des Sexualhormons Testosteron in den Gonaden führt, das dann mit dem Blutstrom in das ZNS transportiert wird, wo es bestimmte Kerngebiete aktiviert, von wo aus dann ein spezifisches, zeitlich organisiertes Impulsmuster an die zum Singen notwendigen Muskeln geleitet wird. Dies ist eine kausale Erklärung. Verdeutlicht wird der Mechanismus des Verhaltens. (2) Man könnte auf dieselbe Frage aber auch antworten, ein Buchfink singt, weil er es von seinem Vater während einer sensiblen Phase gelernt hat. Dies ist eine lebensgeschichtliche oder ontogenetische Erklärung. (3) Man könnte drittens antworten, ein männlicher Buchfink singt, um Weibchen anzulocken und Rivalen fernzuhalten. Dies ist eine funktionale Erklärung, die verdeutlicht, welchen Anpassungswert das Ausführen dieses Verhaltens für den Vogel hat. (4) Letztlich kann die Frage auch folgendermaßen beantwortet werden: Ein Buchfink singt so, wie er singt, weil er unter den Vögeln zu den Oscines oder Singvögeln gehört und von Vorfahren abstammt, die auch schon gesungen haben. Dies ist eine stammesge-schichtliche Erklärung, die das Verhalten aus seiner Phylogenese heraus begründet.

Frage 8 (Kurtz)Frage 8 (Kurtz)Frage 8 (Kurtz)Frage 8 (Kurtz)

EvolutionsEvolutionsEvolutionsEvolutions---- und Populationsgenetik: Vorlesungund Populationsgenetik: Vorlesungund Populationsgenetik: Vorlesungund Populationsgenetik: Vorlesung

Die Quantitative Genetik erlaubt die Bestimmung der Erblichkeit (Heritabilität) eines Merkmals.

(1) Definieren Sie Erblichkeit. Geben Sie auch Formeln an, wie sich die Erblichkeit aus den

Komponenten der Varianz eines Merkmals herleitet, und erklären Sie diese Varianz-Anteile. Was

versteht man dabei unter Erblichkeit „im weiteren Sinne“ und Erblichkeit „im engeren Sinne“?

(2) Beschreiben Sie zwei Methoden zur Bestimmung der Erblichkeit eines Merkmals, wie z.B. der

Körpergröße. Geben Sie die entsprechenden Formeln dazu an und/oder verwenden Sie zur

Erläuterung beispielhafte Skizzen.

(3) Welche Bedeutung hat die Erblichkeit für das Wirken der natürlichen Selektion? Was geschieht

mit der Erblichkeit eines Merkmals bei andauernder starker gerichteter Selektion?

Antwortbeispiel:

(1) Erblichkeit ist der Anteil der phänotypischen Varianz, der erblich ist (also der Anteil der genetischen Varianz an der gesamten phänotypischen Varianz) (1 Punkt): Erblichkeit i.w.S: h2 = VG/VP = VG/(VG+ VE) (1 Punkt) Erblichkeit i.e.S.: h2 = VA/VP (1 Punkt) mit VG = VA+VD+VI (1 Punkt) VG Genetische Varianz VP Phänotypische Varianz VE Umweltbedingte Varianz VA Additive genetische V. VD Varianz aufgrund von Dominanzeffekten

VI Varianz aufgrund von Interaktionseffekten (Epistasis)

(2) 1. Möglichkeit: Erblichkeit kann als Ähnlichkeit eines Merkmals zwischen Eltern und Nachkommen bestimmt werden:

Steigung der Regressionsgeraden zwischen dem Mittelwert im Phänotyp der Eltern x und

dem Mittelwert im Phänotyp der Nachkommen y (2 Punkte).

h2 = cov xy/sx2

Beispiel in Skizze:

2. Möglichkeit: Über die Stärke der Selektionsantwort (R) in Relation zur ausgeübten Selektion

(S). Züchtergleichung: h2 = R/S (2 Punkte)

(3) Je größer die Erblichkeit, desto stärker verändert sich ein Merkmal unter dem Einfluss der Selektion (1 Punkt). Bei andauernder starker Selektion reduziert sich die genetische Varianz und somit die Erblichkeit (1 Punkt).

Frage 9 (Meyer)Frage 9 (Meyer)Frage 9 (Meyer)Frage 9 (Meyer) Grundzüge der Ökologie:Grundzüge der Ökologie:Grundzüge der Ökologie:Grundzüge der Ökologie: VorlesungVorlesungVorlesungVorlesung

Fragen zum Bereich Autökologie/Populationsökologie (Mattes)Fragen zum Bereich Autökologie/Populationsökologie (Mattes)Fragen zum Bereich Autökologie/Populationsökologie (Mattes)Fragen zum Bereich Autökologie/Populationsökologie (Mattes) Erläutern Sie anhand von Stichworten und Beispielen folgende Phänomene (Punktezahl in Erläutern Sie anhand von Stichworten und Beispielen folgende Phänomene (Punktezahl in Erläutern Sie anhand von Stichworten und Beispielen folgende Phänomene (Punktezahl in Erläutern Sie anhand von Stichworten und Beispielen folgende Phänomene (Punktezahl in Klammern):Klammern):Klammern):Klammern):

1. Wassergewinnung und Wasserverlust bei Tieren (2 P) 2. Typen von Überlebenskurven bei Tieren (2 P) Fragen zum Bereich Autökologie/Biodiversität/Ökosystemforschung (Meyer):Fragen zum Bereich Autökologie/Biodiversität/Ökosystemforschung (Meyer):Fragen zum Bereich Autökologie/Biodiversität/Ökosystemforschung (Meyer):Fragen zum Bereich Autökologie/Biodiversität/Ökosystemforschung (Meyer): Beantworten Sie anhand von Stichworten und Beispielen folgende Fragen (Punktezahl in Beantworten Sie anhand von Stichworten und Beispielen folgende Fragen (Punktezahl in Beantworten Sie anhand von Stichworten und Beispielen folgende Fragen (Punktezahl in Beantworten Sie anhand von Stichworten und Beispielen folgende Fragen (Punktezahl in Klammern):Klammern):Klammern):Klammern): 3. Was versteht man unter dem hyporheischen Interstitial, welche Anpassungen (5 Beispiele) weisen Interstitialbesiedler auf? (3 P) 4. Was versteht man unter top-down und bottom-up-Manipulation? (3 P) Antworten zu Bereich Verhaltensökologie:Antworten zu Bereich Verhaltensökologie:Antworten zu Bereich Verhaltensökologie:Antworten zu Bereich Verhaltensökologie: Musterlösung:Musterlösung:Musterlösung:Musterlösung: (1) (2 Punkte)

a) Möglichkeit: Verwandtenselektion (“kin selection”): Kooperierende Individuen haben gemeinsame Gene aufgrund ihrer Abstammung, so dass ein Gen für Helferverhalten in der Population erhalten bleiben kann.

b) Möglichkeit: Reziprozität: Helfern wird im Gegenzug geholfen (kann direkt oder indirekt sein).

(2) (3 Punkte) Hamilton’s Regel beschreibt die Bedingung, unter der man aufgrund von Verwandtschaft Helferverhalten erwarten kann: r x b > c r = Verwandtschaftskoeffizient b= Nutzen c = Kosten Antworten zu Bereich Ökologie und Biodiversität der PflanzenAntworten zu Bereich Ökologie und Biodiversität der PflanzenAntworten zu Bereich Ökologie und Biodiversität der PflanzenAntworten zu Bereich Ökologie und Biodiversität der Pflanzen:::: О Hartlaubvegetation ist ein typisches Element der laubabwerfenden Wälder x Die Capensis zählt zu den endemitenreichsten Florenreichen О Eucalyptus und Phyllodien-Akazien charakterisieren die Capensis О Die Dauer der Vegetationsperiode ist kein entscheidender Faktor für die Zusammensetzung alpiner Vegetation О In alpiner Vegetation temperater Breiten spielen die Cyperaceae kaum eine Rolle x Zwergstrauchheiden sind ein prägendes Element alpiner Vegetation x Die Neotropis zählt zu den Florenreichen mit der größten Biodiversität О Die größten Bäume der Erde sind Arten der Gattung Nothofagus und kommen oberhalb von 1500 m.s.m. als auffälliges Element kalifornischer Bergwälder vor x Geophyten und Winterannuelle sind charakteristisch für die Mediterraneis x Die Bestandsstruktur feucht-tropischer Tieflandwälder unterscheidet sich von laubabwerfenden Wäldern der humiden mittleren Breiten zB durch oft reichhaltigen Epiphytenbewuchs Frage 10 (Frage 10 (Frage 10 (Frage 10 (AcquistiAcquistiAcquistiAcquisti)))) Bioinformatik: VorlesungBioinformatik: VorlesungBioinformatik: VorlesungBioinformatik: Vorlesung Definieren Sie die Begriffe "paraloge Gene" und "orthologe Gene" und stellen Sie die Unterschiede zwischen diesen dar.

Antwortbeispiel: Homologe auf dem molekularen Level: Zwei Sequenzen mit gemeinsamer Herkunft. Signifikante Sequenzähnlichkeit suggeriert normalerweise Homologie, Sequenzähnlichkeit kann allerdings auch zufällig bedingt sein und manche homologe Sequenzen sind sich nicht nachweisbar ähnlich. Homologe können in Paraloge und Orthologe unterteilt werden: Orthologe Gene: Gene, die von einem Artbildungsereignis, gefolgt von Sequenzdivergenz, abstammen. Diese Gene müssen nicht zusammen in demselben Genom existieren. Der letzte gemeinsame Vorfahre von zwei orthologen Genen exisitierte direkt vor dem Artbildungsereignis. Paraloge Gene: Gene, die durch eine Duplikation von genetischem Material, gefolgt von Sequenzdivergenz, entstanden sind. Diese Gene können divergieren während sie zusammen in demselben Genom existieren. Falls es nach der Genduplikation zu einem Artbildungsereignis kommt, können zwei paraloge Gene in zwei verschiedenen Genomen existieren. Der letzte gemeinsame Vorfahre von zwei paralogen Genen existierte direkt vor dem Duplikationsereignis.