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Phylogenetischer Stammbaum / Kladogramm - Anwendungsaufgaben [Biologie, Abitur, Oberstufe]
Das Wichtigste aus dem Video
Tipp auf eine Zeit – das Video springt genau dorthin.
Transkriptautomatisch erstellt · 93 Zeilen
- [musik] In diesem Video geht es um konkrete Anwendungsaufgaben rund um das Thema
- phylogenetische Stampe. Es empfiehlt sich bereits das vorherige Video zu diesem Thema an dieser Stelle einmal
- verlinkt geguckt zu haben, indem wir wichtige theoretische Grundlagen besprochen haben, z.B. wie man einen
- phylogenetischen Stammbaum liest und interpretiert und welche Fachbegriffe in diesem Kontext relevant sind. Aus diesem
- Video wisst ihr ebenfalls, dass die Analyse und Interpretation von Stammbäumen immer wieder Gegenstand von
- Abiturprüfung im Fach Biologie ist, weshalb wir in diesem Video vergangene Abiturklausuraufgaben
- zu diesem Thema besprechen werden. In den letzten 5 Jahren kam in fast jeder LK oder GK Klausur eine Aufgabe zu
- phylogenetischen Stamm dran. im Jahr 2024 im LK und im Grundkurs, 2023 im Grundkurs,
- 2022 im LK und GK, 2021 im LK. Oft ging es in den Aufgaben darum, die Evolution eines Merkmals zu analysieren oder
- anhand des Stammbaums Rückschlüsse auf eine konvergente oder divergente Entwicklung abzuleiten. Aus diesem Grund
- werden wir zwei Aufgaben, die die eben genannten inhaltlichen Schwerpunkte abbilden, exemplarisch besprechen. Zum
- einen werden wir uns die Aufgabe der Grundkursklausur aus dem Jahr 2024 angucken, ehe wir uns der
- Abiturklausuraufgabe aus dem LK desselben Jahres widmen. Aber auch als Klausur Vorbereitung in der Qualiphase
- kann dieses Video hilfreich sein. Nutzen Lehrkräfte doch nicht selten vergangene Abiturklausuraufgaben für die Erstellung
- ihrer eigenen Klausuren. Die Aufgabenstellung der Grundkursklausur sowie das dazugehörige Material habe ich
- euch an dieser Stelle einmal abgebildet. Tipp: pausiert das Video und versucht einmal die Aufgabe selbstständig zu
- lösen. Die Teilaufgabe der Abiturklausur ist es also zu beurteilen, ob die Angepasstheiten des Dornteufels, eine in
- Australien lebende Echsenart, an heiße und trockene Lebensräume das Ergebnis einer konvergenten Entwicklung in der
- Gruppe der australasiatischen Agamen sind. Also anhand der Interpretation des gegebenen phylogenetischen Stammbaums.
- Noch mal zur Erinnerung, bei divergenten Entwicklungen entstehen Ausgehen von einem gemeinsamen Ursprung
- unterschiedliche phänotypische Ausprägung Homologrukturen aufgrund unterschiedlicher
- Selektionsbedingung oder anders formuliert homologisch Strukturen, die von einem gemeinsamen Vorfahren vererbt
- wurden und damit ein Beleg für eine gemeinsame Verwandtschaft sind, weise natürlich eine genetische Ähnlichkeit
- aufgrund weitgehend übereinstimmender DNAqurenzen auf. Diese Merkmale können sich im Laufe der Evolution durch
- Anpassung an die Umweltteils erheblich verändern. Etwas ursprünglich ähnliches entwickelt sich hier also auseinander,
- z.B. aufgrund unterschiedlicher Umweltbedingung. Bei konvergenten Entwicklung hingegen entstehen aufgrund
- eines ähnlichen Selektionsdrucks analoge, also oberflächlich ähnliche Merkmale, die nicht auf einen
- gemeinsamen Ursprung zurückzuführen sind. Etwas ursprünglich unterschiedliches entwickelt sich hier
- also zu etwas ähnlichem. Wenn ein ähnliches Merkmal wie z.B. hier die Angepasstheit an einen Lebensraum bei
- weit entfernten Arten auftritt, ohne dass es auf denselben gemeinsamen Ursprung zurückgeht. Denn dann wissen
- wir, dass es unabhängig z.B. aufgrund ähnlicher Selektionsdrücke entstanden ist und damit analog und ein Indiz für
- eine konvergente Entwicklung ist. Übrigens, allein für die Definition gibt es bereits vier Punkte.
- Nun gilt es herauszufinden, inwiefern die Angepasstheiten des Dornteufels an heiße und trockene Lebensräume das
- Ergebnis einer konvergenten Entwicklung in der Gruppe der australasiatischen Agaben sind. Dazu heißt es im
- Erwartungshorizont wie folgt. Die Stammart der australasiatischen Agamen war vermutlich an feuchte Lebensräume
- angepasst. Aus dieser haben sich hauptsächlich Arten entwickelt, die an Trockenheit
- angepasst wurden. Diese finden sich in beiden Entwicklungslinien, die sich vor ca. 23 Millionen Jahren getrennt haben.
- Innerhalb der einen Gruppe hat sich die an feuchte Lebensräume angepasste Art als erstes abgespalten. Alle anderen
- gezeigten Linien führen zu Arten, die an Trockenheit angepasst wurden. Innerhalb der einen Gruppe hat sich die an feuchte
- Lebensräume angepasste Art E als erstes abgespalten. Alle anderen gezeigten Linien führten zu Arten, die an
- Trockenheit angepasst wurden. Der Dornteufel findet sich in der anderen Gruppe mit einer Art wieder, die an
- feuchte Lebensräume angepasst wurde. In der Abiturklausur sind es sogar zwei andere Arten, die in feuchten
- Lebensräumen leben, hier aufgrund der vereinfachten Darstellung nicht abgebildet. Diese Info ist dennoch
- wichtig, weil aus diesem Grund weiter angeführt wird. Diese Tatsache könnte darauf hindeuten, dass der letzte
- gemeinsame Vorfahrer von Dornteufel und der anderen beiden Arten an feuchte Lebensräume angepasst war. Die
- Angepasstheiten des Dornteufels und der weiter entfernten Verwandten an trockene Lebensräume könnte demnach unabhängig
- voneinander entstanden sein, wodurch diese Angepasstheiten vermutlich das Ergebnis einer konvergenten Entwicklung
- sind. Für diese letzten zwei Aspekte, die eigentliche Bewertung, würde es gemäß
- Erwartungshorizont fünf Punkte geben, für die Ausführung davor sechs Punkte. Ihr seht also, eine konvergente
- Entwicklung liegt in der Regel dann vor, wenn das beobachtbare Merkmal unabhängig voneinander entstanden ist und es oft
- bei weit entfernten Arten auftritt. Auf das Merkmal, die Angepasstheit an heiße und trockene Lebensräume ist dies
- zutreffend, sodass von einer konvergenten Entwicklung auszugehen ist. Noch mal kurz die Analyse der Aufgabe
- auf einer Meterebene. Ihr seht, dass nicht nur die reine Beurteilung, sondern auch die Beschreibung des Stammbaums
- wichtige Punkte gibt. Auch wenn der Operator beurteilen in der Aufgabenstellung steht, solltet ihr
- einen Stammbaum immer auch gründlich beschreiben. Dies zeigt sich in sämtlichen Abiturklausuraufgaben zu
- phylogenetischen Stammbäumen. Ich kann Irritation nachvollziehen, weil der Operator Beschreiben nicht Teil der
- Aufgabenstellung ist. Aber die Beschreibung und Erläuterung des Stammbaums dient in dieser Aufgabe als
- Grundlage für die anschließende Beurteilung und ist dementsprechend mit aufzuführen. Schauen wir uns als
- nächstes die Leistungskurs Abiturklausuraufgabe aus dem Jahr 2024 an. Auch hier wieder
- die Empfehlung, das Video kurz zu pausieren und die Aufgabe selbständig versuchen zu lösen.
- In dieser Aufgabe gilt es also den phylogenetischen Stammbaum in Hinblick auf die Entwicklung des Merkmals
- Genomvollständigkeit zu analysieren. Der am häufigsten vorkommende Aufgabentyp übrigens im Kontext von phylogenetischen
- Stammbäumen, diesen auf die Evolution eines Merkmals zu analysieren. Aus dem Informationstext erfahren wir, im Genom
- vieler Pflanzen gibt es eine Übereinstimmung hinsichtlich vorkommender Gene. Es gibt viele Gene,
- die z.B. für die Fotosynthese, das Wachstum und der Entwicklung der Pflanze wichtig sind und entsprechend bei den
- meisten Pflanzen auch vorzufinden sind. Diese Gene, die die genetische Grundausstattung einer Pflanze
- darstellen, werden in ihrer Gesamtheit auch als Pflanzengenset bezeichnet. Auch hier gehen wir zunächst einmal die im
- Erwartungshorizont stehenden Aspekte durch, für die es insgesamt neun Punkte gibt.
- Alle untersuchten parasitisch und nichtparasitisch lebenden Pflanzengattungen gehen auf einen
- gemeinsamen Ursprung zurück. Ausgehend von diesem Ursprung kam es zur Aufteilung in zwei Entwicklungslinien,
- aus denen durch spätere mehrfache Aufspaltung die rezenten Gattungen hervorging.
- Unter den rezenten Gattungen beider Entwicklungslinien befinden sich sowohl parasitisch als auch nichtparasitisch
- lebende Gattung. Da nicht alle der parasitisch lebenden Gattung nah miteinander verwandt sind, hier an einem
- Beispiel exemplarisch verdeutlicht, ist die parasitische Lebensweise vermutlich nicht auf einen gemeinsamen Vorfahren
- zurückzuführen. Dieses Merkmal, die parasitische Lebensweise hat sich mehrmals unabhängig voneinander
- entwickelt. Weiterhin heißt es, bei den parasitisch lebenden Gattungen wurde eine geringere Genomvollständigkeit
- bezogen auf das Pflanzengenset nachgewiesen. Daher ist dieses Merkmal wahrscheinlich
- erst während der Entwicklung der parasitischen Lebensweise mehrfach unabhängig und somit konvergenten. Die
- beiden oben im Stammbaum aufgeführten Arten sind nah verwandt und gehen auf einen gemeinsamen Vorfahren zurück. Es
- ist möglich, dass die Reduktion des Pflanzengehens bereits beim letzten gemeinsamen Vorfahren dieser beiden
- Gattungen vorlang. Welche Rückschlüsse lassen sich anhand des Erwartungshorizontes hinsichtlich
- der Bearbeitung dieser Aufgabe ziehen? Auch hier gilt es zunächst den phylogenetischen Stammbaum zu
- beschreiben. Ich kann es nicht oft genug wiederholen, wie wichtig auch die Beschreibung phylogenetischer Stammbäume
- ist. Vor allem, weil man durch Operatoren, die die erhöhten Anforderungsbereiche abdecken, leicht
- geneigt ist, die Beschreibung zu überspringen. Ihr wisst aus dem Grundlagenvideo, dass im Kontext der
- Evolution von Merkmalen die relevante Frage ist, inwiefern beobachtete Ähnlichkeiten verschiedener Arten durch
- konvergente oder divergente Entwicklung entstanden sind. Bei der Analyse eines phylogenetischen Stammbaums sollte
- dieser Aspekt also immer berücksichtigt werden. In dieser Klausur wird z.B. viel geschluss folgert, dass sich die
- parasitäre Lebensweise unterschiedlicher Pflanzengattung mehrfach unabhängig voneinander entwickelt hat. Diese tritt
- zudem bei entfernt miteinander verwandten Gattungen auf. Weil die Genomvollständigkeit bei parasitisch
- lebenden Gattung geringer ist, bezogen auf das Pflanzengenset, ist weiterhin davon auszugehen, dass ich auch dieses
- Merkmal mehrfach unabhängig während der Entwicklung der parasitischen Lebensweise entwickelt hat und damit ein
- Indizvergente Entwicklung ist. เฮ
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