Freie Hansestadt Bremen                                            Schulnr.:                Kursbezeichnung: Die Senatorin für Kinder und Bildung Abitur 2018 - Grundkurs Biologie                                   Name: Aufgabe 3 Themenbereiche: Ökofaktoren Gene Fledermäuse Der wissenschaftliche Name der Fledermäuse (Microchiroptera)                                 Die Abbildung wurde aus bedeutet übersetzt „kleiner Handflügler“. Diese kleinen Säugetiere                           datenschutzrechtlichen haben einzigartige Fähigkeiten: sie „sehen“ mit den Ohren, fliegen                           Gründen entfernt. Sie ist in mit den Händen und schlafen mit dem Kopf nach unten hängend.                                 der angegebenen Quelle zu Mit insgesamt über 1.000 Arten stellt die Gruppe der Fledermäuse                             finden. nach den Nagetieren die artenreichste Säugetiergruppe dar. Außer in der Arktis und Antarktis sind Fledermäuse weltweit verbreitet. In                         Abbildung einer Fledermaus Deutschland kommen 25 verschiedene Arten vor. a) Beschreiben Sie die Unterschiede zwischen homoiothermen und poikilothermen Tieren sowie jeweils einen Vorteil für beide Arten der Thermoregulation. [6 BWE] b) Stellen Sie begründete Hypothesen zur Erklärung der in Abbildung 2.1 dargestellten Ver- suchsbeobachtungen auf (Material 1 und 2). [11 BWE] c) Erläutern Sie mit Hilfe der synthetischen Evolutionstheorie, wie es bei den Hummelfleder- mäusen zu den Frequenz-Unterschieden gekommen sein könnte (Material 1 und 3). [14 BWE] d) Begründen Sie auf molekularer Ebene für die Fledermausarten A bzw. B, dass die Tiere am Weißnasen-Syndrom erkranken (Material 4). [9 BWE] Hinweis: Alle in den Aufgabenstellungen bzw. in den Materialien verwendeten Abkürzungen dürfen im Lösungstext verwendet werden. Quellen: Abituraufgabe Biologie. NRW, 2014, Aufgabe 1. Donaldson, Michael E. et al.: […] genetic response to white-nose syndrome. In: Evolutionary Applications. 26.06.2017, S. 1-15. Puechmaille, S. et al.: The […] bumblebee bat. In: Nature communications, 06.12.2011, S. 1-9. www.batlife.at / www.discoverindochina.com / www.freepngimg.com / http://guardianlv.com BIO-GK-H                                                     Aufgabe 3                                                 Seite 1 von 3

Freie Hansestadt Bremen                             Schulnr.:         Kursbezeichnung: Die Senatorin für Kinder und Bildung Abitur 2018 - Grundkurs Biologie                    Name: Material 1                                                                  Die Abbildung wurde aus Die meist nachtaktiven Fledermäuse ernähren sich überwiegend von datenschutzrechtlichen Insekten, wobei verschiedene Fledermausarten sich in ihrem Beute- Gründen entfernt. spektrum unterscheiden können. Zur Orientierung sowie zur Nahrungs- suche nutzen Fledermäuse die Echoortung. Dazu stößt eine Fledermaus Abb. 1: Echoortung mit ihrem Kehlkopf Laute (Schallwellen) im für Menschen nicht hörbaren Ultraschallbereich aus, die beim Auftreffen auf ein Hindernis oder ein Beutetier, z.B. ein fliegendes Insekt, zu ihr zurückgeworfen werden. Aus dem mit den Ohren empfangenen Echo kann die Fledermaus Informationen über die Position des Beutetieres und dessen Bewegungsrichtung ermitteln. Außerdem kann sie so auch die Form und Größe der Beute und deren Oberflächenstruktur erkennen. Daraus leitet sie Informationen über die Art der Beute ab, z.B. kleiner Falter oder großer Käfer. Material 2 Die Kleine Braune Fledermaus (Myotis luci-       Die Abbildung wurde aus Die Abbildung wurde aus fugus) wird ca. 8 cm lang, wiegt ca. 10 g        datenschutzrechtlichen    datenschutzrechtlichen und jagt meist in der Nähe von Gewässern.        Gründen entfernt.         Gründen entfernt. Bei einer Untersuchung wurden die im Flug                                  Abb. 2.2: Häufigkeit aller von den Fledermäusen erbeuteten und im           Abb. 2.1: Beutegröße der im Biotop vorkommenden Kot nachweisbaren Insekten gezählt, ver-         Kleinen Braunen Fleder- Insekten messen und in Größenklassen eingeteilt           maus (siehe Abbildung 2.1). Zusätzlich wurde die Häufigkeit von allen im selben Biotop vorkommenden Insekten entsprechender Größenklassen ermittelt (siehe Abbildung 2.2). BIO-GK-H                                        Aufgabe 3                               Seite 2 von 3

Freie Hansestadt Bremen                          Schulnr.:           Kursbezeichnung: Die Senatorin für Kinder und Bildung Abitur 2018 - Grundkurs Biologie                 Name: Material 3                                                       Die Abbildung wurde aus daten- Die kleinste Fledermaus der Welt ist die Hummelfledermaus schutzrechtlichen Gründen entfernt. (HF) (Craseonycteris thonglongyai), die nur 2 g wiegt und deren Flügelspannweite nur 15 cm beträgt. Sie ernährt sich Abb. 3: Verbreitungsgebiete der von sehr kleinen Insekten und Spinnen, die sie mittels Echo- HF-Populationen ortung findet und von Pflanzen abpickt. Die HF kommt in zwei Regionen Asiens (siehe Abbildung 3) vor, die oft von starken Stürmen getroffen werden. Die Fle- dermäuse sind auf Kalksteinhöhlen als Schlafplatz angewie- sen und können von dort nur maximal 5 km weit ausfliegen. In dem zwischen den beiden Populationen liegenden Gebiet sind keine für die Fledermäuse geeigneten Höhlen zu finden. Untersuchungen haben ergeben, dass die genetischen Unterschiede zwischen den Individuen in der HF-Population in Myanmar sehr gering sind. Zwischen den Individuen der thailändischen Po- pulation hingegen konnten sehr viel mehr genetische Unterschiede festgestellt werden. In Myanmar kommt im selben Gebiet wie die HF eine andere, sehr kleine Fledermausart vor, die Langfußfledermaus (LF) (Myotis siligorensis). Sie lebt ebenfalls in Kalksteinhöhlen und jagt wie die HF meist in der Nähe von Flüssen. Zudem haben beide Arten ein ähnliches Beutespektrum. Zur Echoortung (siehe Material 1) von Fledermäusen wurden zahlreiche Untersuchungen durchge- führt. Bekannt ist, dass sich ausgesandte Schallwellen einer Fledermaus mit denen anderer Indivi- duen überlagern können, wenn die Frequenzen ähnlich sind. Die Wahrnehmung der Fledermäuse kann dadurch gestört werden, sodass sie ihre Umgebung nicht mehr klar erkennen       Die Abbildung  wurde   aus  datenschutzrechtlichen können. In Thailand und Myanmar wurde        Gründen   entfernt. daher untersucht, ob sich die zur Echoor- tung genutzten Frequenzen der verschie- Tab. 3: Frequenzbereich des Echoortungslautes der denen Populationen unterscheiden. Die verschiedenen Fledermaus-Populationen Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt. Hinweis: Die gemessenen Frequenz-Unterschiede sind nicht groß genug, um sich auf die Auswahl der Beute auswirken zu können. Material 4 Das Weißnasen-Syndrom (WNS) ist eine von einem Pilz (Pseudogymno-             Die  Abbildung wurde ascus destructans) ausgelöste Krankheit bei Fledermäusen. Infizierte          aus  datenschutzrecht- Tiere sind an einem weißen Belag auf Gesicht und Flügeln zu erkennen          lichen Gründen   ent- (siehe Abbildung 4). Der Pilz produziert verschiedene Zellgifte, die für die  fernt. Fledermäuse tödlich sind. Die europäischen Arten der Fledermaus-Gattung Mausohr (Myotis) sind           Abb.   4:  Fledermaus resistent gegen den Pilz, erkranken also nicht am WNS. Vor einigen Jah-       mit WNS ren wurde dieser nach Nordamerika eingeschleppt, was dort bei nahe verwandten Arten von Mausohren zu Massensterben geführt hat. Zur Erklärung dieses Unterschiedes wurden genetische Untersuchungen durchgeführt. Dabei wur- de das Gen untersucht, das für den „toll-like“-Rezeptor codiert. Dieser Rezeptor kann bei den eu- ropäischen Arten an bestimmte Strukturen auf der Oberfläche des Pilzes binden. Ist das der Fall, wird eine biochemische Reaktionskette ausgelöst, die zur Abwehr des Pilzes führt. Die Basensequenz des „toll-like“-Rezeptor-Gens europäischer Mausohr-Arten wurde mit der von zwei nordamerikanischen Arten verglichen, die am WNS erkrankt sind. Dabei konnten bei beiden Arten Unterschiede an verschiedenen Stellen des Gens nachgewiesen werden:    Art A: Stopp-Codon im mittleren Bereich des Gens    Art B: Veränderungen am Terminator* des Gens * = DNA-Abschnitt, der die Transkription beendet BIO-GK-H                                     Aufgabe 3                                   Seite 3 von 3