Das Bestimmen von Arten

Definiere den Begriff Art und nenne ein Beispiel für zwei verschiedene Arten, die sich sehr ähnlich sehen.

Überlege anhand des Kriteriums der fruchtbaren Nachkommen, ob diese Paare zur selben Art gehören: (a) zwei Hunde verschiedener Rassen, die Welpen bekommen; (b) zwei Spatzen mit leicht unterschiedlichem Gefieder, die sich paaren und Junge haben; (c) ein Iberischer Luchs und eine Hauskatze, die sich in der Natur nicht paaren.

Die Kreuzung zwischen einem Pferdehengst und einer Eselstute ergibt ein Maultier, das fast immer unfruchtbar ist. Erkläre, was diese Tatsache darüber aussagt, ob Pferd und Esel dieselbe Art sind, obwohl sie Nachkommen haben können.

Zwei Froschpopulationen unterschiedlicher Farbe leben in Teichen, die durch eine Straße getrennt sind, und kreuzen sich in der Natur nie. Erkläre, welche Schwierigkeit es bei der Entscheidung gibt, ob sie zur selben Art gehören, und welcher Test helfen könnte, den Zweifel zu klären.

In einer Schuldebatte über Biodiversität behauptet eine Person: „Ein Chihuahua mit 1,5 kg und eine Deutsche Dogge mit 70,0 kg können sich wegen ihres enormen anatomischen Unterschieds nicht auf natürliche Weise paaren; also müssten sie nach der biologischen Definition der Art offiziell als zwei verschiedene Arten eingestuft werden."

1. a) Widerlege oder differenziere diese Behauptung mithilfe des biologischen Artbegriffs: Begründe, warum beide zur selben Art (Canis lupus familiaris) gehören, und berücksichtige dabei die genetische Kompatibilität und den Genfluss über Rassen mittlerer Größe.
2. b) Erkläre, welcher Mechanismus es ermöglicht hat, beim Hund in nur wenigen tausend Jahren so viel morphologische Vielfalt zu erzeugen, verglichen mit den Millionen Jahren, die eine vergleichbare Auffächerung durch natürliche Selektion in freier Wildbahn üblicherweise braucht.
3. c) Sage voraus, was mit Größe, Körperbau und Vielfalt der Hunde geschehen würde, wenn eine gemischte Population aller Rassen 40 Generationen lang ohne menschlichen Einfluss auf einer Insel isoliert würde.

Erkläre, was ein dichotomer Bestimmungsschlüssel ist und wozu er dient, und gib an, wie die Fragen, aus denen er besteht, beschaffen sein müssen, damit er gut funktioniert. Nenne außerdem zwei weitere Hilfsmittel, die beim Bestimmen von Lebewesen im Gelände helfen, zum Beispiel ein Bestimmungsbuch oder eine Bestimmungs-App auf dem Handy, und gib je einen Vorteil gegenüber dem Bestimmungsschlüssel an.

Der Bestimmungsschlüssel im Schema dient dazu, vier Tiere zu bestimmen. Gehe ihn durch und schreibe den vollständigen Weg (die Fragen und die gewählten Antworten) auf, der zur Eidechse führt.

Verwende den folgenden Bestimmungsschlüssel:

1. a) Hat Beine .................................................... 2

b) Hat keine Beine ............................................... Wurm

1. a) Hat Flügel ..................................................... Käfer

b) Hat keine Flügel .............................................. Ratte

Bestimme: (a) einen Käfer, der Beine und Flügel hat; (b) eine Ratte; (c) eine Schlange. Welches Problem tritt beim Bestimmen der Schlange auf? Schlage eine Verbesserung des Schlüssels vor, um es zu lösen.

Erstelle einen Bestimmungsschlüssel mit drei Fragen, mit dem man diese vier Lebewesen unterscheiden kann: einen Hund, eine Palme, einen Champignon und eine Forelle. Überprüfe, ob er funktioniert, indem du ihn mit zwei davon durchgehst.

Erstelle einen Bestimmungsschlüssel mit zwei Fragen, mit dem man eine Kiefer, eine Eiche und eine Geranie unterscheiden kann, und überprüfe, ob er funktioniert, indem du ihn mit allen drei Pflanzen durchgehst.

Auf dem Schulhof habt ihr fünf verschiedene Tiere gefunden: eine Schnecke, eine Biene, eine Spinne, einen Spatz und eine Maus. Erstelle einen vollständigen Bestimmungsschlüssel, mit dem man alle fünf bestimmen kann, und überprüfe, ob er funktioniert, indem du ihn mit zwei davon durchgehst.

Korrigiere die Schreibweise dieser wissenschaftlichen Namen und erkläre die drei Regeln, die du angewendet hast: „quercus ilex", „Homo Sapiens" und „CANIS LUPUS".

Der wissenschaftliche Name der Aleppo-Kiefer ist Pinus halepensis. Erkläre, was jedes der beiden Wörter angibt, wer dieses Benennungssystem entwickelt hat und welche Vorteile lateinische wissenschaftliche Namen gegenüber Trivialnamen haben.

Bei einem Ausflug ins Gebirge beobachtet ihr zwei erwachsene Eidechsen mit bräunlichem Rücken und etwa 13,5 cm Länge. Ein Schüler versucht, einen schulischen Bestimmungsschlüssel zu benutzen, der nur auf „langgestreckter Körper", „vier Beine" und „Farbe braun oder grünlich" beruht, stellt aber fest, dass beide im selben Endfeld landen, und behauptet: „Wenn der Schlüssel sie nicht trennt, ist das ein endgültiger Beweis, dass sie zur selben Art gehören."

1. a) Widerlege die Schlussfolgerung des Schülers, indem du begründest, welche Grenzen Bestimmungsschlüssel haben, die nur auf allgemeinen makroskopischen Merkmalen beruhen.
2. b) In diesem Gebiet kommen die Iberische Mauereidechse (Podarcis hispanicus) und die Gebirgseidechse (Iberolacerta monticola) nebeneinander vor. Entwirf eine Strategie mit drei Beobachtungsstufen zunehmender Genauigkeit (von der genauen Untersuchung mit der Handlupe bis zu Labortechniken), mit der man den Gleichstand auflösen und die Art jedes Individuums sorgfältig bestätigen kann.

Erkläre, was ein Feldführer ist und welche Informationen er in der Regel zu jeder Art bietet (Foto oder Zeichnung, Beschreibung, Größe, Lebensraum …). Warum sollte man ihn auf einen Ausflug mitnehmen?

Erkläre mit eigenen Worten, was Biodiversität ist, und nenne zwei Gründe, warum es Wissenschaftler interessiert, welche Arten an einem bestimmten Ort leben.

Erkläre, was eine ausgestorbene Art ist, nenne ein bekanntes Beispiel und nenne eine mögliche Ursache für ein Aussterben.

In einem Abschnitt eines örtlichen Flusses sind an Steinen festgeheftete Süßwassermuscheln aufgetaucht. Der Verantwortliche für die Instandhaltung schlägt vor, am gesamten Ufer ein chemisches Desinfektionsmittel auszubringen, um schnell jede Weichtierart auszurotten, und behauptet: „Man muss keine Zeit damit verlieren, sie mit der Lupe zu bestimmen, denn alle Flussmuscheln machen dasselbe."

In diesem Fluss leben zwei ähnlich aussehende Arten zusammen: die heimische Flussmuschel (Unio mancus), die geschützt und gefährdet ist, und die Dreikantmuschel (Dreissena polymorpha), eine invasive gebietsfremde Art.

1. a) Widerlege den Vorschlag des Verantwortlichen: Begründe, warum die genaue biologische Bestimmung vor einem Eingriff unerlässlich ist und welche nicht rückgängig zu machenden ökologischen Folgen sein Plan hätte.
2. b) Erkläre, welche biologischen Merkmale die Dreikantmuschel zu einer schädlichen invasiven Art machen, im Gegensatz zur ausgewogenen ökologischen Rolle der heimischen Flussmuschel.
3. c) Sage voraus, was in der Nahrungskette und für die Wasserqualität des Flusses geschehen würde, wenn die Dreikantmuschel nicht rechtzeitig entdeckt wird und das Flussbett massenhaft besiedelt.

Thema-Projekt. BioBlitz für zu Hause: Biodiversitätskatalog.

Werde zum Naturforscher und untersuche die Biodiversität deiner Umgebung, indem du einen Feldsteckbrief erstellst.

1. Probenahme: Suche $4$ verschiedene Lebewesen in deinem Zuhause oder in einem nahen Park (zum Beispiel eine Pflanze, ein Insekt von mindestens $0,5\text{ cm}$, einen Pilz oder einen Vogel). Beschreibe beobachtbare Belege für ihre drei Lebensfunktionen.

2. Bestimmung: Nutze das offizielle wissenschaftliche Datenportal zur Biodiversität GBIF Spanien (gbif.es) oder einen schulischen Bestimmungsschlüssel, um den wissenschaftlichen Namen ($Gattung\ Art$) von mindestens $2$ der beobachteten Exemplare herauszufinden.

3. Systematische Einordnung: Entwirf eine Vergleichstabelle, in der du jedem Organismus sein Reich und seine große biologische Gruppe (Gliederfüßer, Bedecktsamer, Vogel usw.) zuordnest und seine Organisationsform und Ernährungsweise beschreibst.

4. Begründeter Vorschlag: Verfasse einen kurzen Bericht, in dem du begründest, welche Kriterien diese Organismen von unbelebter Materie unterscheiden und warum ein Virus in keines der traditionellen Reiche passen würde.

Bewertet wird:

• genaue systematische Einordnung in Reiche und große Gruppen.

• richtige Verwendung der binären Nomenklatur mithilfe offizieller Quellen.

• schlüssige Begründung der Merkmale und Lebensfunktionen.

• Übersichtlichkeit und wissenschaftliche Genauigkeit des abgegebenen Feldsteckbriefs.

Eine Handy-App bestimmt Pflanzen anhand eines Fotos. Erkläre zwei Vorteile solcher Hilfsmittel und ein Risiko, wenn man sich auf sie verlässt, und beschreibe, was du tun würdest, um eine unsichere Bestimmung zu bestätigen.

Viele Tiere kann man bestimmen, ohne sie zu sehen: an ihren Spuren, ihrem Kot, ihren Federn oder Nahrungsresten. Erkläre, welche Vorteile es hat, sie auf diese Weise zu untersuchen, auch für das Wohl der Tiere, und nenne ein Beispiel für eine Spur und für die Information, die sie liefert.

Auf einem Ausflug findest du eine Pflanze, die du nicht kennst. Beschreibe, welche vier Angaben du notieren (oder fotografieren) würdest, um sie später zu Hause zu bestimmen, und erkläre, warum du sie nicht ausreißen und mitnehmen darfst.

Ein Forschungsteam möchte das Fressverhalten der Vögel in der Umgebung der Schule untersuchen und schlägt zwei Methoden vor:

• Methode A: Exemplare mit Netzen fangen, sie im Labor in Einzelkäfige sperren, um sie zu wiegen und zu erfassen, wie viele Samen sie unter ständigem Kunstlicht fressen.

• Methode B: Futterstellen in den Bäumen des Schulhofs aufstellen, eine automatische Fotofalle anbringen und sie aus 15 Metern Entfernung durch die Fenster mit dem Fernglas beobachten, ohne sie zu stören.

1. a) Begründe unter Berücksichtigung, dass Vögel empfindungsfähige Lebewesen sind (die Schmerz, Angst und Stress empfinden können), welche der beiden Methoden ethisch vertretbar ist.
2. b) Sage voraus, welche physiologischen und Verhaltensfolgen der Stress bei Methode A für die Vögel hätte und wie er die gewonnenen wissenschaftlichen Daten über ihre natürliche Ernährung verändern oder verfälschen könnte.
3. c) Wenn du im Labor die Reaktion von Regenwürmern auf Feuchtigkeit untersuchen musst, entwirf zwei konkrete Maßnahmen in deinem Versuchsaufbau, um ihr Wohlergehen zu sichern und zu vermeiden, dass sie austrocknen oder Schaden nehmen.

Mini-Untersuchung: Entwirf eine Bestandsaufnahme der Biodiversität auf dem Schulhof deiner Schule über eine Woche. Plane, welche Bereiche du abgehen wirst, zu welcher Uhrzeit, was du in die Tabelle eintragen wirst (Datum, Ort, Art oder Gruppe, Anzahl der Individuen), welche Bestimmungshilfen du verwenden wirst und welche Regeln du befolgen wirst, um die Lebewesen nicht zu stören.

Ein Mitschüler hat folgenden Steckbrief erstellt, um ein auf dem Schulhof beobachtetes Tier zu bestimmen:

• Name: Schwarzer Vogel.

• Erkennungsmerkmale: „Er ist mittelgroß, ziemlich dunkel, sehr scheu und singt morgens schön."

• Lebensraum: „In den Bäumen und auf dem Boden, wo es Futter gibt."

1. a) Bewerte den Steckbrief kritisch: Begründe, warum diese Merkmale subjektiv und mehrdeutig sind, und erkläre, warum sie einer anderen Person nicht helfen würden, dieses Tier von ähnlichen Arten wie einem Star oder einer Dohle zu unterscheiden.
2. b) Schreibe den Steckbrief für die Amsel nach wissenschaftlichen Kriterien neu: Nimm ihren korrekt geschriebenen wissenschaftlichen Namen (Turdus merula), ihre systematische Gruppe, mindestens zwei objektive, beobachtbare Körpermerkmale (wie den Geschlechtsdimorphismus bei Gefieder- und Schnabelfarbe) und ihren Lebensraum genau auf.
3. c) Begründe, warum in der internationalen Wissenschaft die lateinische binäre Nomenklatur statt lokaler Trivialnamen verbindlich ist.