Biologia - Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 18.
Gupiki to niewielkie ryby, które w naturze żyją m.in. na Trynidadzie, w małych zbiornikach wodnych położonych wzdłuż górskich strumieni. Wodospady tworzone przez strumienie pokonujące progi skalne stanowią jednostronną barierę – ryby żyjące w zbiorniku poniżej wodospadu nie mogą przepłynąć w górę potoku, ale ryby ze zbiornika ponad wodospadem niekiedy dostają się ze spadającą wodą do dolnego zbiornika. Samce gupików są mniejsze od samic, ale znacznie bardziej kolorowe. Samica częściej wybiera barwniejszego samca jako partnera do rozmnażania.
Badacze porównywali ubarwienie samców gupików bytujących w dwóch zbiornikach strumienia 1. – w zbiorniku poniżej wodospadu, w którym występowały drapieżniki, oraz w zbiorniku powyżej wodospadu, w którym drapieżników nie było. Zauważyli, że samce gupików ze zbiornika powyżej wodospadu są intensywniej ubarwione od żyjących w zbiorniku poniżej wodospadu. Wyniki obserwacji przedstawia rysunek poniżej.
Badacze wysunęli dwie hipotezy wyjaśniające te różnice.
Hipoteza I: W sytuacji nieobecności drapieżników wyższe dostosowanie mają intensywniej ubarwione samce (ponieważ są częściej wybierane przez samice).
Hipoteza II: W razie presji drapieżników wyższe dostosowanie mają samce mniej widoczne, o mniej intensywnym ubarwieniu (ponieważ są rzadziej zjadane).
Aby sprawdzić te hipotezy, badacze przenosili gupiki i drapieżne ryby ze zbiorników strumienia 1. do odpowiednich zbiorników bezrybnego strumienia 2., a następnie obserwowali zmiany częstości fenotypów samców przez kilkadziesiąt pokoleń. Potwierdzili obie hipotezy: wykazali, że w naturze intensywność ubarwienia samców jest ewolucyjnym kompromisem między przeciwstawnymi kierunkami doboru.
18.1. (0–3)
1. Przedstaw plan opisanego eksperymentu – wpisz w tabelę znak „+” oznaczający przeniesienie ryb ze zbiorników strumienia 1. do zbiorników strumienia 2.
| Docelowy zbiornik w bezrybnym strumieniu 2. | Przenoszone ryby ze strumienia 1. | ||
| gupiki z górnego zbiornika (bez drapieżnych ryb) | gupiki z dolnego zbiornika (z drapieżnymi rybami) | drapieżne ryby z dolnego zbiornika | |
| górny | |||
| dolny | |||
2. Podaj populacje gupików (numer strumienia i położenie zbiornika), które porównywano w celu zweryfikowania obu hipotez. Określ spodziewane wyniki, odnosząc się do zmiany fenotypów samców.
Populacje gupików porównywane w celu sprawdzenia hipotezy I:
Wynik potwierdzający hipotezę I:
Populacje gupików porównywane w celu sprawdzenia hipotezy II:
Wynik potwierdzający hipotezę II:
18.2. (0–1)
Określ, czy w opisanym eksperymencie działa dobór naturalny czy dobór sztuczny. Odpowiedź uzasadnij.
18.3. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdania tak, aby powstał poprawny opis warunków przeprowadzenia opisanego eksperymentu. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.
W celu poprawnego przeprowadzenia opisanego eksperymentu należy przenieść z jednego zbiornika do drugiego (liczną grupę gupików / jedną ich parę). To przy zbyt (niskiej / wysokiej) liczebności grupy założycielskiej nowej populacji nasila się (dryf genetyczny / dobór naturalny), który mógłby zniekształcić wynik doświadczenia.
Rozwiązanie
18.1. (0–3)
Zasady oceniania
3 pkt – za poprawne uzupełnienie tabeli oraz poprawne wskazanie porównywanych populacji
i określenie spodziewanych wyników dla obu hipotez.
2 pkt – za poprawne uzupełnienie tabeli oraz poprawne wskazanie porównywanych populacji
i określenie spodziewanego wyniku dla jednej hipotezy.
1 pkt – za poprawne uzupełnienie jedynie tabeli.
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań za 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Rozwiązanie
1. Plan eksperymentu
| Docelowy zbiornik w bezrybnym strumieniu 2. | Przenoszone ryby ze strumienia 1. | ||
| gupiki z górnego zbiornika (bez drapieżnych ryb) | gupiki z dolnego zbiornika (z drapieżnymi rybami) | drapieżne ryby z dolnego zbiornika | |
| górny | + | ||
| dolny | + | + | |
2. Populacje gupików i spodziewane wyniki
Populacje gupików porównywane w celu sprawdzenia hipotezy I: gupiki z górnego zbiornika
strumienia 2. oraz dolnego zbiornika strumienia 1.
Wynik potwierdzający hipotezę I: samce gupików z górnego zbiornika strumienia 2. będą
barwniejsze od samców gupików z dolnego zbiornika strumienia nr 1.
Populacje gupików porównywane w celu sprawdzenia hipotezy II: gupiki z dolnego zbiornika
strumienia 2. oraz górnego zbiornika strumienia 1.
Wynik potwierdzający hipotezę II: samce gupików z dolnego zbiornika strumienia 2. będą mniej
barwne od samców gupików z górnego zbiornika strumienia 1.
18.2. (0–1)
Zasady oceniania
1 pkt – za określenie, że w opisanym eksperymencie działa dobór naturalny, i za uzasadnienie
odnoszące się do doboru naturalnego – wskazanie działania doboru płciowego
lub selekcji przez drapieżnika (a nie – przez człowieka).
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań za 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązania
- Jest to dobór naturalny, ponieważ selekcję samców przeprowadzają samice lub drapieżniki.
- Naturalny, bo działa tu dobór płciowy lub presja drapieżnika, a nie – człowiek.
- Naturalny, bo ryby same dobierają się w pary.
18.3. (0–1)
Zasady oceniania
1 pkt – za podkreślenie właściwych określeń we wszystkich nawiasach.
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań za 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Rozwiązanie
W celu poprawnego przeprowadzenia opisanego eksperymentu należy przenieść z jednego
zbiornika do drugiego (liczną grupę gupików / jedną ich parę). To przy zbyt (niskiej / wysokiej)
liczebności grupy założycielskiej nowej populacji nasila się (dryf genetyczny / dobór naturalny),
który mógłby zniekształcić wynik doświadczenia.
Wskazówki
Zadaniem zdającego jest analiza eksperymentu ewolucyjnego, jaki rzeczywiście został przeprowadzony przez badaczy na Trynidadzie. W zadaniu 18.1. zdający ma odtworzyć układ eksperymentalny, w którym testowane są dwie, niesprzeczne ze sobą hipotezy ewolucyjne – co jest nowością, ponieważ zwykle uczniowie w szkole mają do czynienia z eksperymentem sprawdzającym tylko jedną hipotezę badawczą. Ułatwieniem jest konstrukcja zadania – część poleceń ma charakter zamknięty. Zadania 18.2. i 18.3. sprawdzają rozumienie badanego procesu – doboru naturalnego.
