W zależności od zakresu tolerancji organizmów w stosunku do różnych czynników
zewnętrznych wyróżnia się eurybionty i stenobionty. Przedrostki eury- i steno-, w połączeniu
z częścią nazwy odpowiedniego czynnika środowiskowego, określają zakres tolerancji
danego gatunku na ten czynnik. Na przykład w odniesieniu do temperatury wyróżniamy
gatunki eurytermiczne i stenotermiczne.
Na wykresie przedstawiono grupy organizmów wyróżnione na podstawie ich wymagań
i tolerancji na działanie czynników środowiskowych.
Na podstawie: Biologia. Jedność i różnorodność, praca zbiorowa, Warszawa 2008, s. 874.
a)
Określ, do której grupy – stenobiontów czy eurybiontów – zaliczamy gatunki wskaźnikowe. Odpowiedź uzasadnij.
b)
Na podstawie analizy wykresu podane przykłady organizmów (1–4) przyporządkuj do odpowiedniej grupy (A–C).
Na stepach południowo-wschodniej Mongolii obok traw występują również niskie, cierniste
krzewy – karagany i gatunki roślin zielnych o silnym zapachu lub ostrym smaku, np. piołun
czy czosnek.
Deszcze padają tu przez kilka dni w roku, a sezon wegetacyjny trwa zaledwie cztery miesiące.
Na tych stepach żyją liczne owady, np. szarańcza, oraz łasice, lisy, gryzonie (kopiące systemy
nor i korytarzy), ptaki ziarnojady, np. wróble ziemne, zajmujące opuszczone przez gryzonie
nory, ptaki drapieżne.
Na rysunku przedstawiono schemat niektórych zależności panujących na stepie.
Na podstawie: J. Weiner, Życie i ewolucja biosfery. Podręcznik ekologii ogólnej, Warszawa 2003, s. 239.
a)
Do umieszczonych na schemacie pustych kratek wpisz odpowiednie litery (A–E) w taki sposób, aby można było odczytać obieg pierwiastków w ekosystemie.
Odchody i szczątki gryzoni.
Pobieranie pierwiastków odżywczych przez rośliny.
Zjadanie roślin przez gryzonie.
Destruenci.
Szczątki roślinne.
b)
Określ rodzaj zależności występującej między gryzoniami a:
trawami,
lisami,
wróblami ziemnymi.
Przedstaw rolę gryzoni w tych zależnościach.
c)
Oceń prawdziwość podanych stwierdzeń dotyczących znaczenia roślinożerności w przyrodzie. Wpisz znak X w odpowiednie komórki tabeli.
Lp.
Informacja
Prawda
Fałsz
1.
Zgryzanie roślin przez roślinożerców powoduje ubytek masy roślin, zakłóca ich wzrost i rozwój, a nawet wywołuje obumieranie całych roślin.
2.
Zgryzanie roślin przez roślinożerców może być czynnikiem selekcyjnym, eliminującym ze środowiska gatunki roślin szczególnie wrażliwe na ten czynnik.
3.
Eliminacja ze środowiska gatunków nieodpornych na zgryzanie jest przykładem działania doboru naturalnego rozrywającego.
Na wykresie przedstawiono sumę opadów i średnią temperaturę w ciągu roku w trzech
biomach leśnych.
Na podstawie: A. Mackenzie, A.S. Ball, S.R. Virdee, Krótkie wykłady. Ekologia, Warszawa 2002, s. 270.
a)
Wszystkie poniższe informacje (A–E) przyporządkuj do właściwych biomów, których dotyczą. Wpisz ich oznaczenia literowe przy właściwej nazwie biomu.
Gleby bielicowe, ubogie w składniki mineralne ze względu na ograniczoną aktywność mikroorganizmów.
Gleby bogate w składniki mineralne dzięki dużej aktywności destruentów i wysokiej produkcji roślinnej.
Wyraźnie wyodrębniona warstwa podszytu oraz bogata warstwa runa leśnego, mchów i porostów.
Drzewostan jednowarstwowy, o wykształconych cechach adaptacyjnych ograniczających utratę wody.
Drzewostan wielowarstwowy, bogaty w liany i epifity, z ubogą warstwą podszytu.
Borealny las iglasty:
Las strefy umiarkowanej:
Wilgotny las tropikalny:
b)
Określ, który z przedstawionych biomów charakteryzuje się największą różnorodnością biologiczną. Odpowiedź uzasadnij, uwzględniając czynniki przedstawione na wykresie.
Gwałtowny spadek liczebności żubra w Puszczy Białowieskiej nastąpił podczas I wojny
światowej wskutek masowego zabijania tych zwierząt przez żołnierzy i kłusowników.
W 1919 r. w Puszczy Białowieskiej nie znaleziono już żywych żubrów. Proces restytucji
żubra przebiegał w dwóch etapach: pierwszy polegał na rozmnażaniu żubra w ogrodach
zoologicznych i rezerwatach leśnych. W drugim etapie restytucji żubry wypuszczono
na wolność. Obecnie w Polsce żyje 1170 żubrów, z czego 991 na wolności i 179
w hodowlach zamkniętych (stan z 2009 r.). Na terenie Polski istnieje 5 wolno żyjących
populacji tych zwierząt. Wśród współczesnych żubrów wyróżnia się dwie linie genetyczne:
nizinną, zwaną białowieską, i nizinno-kaukaską. Pierwsza wywodzi się od 7 założycieli
i obejmuje zwierzęta czystego podgatunku Bison bonasus bonasus. Linia nizinno-kaukaska
powstała w wyniku skrzyżowania jednego byka podgatunku Bison bonasus caucasicus
z samicami podgatunku nizinnego. Współczesna populacja żubra białowieskiego wykazuje małe
zróżnicowanie genetyczne, każdy żubr ma ok. 50% par genów w postaci homozygotycznej.
W tabeli przedstawiono wykaz założycieli linii białowieskiej żubra oraz udział ich genów
w populacji zamkniętej i wolno żyjącej w momencie ich utworzenia.
Lp.
Płeć i imię założyciela
Udział genów założyciela (%)
populacja zamknięta
populacja wolno żyjąca
1.
F - Planta
29,4
36,3
2.
F - Bilma
2,6
5,1
3.
F – Plavia
5,5
4,6
4.
M - Plebejer
54,5
44,8
5.
M – Bill
2,6
5,2
6.
M - Bismarc
2,7
2,4
7.
M - Bergrunder
2,7
2,6
F – samice, M – samce
Na podstawie: R. Kowalczyk, D. Ławreszuk, J.M. Wójcik, Ochrona żubra w Puszczy Białowieskiej. Zagrożenia i perspektywy rozwoju populacji, Białowieża, 2010, s. 35, 75–78.
a)
Na podstawie danych przedstawionych w tabeli sformułuj wniosek dotyczący wpływu poszczególnych założycieli na skład puli genowej populacji wolno żyjącej żubra białowieskiego.
b)
Na podstawie podanych informacji podaj przyczynę niskiej zmienności genetycznej współczesnej populacji żubra białowieskiego oraz przykład zagrożenia wynikającego z małego zróżnicowania genetycznego tej populacji.
c)
Na przykładzie populacji żubra zaznacz odpowiedź, która prawidłowo opisuje proces restytucji gatunku.
Wprowadzenie do danego ekosystemu gatunku, który w warunkach naturalnych w nim nie występował.
Ogół zabiegów mających na celu przywrócenie (odnowienie) w ekosystemie gatunku zagrożonego wyginięciem.
Zabiegi mające na celu rozmnażanie w hodowlach zamkniętych gatunku zagrożonego wyginięciem.
Działania ochronne mające na celu zapewnienie przetrwania dziko występujących gatunków oraz ich siedlisk.
d)
Na podstawie tekstu oceń, czy restytucja żubra białowieskiego w Polsce zakończyła się sukcesem. Odpowiedź uzasadnij, podając dwa argumenty.
W plejstocenie, podczas zlodowaceń nastąpiło silne obniżenie temperatury atmosfery oraz
zmianie uległy ilość i sezonowość opadów. Występowały wówczas okresy zimne i suche
(glacjały) oraz cieplejsze i wilgotne (interglacjały). W efekcie tych zmian następowało
przesuwanie się stref klimatycznych i związanych z nimi stref roślinności. Na schemacie
przedstawiono teoretyczny model glacjalno-interglacjalnych cykli zmian zasięgu roślinności
w niższych szerokościach geograficznych Ziemi.
Na podstawie: J. Kornaś, A. Medwecka-Kornaś, Geografia roślin, Warszawa 1986, s. 292.
a)
Korzystając z przedstawionych informacji, opisz, w jaki sposób glacjał, w stosunku do interglacjału, zmieniał rozmieszczenie i szerokość stref roślinności na Ziemi.
b)
Korzystając ze schematu i własnej wiedzy, oceń prawdziwość podanych stwierdzeń dotyczących wpływu zlodowaceń na roślinność Ziemi. Wpisz znak X w odpowiednie komórki tabeli.
Lp.
Informacja
Prawda
Fałsz
1.
Jednym ze skutków występowania zlodowaceń była migracja roślin arktycznych w niższe szerokości geograficzne.
2.
W interglacjale pewne gatunki roślin arktycznych, które po ustąpieniu glacjału znalazły się w miejscach szczególnie zimnych (północne stoki, torfowiska), tzw. ostojach, przetrwały w niższych szerokościach geograficznych do czasów współczesnych.
3.
Gatunki, które nie przetrwały zmian klimatycznych w ostojach, a ich kopalne szczątki są dowodem panujących kiedyś warunków klimatycznych, nazywane są reliktami.
Zięby w pewnej populacji miały dzioby o różnym kształcie i wielkości. Ograniczone zasoby
pożywienia podczas suszy spowodowały, że jedynym dostępnym pokarmem dla tych ptaków
stały się owady żyjące pod korą drzew i nasiona w owocach kaktusa. Wskutek tego suszę
przeżyły tylko zięby o najdłuższych dziobach, którymi mogły otwierać owoce kaktusa oraz
zięby o najszerszych dziobach, którymi mogły odłupywać korę drzew.
Na podstawie: E.P. Solomon, D.W. Martin, L.R. Berg, C.A. Villee, Biologia, Warszawa 1996, s. 422.
Określ rodzaj doboru naturalnego (A–C) działającego na opisane w tekście zięby oraz wybierz schemat (1–3), który ilustruje ten rodzaj doboru.
Występujący u ludzi gen DARC odpowiada za produkcję cząsteczek DARC, występujących
na powierzchni erytrocytów. Cząsteczki te wiążą nadmiar krążących we krwi białek układu
odpornościowego zwanych chemokinami. Około 45 tys. lat temu zaszła mutacja genu DARC,
która przyczyniła się do powstania odporności na jednego z zarodźców malarii (Plasmodium
vivax). Zarodźce te wnikają do erytrocytów za pośrednictwem cząsteczek kodowanych przez
gen DARC, więc zmniejszenie ekspresji tego genu zakłóca cykl życiowy zarodźca.
Jednocześnie mniejsza liczba cząsteczek DARC zwiększa stężenie krążących we krwi
chemokin, wywołujących zapalenia, co z kolei może się wiązać ze wzrostem częstości raka
prostaty obserwowanym u Afroamerykanów. Dziś mutację genu DARC notuje się u 95%
ludzi mieszkających w środkowej i południowej Afryce, ale tylko u 5% Europejczyków.
Na podstawie: J. Hawks, Ewolucja trwa, „Świat Nauki”, 2014 nr 10, s. 68.
a)
Uzupełnij schemat tak, aby przedstawiał opisaną w tekście zależność między mutacją genu DARC a rakiem prostaty.
b)
Wyjaśnij, dlaczego Afroamerykanie częściej chorują na raka prostaty niż Europejczycy.
c)
Wyjaśnij, dlaczego mutacja genu DARC utrwaliła się w populacji mieszkańców Afryki, a wśród Europejczyków występuje rzadko.
d)
Zaznacz odpowiedź A, B, C lub D i jej uzasadnienie 1, 2 lub 3 tak, aby powstało poprawne dokończenie zdania.
Opisane zjawisko występowania odporności na malarię i podatności na raka prostaty
u mężczyzn mających zmutowany gen DARC to
A
plejotropia,
ponieważ
1.
wystąpiło tylko u 5% Europejczyków.
B
sprzężenie genów,
2.
choroba sprzężona jest z inną, korzystną cechą fenotypową.
C
crossing-over,
D
dominacja niezupełna,
3.
jeden gen wpływa na więcej niż jedną cechę fenotypową.
Laktaza jest enzymem wytwarzanym w rąbku szczoteczkowym nabłonka jelita cienkiego
człowieka. Niedobór tego enzymu powoduje zespół objawów określanych jako nietolerancja
laktozy, która objawia się nudnościami, bólem, wzdęciami oraz biegunką. Większość dorosłej
populacji na świecie nie jet zdolna do tolerancji laktozy. W ciągu ostatnich 10 000 lat
w różnych populacjach zaszły jednak co najmniej 5 razy mutacje, które wydłużyły okres
produkcji laktazy aż do wieku dojrzałego. Jedna z mutacji pojawiła się wśród hodowców
bydła w Europie, inne na Bliskim Wschodzie i w północnej Afryce wśród hodowców owiec,
kóz i wielbłądów. Badacze sugerują, że tolerancja laktozy u dorosłych ludzi wyewoluowała
niezależnie w różnych populacjach.
W tabeli podano odsetek osób z nietolerancją laktozy w wybranych populacjach.
Populacje
Udział osób z nietolerancją laktozy (%)
Szwedzi
2
Szwajcarzy
10
Finowie
18
Aborygeni
85
Chińczycy
95
Indianie
70
Na podstawie: J. Hawks, Ewolucja trwa „Świat Nauki”, 2014 nr 10, s. 68;
http://pl.wikipedia.org/wiki/Nietolerancja_laktozy [dostęp: 24.11.2014].
a)
Oceń prawdziwość poniższych stwierdzeń dotyczących przyczyn utrwalenia się mutacji ułatwiającej trawienie laktozy. Wpisz znak X w odpowiednie komórki tabeli.
Lp.
Informacja
Prawda
Fałsz
1.
Dobór naturalny faworyzował osobniki posiadające allel odpowiedzialny za wytwarzanie laktazy, ponieważ były one lepiej dostosowane do dostępnej diety.
2.
Dorośli hodowcy bydła przystosowali się do trawienia laktozy, gdyż mleko jest wartościowym pożywieniem zawierającym witaminy rozpuszczalne w tłuszczach, wapń i przyswajalne białka.
3.
Częstość alleli odpowiedzialnych za tolerancję laktozy wzrastała u hodowców bydła, gdyż osoby tolerujące laktozę nie chorowały przy mlecznej diecie i często przekazywały potomstwu allel tolerancji laktozy.
b)
Zaznacz poprawne dokończenie zdania.
Pojawienie się tolerancji na laktozę w różnych populacjach ludzkich na świecie jest przykładem
konwergencji.
dywergencji.
radiacji adaptacyjnej.
dryfu genetycznego.
c)
Na podstawie danych z tabeli narysuj diagram słupkowy przedstawiający procentowy udział osób z nietolerancją laktozy w czterech wybranych populacjach, z których każda pochodzi z innego kontynentu.
d)
Podaj nazwy produktów reakcji katalizowanej przez laktazę.
e)
Uzasadnij, dlaczego tłuszcz zawarty w mleku może być trawiony w żołądku (przez lipazę żołądkową), a tłuszcz ze słoniny – nie może.
Naukowcy, badający gupiki dziko żyjące w dorzeczu Aripo na karaibskiej wyspie Trynidad,
przemieścili 200 gupików ze zbiorników wodnych, w których występowały intensywnie
polujące na nie pielęgnice szczupakowate, do zbiorników wodnych, w których żyły
strumieniaki, polujące na gupiki mniej aktywnie. Pielęgnice szczupakowate polują głównie
na gupiki dorosłe, preferując osobniki jaskrawo ubarwione, a strumieniaki – na młode gupiki,
o niepełnej ekspresji ubarwienia. W kolejnych pokoleniach rejestrowano liczbę jaskrawo
ubarwionych plamek na ciele dorosłych samców gupików i określano ich łączną powierzchnię.
Uzyskane po 22 miesiącach obserwacji wyniki porównano w tabeli z tymi uzyskanymi
w populacji źródłowej.
Badana cecha
Samce gupików z populacji
źródłowej
przemieszczonej
1. liczba barwnych plamek na jednego osobnika
5
11
2. powierzchnia barwnych plamek na jednego osobnika (jednostki umowne)
8
12
Na podstawie: J.A. Endler, Natural Selection on Color Poecilia reticulata, “Evolution”, 1980 vol. 34, issue 1, s. 76–91.
a)
Porównaj liczbę barwnych plamek przypadającą na jednego osobnika w obu populacjach gupików, przedstawiając dane zawarte w tabeli na diagramie słupkowym.
b)
Określ, jaki czynnik oddziałujący na populację spowodował zmiany ubarwienia gupików w populacji przemieszczonej i wyjaśnij działanie mechanizmu, dzięki któremu allel warunkujący jaskrawy wzór ubarwienia uległ upowszechnieniu w tej populacji.
c)
Zaznacz prawidłowe dokończenie zdania.
Mechanizmem ewolucji, który spowodował zauważalną zmianę ubarwienia w przemieszczonej
populacji gupików, był
dobór sztuczny.
dobór naturalny.
dryf genetyczny.
efekt założyciela.
d)
Określ, jak zapewne mogłoby zmienić się ubarwienie ryb, gdyby po zakończeniu prowadzonej obserwacji gupiki z populacji przemieszczonej zostały przeniesione do zbiornika, z którego pochodziły, i w którym nie zmieniły się warunki życia.
Źródłem zmienności genetycznej, a w związku z tym – zmian ewolucyjnych, są mutacje:
genowe oraz chromosomowe strukturalne i liczbowe. Mutacje są spontaniczne, ale środki
mutagenne zwiększają prawdopodobieństwo ich zajścia. Ważną cechą mutacji jest ich
losowość, co oznacza, że są bezkierunkowe. Najczęściej termin mutacja odnosi się
do powstawania nowych alleli genów, a przyczyną tych zmian są pomyłki w działaniu
polimerazy podczas syntezy komplementarnych nici DNA. Następują wówczas drobne
stosunkowo różnice w zapisie informacji genetycznej. Część z nich prowadzi do powstania
nowych genotypów u osobników danego gatunku. Wyłonienie się nowych genotypów oraz
nowych fenotypów dostarcza materiału do zmian ewolucyjnych.
Na podstawie: Zarys mechanizmów ewolucji, red. H. Krzanowska, A. Łomnicki, Warszawa 1997, s. 34–38.
Określ kolejność przedstawionych etapów prowadzących do powstania nowego gatunku – wpisz w pierwszej kolumnie tabeli cyfry 1–5. Następnie podkreśl zdanie, które poprawnie wyjaśnia pojęcie doboru naturalnego.
Nr
Opis etapu
Mutacje zwiększają różnorodność cech osobników danego gatunku i powodują, że osobniki nie są tak samo przystosowane do warunków środowiska.
Błędy w replikacji DNA prowadzą do mutacji, a ich częstość zwiększają mutageny – promieniowanie ultrafioletowe i wysokoenergetyczne oraz liczne związki chemiczne.
Zmiany warunków życia, np. wyczerpywanie się zasobów pokarmowych, jest przyczyną współzawodnictwa między osobnikami – tym większego, im trudniejsze są warunki życia.
Stopniowo, przez wiele pokoleń, korzystne cechy kumulują się i występują u coraz większej liczby osobników – po pewnym czasie osobniki te stają się odmienne od wyjściowej formy fenotypu i krzyżują się tylko ze sobą.
W warunkach konkurencji osobniki lepiej przystosowane mają większą szansę przeżycia i rozmnażania się, a ich potomstwo dziedziczy nowe, korzystne cechy, natomiast osobniki nieprzystosowane do zmian środowiska giną.
