Der ‚falsche Daumen` der Pandas – Kompetenzorientierte

Der ‚falsche Daumen’ der Pandas – Kompetenzorientierte Klausuraufgabe
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Abb. 1: Riesenpanda
Abb. 2: Roter Panda
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chengdu-pandas-d04.jpg
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Red_Panda_Tennoji_2.jpg
M1 Der Riesenpanda (Ailuropoda melanoleuca)
Der vorwiegend dämmerungs- und nachtaktive, als Einzelgänger lebende Riesenpanda lebt endemisch in kühlen und
feuchten Bambuswäldern in 1.500 bis 3.400 Metern Höhe in
Zentral- und Westchina. Bambus ist die Hauptnahrung der
100 bis 150 kg schweren und 70 bis 80 cm großen Tiere
(Schulterhöhe). Der Schwanz ist mit 12 cm kurz. Männliche
Tiere sind etwa 10% größer und schwerer als weibliche. Da
Bambus nährstoffarm ist, benötigen die Tiere täglich eine
Nahrungsmenge in Höhe von etwa 40% ihres Körpergewichtes. Die tägliche Nahrungaufnahme dauert bis zu 14
Stunden. Riesenpandas fressen im Sitzen und führen die
Bambusstängel mit den Vorderpfoten zum Maul. Dabei
umklammern sie die Stängel mit ihrem ‚falschen Daumen’,
einer Struktur, die nahezu einzigartig bei den Bärenartigen
ist. Dieser ‚falsche Daumen’ hat sich aus dem radialen
Sesambein der Handwurzel gebildet. Er ist gegen die
anderen fünf Finger opponierbar. Tagsüber schlafen Riesen2
pandas. Die Tiere besetzen große Reviere (♂ 30 km ; ♀ 42
10 km ). Mit vier Jahren wird die Geschlechtsreife erreicht.
Männliche Tiere kämpfen um paarungswillige Weibchen. Die
Tragzeit beträgt fünf Monate. Das Jungtier kommt in einer
Höhle oder in einem hohlen Baum zur Welt. Es ist 100 bis
200 g leicht und als typischer Nesthocker blind und hilflos.
Mindestens ein Jahr lang wird es von der Mutter gesäugt
und zwei bis drei Jahre bis zur nächsten Trächtigkeit der
Mutter geführt. Im Gegensatz zu anderen Bärenartigen
halten die Tiere keinen Winterschlaf. Die Art ist nach dem
IUCN-Status stark gefährdet.
M2 Der Rote Panda (Ailurus fulgens)
alt: Katzenpanda, Kleiner Panda
Ailurus fulgens kommt endemisch vom Himalaya bis Südchina vor. Seine Körperlänge beträgt 50 bis 60 cm, die
Schwanzlänge 30 bis 50 cm und das Gewicht 3 bis 5 kg.
In den Bambuswäldern der Hochlagen findet er seine
bevorzugte Nahrung: die Blätter und Sprossen des Bambus. Das dämmerungs- und nachtaktive Tier schläft etwa
14 Stunden täglich, die übrige Zeit wird gefressen. Beim
Fressen umklammert der Rote Panda den Bambus mit
seiner Vorderpfote. Dabei hilft der so genannte ‚falsche
Daumen’, einer Struktur, die nahezu einzigartig bei den
Bärenartigen ist. Dieser ‚falsche Daumen’ hat sich aus
dem radialen Sesambein der Handwurzel gebildet. Er ist
gegen die anderen fünf Finger opponierbar. Eine weitere
Besonderheit dieser Pfote sind die halb einziehbaren
Krallen. Die Tiere leben nach Geschlechtern getrennt,
paarweise oder als kleine Familienverbände in eigenen
Revieren. Sie verständigen sich durch vielfältige Lautäußerungen. Die Reviere haben eine Größe zwischen 1,4
2
bis 11,6 km . Die Reviergrenzen werden mit einem stark
riechenden Sekret aus den Analdrüsen gekennzeichnet.
Nach der Paarungszeit im Winter und einer Tragzeit von
112 bis 158 Tagen kommen ein bis zwei Jungtiere pro
Wurf zur Welt. Diese werden in Felsspalten oder hohlen
Bäumen geworfen und sind bei der Geburt 100 bis 130 g
schwer und blind. Sie werden von der Mutter mindestens
ein Jahr geführt. Die Art ist nach dem IUCN-Status stark
gefährdet.
M3 Die Sesambeine der Handwurzel
Die Handwurzel besteht aus sieben echten Handwurzelknochen (HWK) sowie einem oder mehreren Sesambeinen.
Unter einem Sesambein versteht man einen kleinen Knochen, der im Bereich eines Gelenks in eine Sehne
eingewachsen ist. Das bekannteste Sesambein ist die Kniescheibe. Im Bereich der Handwurzel findet sich als
Sesambeine regelmäßig das Erbsenbein (E) sowie das radiale Sesambein (rS). Das Erbsenbein liegt unterhalb des
kleinen Fingers, das radiale Sesambein unterhalb des Daumens.
Echte Handwurzelknochen haben eine Gelenkfunktion, Sesambeine dienen dagegen als eine Art Umlenkrolle. Sie vergrößern den Abstand der Sehne zu den umliegenden Knochen. Dies verbessert die Hebelwirkung der Sehne und
verhindert eine Druckschädigung in ihrem Verlauf über das Gelenk.
Tab. 1: Untersuchungen zur Verwandtschaft der Bärenartigen
Präzipiztintest
Ausfällung in %
Riesenpanda
Brillenbär
Lippenbär
Amerikanischer
Schwarzbär
Malaienbär
Asiatischer
Schwarzbär
Eisbär
Braunbär
Roter Panda
Waschbär
rS
100,0
85,0
80,1
79,6
Schmelzpunkt Tm
in °C von HybridDNA
99,0
87,1
83,5
83,4
79,3
79,2
83,3
83,1
70,5
70,0
49,0
45,4
80,3
80,2
74,0
72,4
Abb. 3.1: Skelett der menschlichen Hand
(Innenseite der rechten Hand, ohne Fingerknochen, Sesambeine
gestrichelt: links Erbsenbein, rechts radiales Sesambein)
rS
Abb. 3.2: Skelett der Panda-Vorderpfote
(Innenseite der rechten Vorderpfote, rS radiales Sesambein,
ohne Erbsenbein, Fingerknochen, Elle und Speiche)
Abb. 4: Stammbaum der Bärenartigen
rS
Abb. 3.3: Skelett der Simocyon-Vorderpfote
(Innenseite der rechten Vorderpfote, rS radiales Sesambein,
ohne Erbsenbein, Fingerknochen, Elle und Speiche)
Abb. 5: Simocyon batalleri
Simocyon batalleri lebte vor etwa fünf Millionen Jahren. Er gilt als
engster Verwandter des Roten Pandas.
Aufgaben
1.
2.
3.
Nennen Sie das erste Homologiekriterium (HK)! Überprüfen Sie mithilfe dieses HK, ob die menschliche Hand
und die Vorderpfoten von Panda und Simocyon homolog sind! Benennen Sie hierfür in Abbildung 3 die zu
überprüfenden Strukturen und kennzeichnen Sie übereinstimmende Strukturen farbig!
Vergleichen Sie die beiden Panda-Arten mithilfe von M1 und M2 kriteriengestützt! Leiten Sie aus den Angaben
zu den Tieren eine Hypothese zur Evolution des ‚falschen Daumens’ sowie zur Verwandtschaft der beiden
Panda-Arten ab!
Überprüfen Sie Ihre Hypothese durch Beschreibung, Analyse und Auswertung der Abbildungen 3 und 4 sowie
von Tabelle 1!