Lerneinheit · Klasse 9/10 · Biologie
Wie aus Zufall Anpassung wird
„Kein Falter ändert je seine Farbe — wie kommt es dann, dass eine Art zur dunklen Rinde passt?"
Der Knopf öffnet die Einheit direkt im Experimentierheft, ein Klick auf einen Labornamen das Labor. Es läuft im Browser — kostenlos, ohne Anmeldung, ohne Installation.
- Thema im Lehrplan
- Evolution: Variation und Selektion, Angepasstheit als Eigenschaft von Populationen, Mutation als Quelle der Vielfalt, Gendrift bei kleinen Zahlen — alles an Anteilen nachzählbar.
- Fach
- Biologie
- Klassenstufe
- Klasse 9/10
- Dauer
- ca. 60 min (2 Schulstunden) · 8 Missionen und 6 Übertragsaufgaben
Ablauf
- Die Falter auf der Rinde — Die Rinde wird dunkel, die Falter nicht: Zähl mit, wie sich die Anteile verschieben — und verfolge einen einzelnen Falter dabei. 4 Missionen: Helle Rinde · Die Rinde wird dunkel · Ein einzelner Falter · Die Gegenprobe
- Wovon es abhängt — Starker oder schwacher Fressdruck, häufige oder seltene Variante — und was passiert, wenn es gar keine gibt. 4 Missionen: Wie stark fressen die Vögel? · Eine seltene Variante · Gar keine dunklen Falter · Woher die Variante kommt
- Übertrag — 6 Aufgaben zu einer neuen Situation, ohne Simulation. Die eigenen Messreihen stehen daneben.
Der Denkfehler, an dem die Einheit ansetzt
„Tiere passen sich an, weil sie es brauchen." Die Absicht steckt schon in der Redeweise: Der Falter wird dunkler, das Tier gewöhnt sich an. Mission 3 des ersten Labors verfolgt einen markierten Falter über alle Generationen — er bleibt, was er ist. Dazu der zweite Denkfehler: Wenn die Umgebung es verlangt, entstehe die passende Form von selbst.
Das sollen die Lernenden am Ende sagen können
Anpassung passiert nicht im einzelnen Tier, sondern in der Zusammensetzung einer Population. Kein Falter ändert seine Farbe — aber auf dunkler Rinde werden helle Falter häufiger gefressen, also haben dunkle mehr Nachkommen, und nach etwa sieben Generationen sind sie in der Mehrheit. Ohne Fressfeinde passiert nichts: Dann schwankt das Verhältnis nur zufällig. Wie schnell es geht, hängt vom Unterschied beim Überleben ab. Ausgewählt werden kann außerdem nur, was schon da ist — sind alle Falter hell, bleibt alles hell. Die dunkle Form entsteht erst durch einen zufälligen Kopierfehler im Erbgut. Zufall liefert die Vielfalt, die Auswahl gibt ihr die Richtung; eine Absicht ist nirgends im Spiel.
Tipp für den Unterricht
Der Rindenfalter ist erfunden, die Zahlen sind Modellwerte — so sollte es auch an der Tafel gesagt werden. Das echte Beispiel ist der Birkenspanner: In Englands Industriegebieten nahm die dunkle Form stark zu und ging nach den Luftreinhaltegesetzen zurück. Kettlewells Freilandversuche der 1950er Jahre sind methodisch kritisiert worden (die bekannten Fotos waren gestellt); eine sorgfältige Wiederholung von Majerus, 2012 veröffentlicht, hat den Zusammenhang bestätigt. Die Geschichte des Beispiels ist selbst ein Stück Erkenntnisgewinnung.
So arbeiten die Lernenden
Vor jedem Versuch legen sie sich fest, was herauskommt — der Versuchsaufbau bleibt gesperrt, bis sie das getan haben. Dann zeigt der Versuch, ob die Vorhersage stimmte, und jedes Ergebnis landet in einer Messreihe. Die Regel wird nicht vorgesagt, sie ergibt sich aus den eigenen Messwerten. Sterne bewerten die Vorhersage, nicht den Fleiß.
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Beim Drucken kommt auf der zweiten Seite der Übertrag als Arbeitsblatt — für Klassen, die an der Tafel arbeiten. Die Lösungen stehen in der Handreichung.
denk.schule/einheit/wie-aus-zufall-anpassung-wird/ · Inhalte: denk.schule, CC BY-SA 4.0
Übertrag: Wie aus Zufall Anpassung wird
Name: ______________________________ Klasse: __________ Datum: __________
Jetzt ohne Labor — nur mit dem, was deine beiden Messreihen zeigen. Schreibe deine Antwort auf und begründe sie mit dem, was du gemessen hast.
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Ein Schüler sagt: „Die Falter sind dunkler geworden, weil die Rinde dunkel wurde." Was stimmt daran nicht?
- a) Kein Falter wurde dunkler; es wurden nur mehr dunkle Falter geboren als helle
- b) Nichts — genau so war es
- c) Die Rinde war gar nicht der Grund, sondern das Wetter
- In einer Population sind 40 von 200 Faltern dunkel. Wie viel Prozent sind das?
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Auf einer Insel leben nur hellbraune Käfer. Der Boden wird nach einem Vulkanausbruch schwarz. Was passiert in den nächsten zwanzig Generationen?
- a) Die Käfer werden nach und nach dunkler, weil es nötig ist
- b) Alle Käfer sterben sofort aus
- c) Nichts — solange keine dunkle Variante auftaucht, gibt es nichts auszuwählen
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In zwei Wäldern setzt sich die dunkle Form durch, im einen nach 3 Generationen, im anderen nach 18. Woran liegt der Unterschied?
- a) Im schnellen Wald sind die Falter von Anfang an dunkler
- b) Im schnellen Wald ist der Unterschied beim Überleben größer — dort fressen mehr Vögel
- c) Im langsamen Wald vermehren sich die Falter langsamer
- Eine dunkle Form hat je Generation den Faktor 1,4 gegenüber der hellen. Aus 10 dunklen Faltern werden also etwa wie viele nach einer Generation? (auf ganze Falter gerundet)
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Warum verschwindet eine neue, besser getarnte Variante manchmal trotzdem wieder?
- a) Weil bei sehr wenigen Tieren der Zufall stärker wirkt als der Vorteil
- b) Weil sie sich irgendwann doch an die Umgebung anpasst
- c) Weil Vögel dunkle Falter besonders gern fressen