Oefentoets Biologie: Evolutie - uitsterven | HAVO 4/HAVO 5

Uitsterving.

In zowel het Perm als het Krijt doet zich een massale verdwijning voor van sauriërs. De oorzaak is in beide gevallen een verschillende.

Leg de beide oorzaken uit.

1/5 Het einde van de dinosauriërs.

Ongeveer 65 miljoen jaar geleden sloeg een meteoriet met een diameter van ongeveer 10 kilometer en een snelheid van 30-40 km/sec in bij Chixculub op het Mexicaanse schiereiland Yucatán. Er ontstonden geweldige branden, gevolgd door maandenlange duisternis op de gehele aarde: een enorme stofwolk hield het zonlicht tegen. De aarde koelde af. Door de geweldige hoeveelheid CO₂ , veroorzaakt door de branden, werd het weer warmer op aarde. Tijdens de inslag reageerden N₂ en O₂ in de lucht met elkaar, waardoor er grote hoeveelheden stikstofoxiden ontstonden.
Door deze laatste twee effecten kwamen de organismen die de eerste klap overleefd hadden, alsnog in moeilijkheden.

Wat is de naam van het verschijnsel waarbij de aarde warmer wordt ten gevolge van een grote hoeveelheid CO₂ in de atmosfeer?

2/5 Het einde van de dinosauriërs.

Stikstofoxiden kunnen met water in de atmosfeer reageren tot HNO₃ (salpeterzuur).

Wat is de naam van het verschijnsel dat optreedt door de aanwezigheid van HNO₃ (salpeterzuur) in de atmosfeer? Leg uit dat dit verschijnsel kan leiden tot verminderde levenskansen voor organismen.

3/5 Het einde van de dinosauriërs.

Na de meteorietinslag verdween naar schatting 50% van alle genera (geslachten) van dieren. De vaak grote dinosauriërs verdwenen volledig. Dit gold zowel voor plantenetende als voor vleesetende soorten.

Leg uit hoe alleen al maandenlange duisternis, ook zonder afkoeling, oorzaak kan zijn van het uitsterven van de vleesetende soorten.

4/5 Het einde van de dinosauriërs.

Van de zoogdieren bleef in deze periode een beperkte groep van primitieve, kleine dieren in leven.
Na de ramp nam het aantal zoogdiersoorten sterk toe. Er ontstonden ook grotere soorten dan voorheen.

Welke mechanismen hebben na de inslag, volgens de evolutietheorie, geleid tot het ontstaan van nieuwe soorten zoogdieren? Leg uit waardoor deze nieuwe soorten zich na de inslag konden handhaven.

5/5 Het einde van de dinosauriërs.

Het idee van een meteorietinslag als oorzaak van massaal uitsterven berust vooral op onderzoek van de Amerikaan Walter Alvarez en de Nederlander Jan Smit. Zij ontdekten onafhankelijk van elkaar dat ongeveer 65 miljoen jaar geleden (op de overgang van het Krijt naar het Tertiair) een bijzonder sediment is afgezet. Dit dunne, zogenaamde KT-laagje is zeer arm aan fossielen, maar zeer rijk aan het element iridium. Dit element komt nergens in gesteenten op aarde in zulke hoge concentraties voor, maar wel in meteorieten.

Op welke manier konden Alvarez en Smit de hypothese dat een meteorietinslag de oorzaak van het massale uitsterven was, aannemelijk maken?

1/3 Meteoriet voor dinosauriërs geen geschenk uit de hemel!
Zie figuur B 2483 van de bijlage.

Ongeveer 65 miljoen jaar geleden stierven de dinosauriërs in een relatief korte tijd uit. Over dit uitsterven zijn verschillende hypothesen opgesteld. De hypothese die op dit moment het meest waarschijnlijk wordt geacht, is dat de dinosauriërs als gevolg van de inslag van een reusachtige meteoriet (diameter 10 tot 20 kilometer) zijn uitgestorven. De bij de inslag ontstane stof- en aswolken zouden het zonlicht dusdanig hebben geblokkeerd dat de aarde in een diepe duisternis werd gehuld. Bovendien daalde de temperatuur drastisch. Een groot deel van het leven op aarde - ongeveer 70% - werd door deze ramp gedood. Ook dinosauriërs overleefden de inslag niet.

Onlangs heeft het team van Richard Norris, verbonden aan de Nationale Amerikaanse Wetenschapsstichting (NSF) in drie boormonsters in de Golf van Mexico onmiskenbaar sporen van de meteoriet zelf en van de gevolgen van de inslag gevonden. Het team van Norris meent voldoende gegevens te hebben verzameld om de bovengenoemde hypothese te kunnen bevestigen.

De wetenschappers hebben 90 meter diep in de bodem van de zee geboord. In de afbeelding is schematisch een boorprofiel van het onderzochte gebied weergegeven. De verschillende lagen zijn daarbij niet op schaal getekend. Zowel in laag Q als in laag U worden fossielen gevonden. In laag Q bevinden zich hierbij geen fossielen van dinosauriërs, in laag U wel.

Leg uit waardoor deze waarneming een ondersteuning is voor de hypothese dat de meteoriet oorzaak is geweest van het uitsterven van de dinosauriërs.




-

2/3 Meteoriet voor dinosauriërs geen geschenk uit de hemel!

Direct na de inslag waren vrijwel alle organismen dood in de zee die nu de Golf van Mexico heet. In kleilaag Q worden veel verschillende fossielen aangetroffen. Hieruit werd geconcludeerd dat er na enige tijd weer veel leven was in dit gebied.
Over het opnieuw voorkomen van verschillende soorten in dit gebied in de periode na de inslag van de meteoriet worden de volgende beweringen gedaan:

1. Organismen zijn geïmmigreerd uit andere gebieden.
2. Er is evolutie opgetreden.

Welke bewering kan of welke kunnen juist zijn?

3/3 Meteoriet voor dinosauriërs geen geschenk uit de hemel!

Na de inslag van de meteoriet zijn in een periode van 65 miljoen jaar soorten ontstaan die voor de inslag op aarde niet voorkwamen.
Hierover worden de volgende beweringen gedaan:

1. De nieuwe soorten zijn ontstaan doordat de overlevende individuen zich fenotypisch aanpasten aan de nieuwe omstandigheden.
2. Door mutaties konden uit de soorten die de inslag hadden overleefd, nieuwe soorten ontstaan.
3. Geografische isolatie is een belangrijke factor geweest bij het ontstaan van nieuwe soorten uit soorten die de inslag hadden overleefd.

Welke van deze beweringen is of welke zijn volgens de (neo-)darwinistische evolutietheorie juist?

1/7 Blind date in het Victoriameer.

Tekst:
In de jaren zeventig ontdekten Nederlandse biologen in het Afrikaanse Victoriameer een zeer groot aantal soorten haplochrominen, kleine, vaak prachtig gekleurde vissen. Het aantal soorten liep echter snel terug, vooral door het uitzetten van nijlbaarzen voor de visvangst. Uit onderzoek van Ole Seehausen blijkt dat de nijlbaars vooral in diepere gedeelten van het meer de haplochrominen eet. De soorten in de ondiepe delen worden met rust gelaten. Toch loopt nu ook daar het aantal soorten terug, vooral doordat het water troebeler wordt. De vrouwtjes kunnen hun felgekleurde partners niet goed meer onderscheiden. Dat het water troebeler wordt, heeft indirect ook met de nijlbaars te maken.

Om de gevangen nijlbaarzen te conserveren, worden ze gerookt. Het daarvoor benodigde hout wordt aan de oevers van het meer gekapt. Dit veroorzaakt bodemerosie; de zeer vruchtbare bodem spoelt het meer in en zakt naar de bodem. Maar ook nadat de bodemdeeltjes bezonken zijn, blijft het water in het ondiepe deel van het meer troebel.

bron: NRC, 20 september 1997

Leg uit hoe de bodemerosie er oorzaak van is dat het water van het meer troebel blijft.




-

2/6 Blind date in het Victoriameer.

Haplochrominen zijn vaak 'muilbroeders': het vrouwtje neemt de eieren na bevruchting in de bek. Daar ontwikkelen de eieren zich. Niet-muilbroeders kennen deze vorm van broedzorg niet. Zij produceren veel meer eieren dan even grote haplochrominen.

Leg uit dat het functioneel is dat niet-muilbroeders veel meer eieren produceren.

3/6 Blind date in het Victoriameer.

De soorten haplochrominen die gevonden zijn, blijken te verschillen in bijvoorbeeld kleur, bouw van de bek en de diepte in het water waarop ze voorkomen. Uit onderzoek is gebleken dat het grote aantal soorten haplochrominen in ruim 12.000 jaar uit één soort vooronder is ontstaan. Vaak ontstaat een verscheidenheid aan soorten mede door isolatie. Bij isolatie is er geen contact meer (mogelijk) tussen soortgenoten in een bepaald gebied.

Leg aan de hand van bovenstaande tekst uit, hoe in één groot meer, voor haplochrominen isolatie kan optreden.

4/6 Blind date in het Victoriameer.

Naast isolatie worden nog twee factoren genoemd die van invloed zouden kunnen zijn geweest op de soortvorming bij haplochrominen in korte tijd:

1. mutatie;
2. selectie.

Welk van deze factoren speelt of welke spelen een rol bij soortvorming?

5/6 Blind date in het Victoriameer.
Zie figuur B 2772 van de bijlage.

Wit licht bestaat uit een mengsel van lichtstralen met verschillende golflengten.

In helder water wordt rood licht al op geringe diepte geabsorbeerd. In troebel water worden violet en blauw licht weggefilterd.
Bij Haplochromis nyererei onderscheidt men twee typen die uiterlijk vooral verschillen in kleur: rood en blauw. Daarnaast komen vissen met minder felle kleuren voor. Deze kleuren spelen een belangrijke rol bij de partnerkeuze. Seehausen onderzocht op verschillende plaatsen (P, Q, R) waar Haplochromis nyererei in het meer voorkomt, de verscheidenheid in kleurenpatroon. Hij mat daartoe de golflengte van het licht dat op die plaats doordrong.
Het verschil tussen de langste en de kortste gemeten golflengte noemde hij de bandbreedte. Zijn gegevens zijn weergegeven in de tabel hieronder.

afbeelding

Geef het verband dat je uit de tabel kunt aflezen tussen de bandbreedte en de kleur van de vissen. Geef een verklaring voor het waargenomen verband.




-

6/6 Blind date in het Victoriameer.

Bij Haplochromis nyererei kiest het vrouwtje een partner. Zij reageert op de balts van het mannetje dat feller rood of blauw gekleurd is dan andere mannetjes. Seehausen deed een experiment over de partnerkeus waarvan de opzet is gegeven in de tabel hieronder. Hij gebruikte in zijn experiment rode en blauwe vrouwtjes. In geel licht zien de vissen geen verschil tussen rood en blauw.
afbeelding

Door deze onderzoeksopzet probeerde Seehausen antwoord te krijgen op bepaalde vragen. Hieronder is een aantal onderzoeksvragen geformuleerd.

1. Is er verschil in partnerkeus tussen rode en blauwe vrouwtjes?
2. Hoe erven de rode en de blauwe kleur bij Haplochromis nyererei over?
3. Speelt het zien van de kleur van de mannetjes een rol bij de partnerkeus door de vrouwtjes?
4. Heeft de kleur van het licht invloed op het aantal nakomelingen van Haplochromis nyererei.

Welke onderzoeksvraag of welke onderzoeksvragen probeert Seehausen met deze proefopzet te beantwoorden?




-

1/6 Mammoetmaag toont hoe steppe toendra werd.
Zie figuur B 4542 van de bijlage.

Regelmatig vindt men in de permafrost van de Siberische toendra een ingevroren mammoet. In de zomer van 2007 werd het lijk van een jong dier in vrijwel intacte staat opgegraven. De diepvrieswerking zorgt ervoor dat vaak ook de ingewanden goed bewaard blijven. Daardoor is het galgenmaal van de dieren tot in detail te bestuderen. Uit die maaltijd valt de leefomgeving van het dier te reconstrueren, zoals blijkt uit onderzoek van Bas van Geel en medewerkers. Zij analyseerden voedselresten in de darm van een wolharige mammoet (Mammuthus primigenius) die ongeveer 20.000 jaar geleden in Siberië leefde (zie de afbeelding).
Met een combinatie van stuifmeelonderzoek, onderzoek aan zaden en DNA-technieken identificeerden de onderzoekers de plantensoorten die de mammoet vlak voor zijn dood at.
Het onderzoek lijkt te bevestigen dat de vegetatie van Siberië toen voornamelijk bestond uit grassteppes en niet uit met mossen bedekte toendra's zoals nu. Er werden veel resten van grassen en andere windbestuivers in de mammoetmaag gevonden, naast enkele vochtminnende plantensoorten zoals de dotterbloem.
Dat duidt op de aanwezigheid van natte milieus. Ook bleken twijgjes aanwezig van een dwergwilg waarin de onderzoekers zelfs de bijzonder dunne jaarringen konden tellen. De wilg groeide er dus traag en leefde waarschijnlijk in een koud klimaat. In het deels verteerde mammoetvoedsel werden DNA-fragmenten gevonden waarvan men kon vaststellen dat het afkomstig was van planten uit zeven plantenordes en acht plantenfamilies. Men kon niet achterhalen van welke afzonderlijke plantensoorten dit DNA afkomstig was. Eén plant kon tot op genus (= geslachts)niveau gedetermineerd worden.
De onderzoekers stelden vast dat het DNA afkomstig was van planten uit zeven plantenordes en acht plantenfamilies.

Hoe konden de onderzoekers, aan de hand van het fossiele DNA, de planten indelen in ordes en families?




-

2/6 Mammoetmaag toont hoe steppe toendra werd.

In welke van de volgende vier groepen zullen de onderzoekers gemiddeld de grootste genetische variatie in de DNA-fragmenten aantreffen?

3/6 Mammoetmaag toont hoe steppe toendra werd.

De mammoet verdween 11.000 jaar geleden aan het einde van de laatste ijstijd vrij plotseling, waarschijnlijk door een snelle klimaatverandering. De analyse van de maaginhoud van mammoeten geeft de onderzoekers een manier om klimaatverandering tijdens de laatste ijstijd in kaart te brengen. Het dieet van de mammoet laat namelijk zien welke planten in zijn omgeving groeiden. De samenstelling van de plantengroei is mede afhankelijk van het klimaat. Omdat regelmatig mammoeten worden gevonden uit verschillende periodes,
verschaffen de maaginhouden inzicht in de verandering van de plantengroei in de loop van de tijd.
De ouderdom van de verschillende fossiele, bevroren mammoeten kan door een paleontoloog op grond van aanwezig radioactief koolstof-14 vastgesteld worden.

Leg uit hoe de paleontoloog met behulp van koolstof-14 de ouderdom van een fossiel vaststelt.

4/6 Mammoetmaag toont hoe steppe toendra werd.

Het lijkt erop dat het ecosysteem in Siberië aan het einde van de laatste ijstijd is overgegaan van een grassteppe naar een toendra.
Onderzoekers in Lapland vonden dat de toendra door een langdurige hoge begrazingsdruk door rendieren veranderde in een meer productieve grasvlakte.

Russische onderzoekers willen in Siberië een soortgelijke invloed aantonen. Zij introduceerden in 1986 kuddes grote grazers op de toendra van Siberië. Zij wilden onderzoeken of grote grazers zoals paarden en bizons al grazend en poepend de grasvlakte weer terug kunnen brengen, zelfs in het barre Siberische klimaat. De eerste resultaten lijken dat idee te bevestigen. Dit experiment moet het uitsterven van de mammoet verklaren met de ecologische graastheorie, die stelt dat de grasvlakte aan het eind van de ijstijd in toendra veranderd is, omdat de kuddes met grote grazers uitstierven. Zonder bemesting en begrazing en bij toegenomen neerslag zou het gras verdwijnen. Door een dikker pak sneeuw in de winter werd het gras voor grazers onbereikbaar. Bejaging gaf de doodsklap.

Met de grazers verdween de grassteppe en zo raakte ook de mammoet in de problemen door voedselgebrek.

Noem een lichaamskenmerk van de mammoet en leg uit dat het dier daardoor langer op de steppe in leven kon blijven dan andere grote grazers.

5/6 Mammoetmaag toont hoe steppe toendra werd.
Zie figuur E 53 van de bijlage.

Onderzoeker Van Geel beweert: "Begrazing stimuleert de groei van grassen.
De groeipunten, meristemen, zitten bij gras vlak boven de wortel. Bij de meeste soorten van de toendravegetatie zitten die meristemen in de stengeltop en dan remt begrazing de groei. Door bemesting en begrazing groeit het gras beter en dat is weer goed voor de grazers. Als je die grazers weghaalt heeft dat ook invloed op de vegetatiesamenstelling van de grassteppe."
Over deze successie op de steppe worden drie uitspraken gedaan:

1. Door de begrazing van de vegetatie worden de grassen bevoordeeld en andere plantensoorten benadeeld.
2. Door de begrazing door de grote zoogdieren op de steppe vindt er een selectie plaats waardoor grassen zich kunnen uitbreiden.
3. Door de selectie van de grassen ten opzichte van andere plantensoorten worden de grote grazers bevoordeeld.

Welke van deze uitspraken zijn juist?

6/6 Mammoetmaag toont hoe steppe toendra werd.
Zie figuur E 53 van de bijlage.

Er bestaan twee ideeën over de verwantschap van de nu nog levende olifantensoorten met de wolharige mammoet (Mammuthus primigenius). De ene groep (P) veronderstelt dat het dier het meest verwant is aan de Aziatische olifant (Elephas maximus), de andere groep (Q) ziet vooral de meeste overeenkomsten met de Afrikaanse olifant (Loxodonta africana) (zie de afbeelding).
In de afbeelding is de ontwikkeling van de olifanten weergegeven.

Kun je op grond van deze afbeelding zeggen wat een juiste veronderstelling is?

Uitsterven van de dinosauriërs.

De tegenwoordig meest aangehangen theorie over het uitsterven van de dinosauriërs, als gevolg van een meteorietinslag, klinkt onvoorstelbaar.

Hoe komt dat?