Elefanten und ihre Stoßzähne

Hinweis: Von den vier vorliegenden Aufgaben musst du in der Prüfung drei auswählen und bearbeiten.

Elefanten besiedeln die Erde seit ca. 7 Millionen Jahren und weisen daher charakteristische Angepasstheiten an ihren Lebensraum auf. Aus ihrer Evolution sind drei heute lebende, aber zum Teil schwer abgrenzbare Arten hervorgegangen. Bei einer Art, dem Afrikanischen Elefanten, wurde ein Fall von besonders rasanter Evolution dokumentiert. Bezüglich eines Schutzkonzeptes für den Afrikanischen Elefanten ist ein Entscheidungskonflikt entstanden.

4.1

Erläutere die Angepasstheit des Afrikanischen Elefanten an seinen Lebensraum am Beispiel von Körper-, Ohrengröße und Stoßzahnlänge (M 1).

06 BE

4.2

Stelle die Entstehung vergrößerter Stoßzähne beim Afrikanischen Elefanten im Sinne der Synthetischen Evolutionstheorie in einem Fließschema dar (M 1).

08 BE

4.3

Beurteile jeweils für die in M 2 genannten Artbegriffe, ob es sich bei dem Afrikanischen und dem Asiatischen Elefanten um eine Art oder um zwei getrennte Arten handelt (M 1).

08 BE

4.4

Fasse die Daten der Studien aus dem Gorongosa Nationalpark zusammen (M 3).

06 BE

Erkläre die rasanten Veränderungen der Stoßzahnausprägung der Weibchen beim Afrikanischen Elefanten im Gorongosa Nationalpark von 1970 – 2010 (M 3, M 1).

06 BE

4.5

Formuliere zwei Pro-Argumente und ein Kontra-Argument zum Abschuss Afrikanischer Elefanten in Botswana (M 4).

06 BE

M1 Afrikanischer und Asiatischer Elefant

Der Afrikanische und der Asiatische Elefant gehen auf ausgestorbene Verwandte wie zum Beispiel Palaeomastodon (vor ca. 30 Mio. Jahren) zurück, der in feuchten, vegetationsreichen Landschaften lebte. Während der Asiatische Elefant heute vorwiegend Wälder besiedelt, bewohnt der Afrikanische Elefant offene Lebensräume. Diese sind durch hohe Temperaturen, harte Böden und nur einzeln stehende, größere Bäume gekennzeichnet, deren Blätter sie fressen. Gegenüber Palaeomastodon ist der Afrikanische Elefant größer und langrüsseliger. Er hat deutlich größere Ohren und viel längere Stoßzähne. Mit den Stoßzähnen graben die Tiere in der Erde nach Wurzeln und Wasser und schälen Baumrinde. Elefanten fehlen Schweißdrüsen zur Verdunstungskühlung. Die kaum behaarte Haut ist etwa zwei Zentimeter dick. Nur an den stark durchbluteten Ohren ist sie dünner.

Abb. 1: Die Männchen des Afrikanischen und Asiatischen Elefanten (O = Ohrenlänge)

(Christiansen, 2004; Larramendi, 2017)

M2 „Motty“ – Eine Kreuzung aus zwei Elefanten

1978 wurde „Motty“ im Chester Zoo (England) geboren. Seine Mutter war „Sheba“, eine Asiatische Elefantenkuh (Elephas maximus), der Vater war „Jumbolino“, ein Afrikanischer Elefant (Loxodonta africana). Es ist der einzige bekannte Fall einer Kreuzung dieser Elefanten verschiedener Kontinente. „Motty“ starb zwei Wochen nach der Geburt an einer Darminfektion (Tab. 1).

	Ohren	Rüsselspitze	Rückenbuckel	Anzahl Fußnägel
Sheba (E. maximus)	klein, zugespitzt	nur obere Greiflippe; diese undeutlich ausgeprägt (Abb. 1)	mittig (Abb. 1)	Vorderfuß 5 Hinterfuß 4
Jumbolino (L. africana)	groß, abgerundet	mit oberer und unterer Greiflippe; beide deutlich ausgeprägt (Abb. 1)	hinten (Abb. 1)	Vorderfuß 4 Hinterfuß 3
„Motty“	groß, zugespitzt	nur obere Greiflippe; diese deutlich ausgeprägt	mittig und hinten	Vorderfuß 5 Hinterfuß 4

Tab. 1: Merkmalsvergleich

(Howard, 1979)

Artbegriffe in der Biologie

Zu einer Art gehören…

• … Individuen mit übereinstimmenden Körpermerkmalen (morphologischer Artbegriff).

• … Individuen, die fruchtbare Nachkommen zeugen können (biologischer Artbegriff).

• … Individuen, die sich in ihrem natürlichen Lebensraum paaren und fruchtbare Nachkommen zeugen können (populationsgenetischer Artbegriff).

M3 Selektionsprozess im Gorongosa Nationalpark (Mosambik)

Die Population des Afrikanischen Elefanten im Gorongosa Nationalpark wurde in der Zeit vor und nach dem Bürgerkrieg beobachtet. Dabei wurden Daten über die Größe der Gesamtpopulation und die Stoßzahnausprägung der Weibchen erhoben (Abb. 2). Während des Bürgerkriegs wurden viele Elefanten getötet, um durch den Verkauf der Stoßzähne Waffen und Soldaten zu finanzieren.

Abb. 2: Entwicklung der gesamten Elefantenpopulation im Gorongosa Nationalpark (Kurve) und Stoßzahnausprägung der Weibchen in den Jahren 1970, 2000 und 2010 (Kreisdiagramme)

Bei genetischen Untersuchungen fand man heraus, dass es ein Allel eines Wachstumsgens für Stoßzähne gibt, welches ein Auswachsen der Stoßzähne bei Weibchen verzögert oder verhindert. Dieses Allel führt außerdem häufig zum Absterben männlicher Embryonen.

(Campbell-Staton et al., 2021; Seynsche, 2021)

M4 Konflikt um den Afrikanischen Elefanten in Botswana

In Botswana gelten Elefanten als gute Einnahmequelle für den Tourismus. Um den beliebten Beobachtungstourismus noch attraktiver zu gestalten, hat man zusätzliche Wasserlöcher für die Elefantenherden geschaffen. Einige Jahre lang bestand ein totales Abschussverbot. Die illegale Wilderei nach Elfenbein wurde und wird mit viel Aufwand unterbunden. Der Tierbestand hat sich daher in den vergangenen Jahren erholt und zeigt aktuell mit ca. 130.000 Tieren fast eine Verdopplung gegenüber dem Jahr 1989.

Aber nun sind die Bestände so stark gestiegen, dass Elefanten auf Nahrungssuche die Felder von Bauern verwüsten. Auch Angriffe auf Dorfbewohner mit tödlichem Ausgang sind zu verzeichnen.

Der leitende Direktor des Nürnberger Zoos Dr. Dag Encke meint dazu: „Aus Artenschutzgründen, Populationsmanagementgründen [...] müssten die Botswaner bis zu 80.000 Elefanten töten, damit der Lebensraum langfristig für Elefanten und die anderen Tiere erhalten bleibt.“

(Tertilt, 2021; reaev.de)

Argumentieren bei einem Entscheidungskonflikt

Bei einem Entscheidungskonflikt werden Pro- und Kontra-Argumente gesammelt. Jedes einzelne Argument soll dabei drei Teile umfassen:

• Es enthält eine normative Aussage bzw. Werteaussage, d. h. eine Aussage, die sich auf einen Wert oder ein Bewertungskriterium bezieht (z. B. „Für die Erhaltung der Gesundheit sollte alles getan werden.“; zugrundeliegender Wert: „Gesundheit“).

• Die Werteaussage wird mit einer deskriptiven Aussage (Sachinformation bzw. Sachaussage; z. B. „Tägliche Bewegung fördert die Gesundheit.“) verknüpft.

• Aus dieser Verknüpfung ergibt sich dann eine Schlussfolgerung, d. h. entweder „pro“, weil der Wert erfüllt wird oder „kontra“, weil er verletzt wird.

Folgende Werte und Bewertungskriterien werden beim Argumentieren häufig verwendet:

4.1

Angepasstheit des Afrikanischen Elefanten an seinen Lebensraum am Beispiel von Körper-, Ohrengröße und Stoßzahnlänge:

• Rroße und gut durchblutete Ohren: effektive Kühlmöglichkeit bei hohen Temperaturen

• Lange Stoßzähne: effektives Graben in harten Böden

• Großer Körper: zusammen mit dem langen Rüssel wird eine hohe Reichweite bis in die Wipfelregionen bei geringem Baumbestand erzielt

4.2

Entstehung vergrößerter Stoßzähne:

Zufällige erbliche Mutation → größere Stoßzähne bei Einzelindividuen → Variation der Stoßzahngröße in der Population durch Mutation und Rekombination → Selektionsvorteil mit größeren Stoßzähnen, z. B. Nahrungsbeschaffung beim Ausgraben von Wurzelwerk → Individuen mit größeren Stoßzähnen haben höheren Fortpflanzungserfolg → Erhöhung der Allelfrequenz im Genpool der Population

4.3

Das Vorliegen von einer Art bzw. zweier Arten:

• Morphologischer Artbegriff: Arten sind morphologisch klar unterscheidbar → es muss sich um zwei Arten handeln

• Biologischer Artbegriff: Wie in M 2 erkennbar, sind die Arten kreuzbar, damit wären sie zu einer Art zusammenzufassen. Die Aussage wird eingeschränkt, da unbekannt ist, ob Motty überhaupt fruchtbar gewesen wäre.

• Populationsgenetischer Artbegriff: Beide leben auf unterschiedlichen Kontinenten ohne überlappendes Verbreitungsgebiet (M 1) → im Freiland sind daher Kreuzungen unmöglich (Zoo: Sondersituation) → zwei Arten mit einem getrennten Genpool

4.4

Wesentliche Inhalte von Abb. 2:

• Vor dem Bürgerkrieg: 2500 Elefanten, davon ca. 1/5 der weiblichen Tiere ohne Stoßzähne

• Im Jahr 2000 nach dem Bürgerkrieg nur noch ca. 200 Elefanten, etwa die Hälfte der Weibchen ohne Stoßzähne

• 2010: ca. 250 Elefanten davon 1/3 der Weibchen ohne Stoßzähne.

• Die Population erholt sich im Anschluss wieder auf ca. 600 Individuen.

  Veränderungen der Stoßzahnausprägung:

• Wilderei während des Bürgerkriegs → Selektionsnachteil → steigender Anteil von Weibchen ohne Stoßzähne: Erhöhung der Häufigkeit des Allels für ausbleibendes Zahnwachstum im Genpool

• Wegfall des Selektionsfaktors → Änderung des Selektionsdrucks: Stoßzähne vorteilhaft beim Nahrungserwerb; höhere reproduktive Fitness durch Überleben männlicher Embryonen → abnehmender Anteil von Weibchen ohne Stoßzähne: Verringerung der Häufigkeit des Allels für ausbleibendes Zahnwachstum im Genpool

4.5

Deskriptive Argumente (Sachinformation) und normative Argumente (Wertaussage) sowie Schlussfolgerung:

• Pro 1: Die große Elefantenpopulation gefährdet Menschen (Sachinformation). Für die Sicherheit der Bevölkerung muss alles getan werden (Wert: Sicherheit). Also darf der Abschuss erfolgen.

• Pro 2: Eine zu große Elefantenpopulation in einem Gebiet wirkt sich negativ auf die dortige Umwelt aus (Sachinformation). Für den Erhalt der Umwelt muss alles getan werden (Wert: Umweltschutz). Also darf der Abschuss erfolgen.

• Kontra: Beim Abschuss sterben viele Elefanten (Sachinformation). Für das Wohl der Elefanten muss alles getan werden (Wert: Tierwohl). Also darf der Abschuss nicht erfolgen.