Zadanie 18
Matura z biologii, maj 2025, poziom rozszerzony
Wymaganie: IX.4 — mechanizmy ewolucji, konwergencja/dywergencja.
VI.3 — rozmnażanie roślin nasiennych, gynodioecja.
Treść zadania
Niski wzrost i ciasne ułożenie liści roślin w tzw. poduszkę stanowi przystosowanie do skrajnych warunków środowiska panujących w wysokich górach. Takie formy roślin występują u ponad trzystu gatunków roślin należących do trzydziestu różnych rodzin botanicznych, występujących w różnych obszarach geograficznych świata.
Poniżej przedstawiono schematyczną budowę roślin poduszkowych.
Przykładem rośliny poduszkowej jest lepnica bezłodygowa (Silene acaulis), przedstawiona na poniższej fotografii. Wytwarza ona różowe kwiaty wyrastające na szczytach łodyg. W populacji tego gatunku występują zarówno osobniki żeńskie, jak i obupłciowe.
Na podstawie: Q. Canelles i in., Environmental Stress Effects on Reproduction and Sexual Dimorphism in the Gynodioecious Species Silene acaulis, „Environmental and Experimental Botany" 146, 2018. Schematy: H. Hauri, Review: Ecology of Cushion Plants, „Journal of Ecology" 1(2), 1913. Fotografia: Wikimedia Commons.
Zadanie 18.1. (0-1)
Rozstrzygnij, czy wytwarzanie form poduszkowych wśród roślin wysokogórskich jest wynikiem konwergencji, czy — dywergencji. Odpowiedź uzasadnij.
Zadanie 18.2. (0-1)
Podaj jeden przykład czynnika abiotycznego, do którego przystosowaniem jest występowanie u lepnicy bezłodygowej poduszkowatego typu wzrostu. W odpowiedzi uwzględnij rodzaj czynnika oraz jego nasilenie lub poziom.
Zadanie 18.3. (0-1)
Uzupełnij tabelę — określ zdolność do wytwarzania ziaren pyłku i owoców przez osobniki żeńskie i przez osobniki obupłciowe lepnicy bezłodygowej. W odpowiednie komórki tabeli wpisz literę T (tak), jeśli istnieje taka możliwość, albo N (nie) — jeśli nie ma takiej możliwości.
| Możliwość wytwarzania ziaren pyłku | Możliwość wytwarzania owoców | |
|---|---|---|
| osobniki żeńskie | ||
| osobniki obupłciowe |
Źródło: arkusz CKE MBIP-R0-100-2505. Otwórz oryginalny PDF
Rozwiązanie
18.1. KONWERGENCJA (zbieżność ewolucyjna).
Uzasadnienie: poduszkowa forma występuje u gatunków różnych rodzin botanicznych (≥3 niespokrewnione rody) w różnych regionach geograficznych świata. Te gatunki nie pochodzą od wspólnego przodka w sensie posiadania tej cechy — niezależnie wyewoluowały tę samą formę życiową w odpowiedzi na podobne presje selekcyjne wysokogórskie (zimno, wiatr, UV). To definicja konwergencji — różni przodkowie + ten sam fenotyp pod presją tych samych warunków.
(Dywergencja byłaby odwrotnie: jeden wspólny przodek → wielość form pod różnymi presjami.)
18.2. Niska temperatura w wysokich górach (np. średnia roczna temperatura poniżej 5°C, częste przymrozki).
Mechanizm: zwarta poduszkowa forma:
- Zmniejsza powierzchnię wystawioną na wymrażające powietrze.
- Zatrzymuje ciepłe powietrze wewnątrz "poduszki" — temperatura wnętrza jest kilka stopni wyższa niż na zewnątrz.
- Minimalizuje transpirację (mniejsza utrata wody w warunkach mrozu fizjologicznego).
(Alternatywne czynniki: silny wiatr >30 km/h, intensywne promieniowanie UV — wszystkie z konkretną wartością.)
18.3.
| Możliwość wytwarzania ziaren pyłku | Możliwość wytwarzania owoców | |
|---|---|---|
| osobniki żeńskie | N | T |
| osobniki obupłciowe | T | T |
Pułapka 18.1 — pomylenie konwergencji z dywergencją. Konwergencja = różni przodkowie → ten sam fenotyp (skrzydła ptaków vs nietoperzy). Dywergencja = jeden przodek → różne fenotypy (radiacja zięb Darwina). Kluczowe sformułowanie z tekstu: "różne rodziny botaniczne" → różni przodkowie → konwergencja.
Pułapka 18.2 — brak nasilenia/poziomu. Nie wystarczy "niska temperatura". Trzeba wartość (np. <5°C średnia, mrozy poniżej -10°C, częste przymrozki).
Pułapka 18.3 — błąd "osobniki żeńskie wytwarzają pyłek". NIE — żeńskie mają tylko słupki (organy żeńskie). Pyłek wytwarzają tylko obupłciowe (mają i pręciki, i słupki).
Pułapka 18.3 — błąd "osobniki żeńskie nie wytwarzają owoców". TAK — wytwarzają, po zapyleniu pyłkiem z osobników obupłciowych. Owoc rozwija się ze słupka po zapłodnieniu.
Strony arkusza CKE z trescia zadania
Klucz pojęciowy — konwergencja vs dywergencja
| Cecha | Konwergencja | Dywergencja |
|---|---|---|
| Przodkowie | Różni (niespokrewnione gatunki) | Jeden wspólny |
| Środowisko | Podobne presje selekcyjne | Różne presje |
| Wynik | Ten sam fenotyp u różnych gatunków | Różne fenotypy z jednego przodka |
| Typ podobieństwa | Analogiczne (funkcja podobna, pochodzenie różne) | Homologiczne (pochodzenie wspólne) |
| Przykłady | Skrzydła ptaków/nietoperzy/owadów; opływowość delfina/rekina/ichtiozaura; forma poduszkowa roślin | Zięby Darwina, dziobki kolibrów, ssaki workowate Australii |
Mechanizm: dlaczego konwergencja? (18.1)
Tekst mówi: poduszkowy wzrost jest “przystosowaniem do skrajnych warunków” i występuje “u trzystu gatunków różnych rodzin botanicznych”.
Różne rodziny = różni przodkowie (rodziny botaniczne pochodzą od różnych pradawnych linii).
Wszystkie wykształciły tę samą formę w odpowiedzi na te same warunki (góry — niska temperatura, wiatr, UV).
Definicja konwergencji: niezależna ewolucja tej samej cechy u różnych gatunków pod podobnymi warunkami środowiskowymi.
→ Poduszkowa forma = konwergencja.
Mechanizm: dlaczego poduszkowy wzrost adaptacją? (18.2)
Czynniki abiotyczne wysokogórskie:
| Czynnik | Nasilenie | Skutek dla rośliny | Jak poduszka pomaga |
|---|---|---|---|
| Niska temperatura | < 5°C średnia, częste przymrozki | Zamarzanie tkanek, hamowanie metabolizmu | Zwarta forma zatrzymuje ciepło — temp. wewnątrz +5-10°C vs zewnątrz |
| Silny wiatr | > 30 km/h średnio | Wysuszanie liści, mechaniczne uszkodzenia | Niska forma poniżej warstwy laminarnej wiatru |
| Intensywne UV | ponad 2× wartości nizinnych | Uszkodzenia DNA, fotoinhibicja | Gęste ułożenie liści chroni warstwy wewnętrzne |
| Krótki okres wegetacji | poniżej 3 miesięcy w roku | Brak czasu na wzrost | Akumulacja zasobów w zwartej formie |
| Niska wilgotność | RH poniżej 30% | Susza fizjologiczna | Wewnętrzna kondensacja wilgoci |
→ Najbezpieczniejsza odpowiedź: niska temperatura, średnia roczna < 5°C (z konkretną wartością).
Mechanizm: gynodioecja u lepnicy (18.3)
Gynodioecja = system rozrodczy, w którym w populacji występują dwa typy osobników:
- Żeńskie — tylko kwiaty żeńskie (słupki, brak pręcików).
- Obupłciowe (hermafrodytyczne) — kwiaty mają pręciki + słupki.
Wytwarzanie pyłku:
- Pyłek powstaje w pylnikach pręcików → tylko obupłciowe mają pręciki → tylko obupłciowe wytwarzają pyłek.
- Żeńskie nie wytwarzają pyłku (N).
Wytwarzanie owoców:
- Owoc rozwija się ze słupka (zalążnia) po zapłodnieniu.
- Słupki mają OBA typy osobników (żeńskie i obupłciowe).
- Po zapyleniu pyłkiem z osobników obupłciowych → owoce powstają u obu typów.
- → Obie wytwarzają owoce (T, T).
Skrótem: kobieta-fizjologicznie = tylko jajeczka; hermafrodyta = i jajeczka, i plemniki.
Punktacja CKE
- 18.1. 1 pkt — “konwergencja” + uzasadnienie wskazujące na różne rodziny (różni przodkowie) + podobne warunki.
- 18.2. 1 pkt — czynnik + nasilenie/poziom (z konkretną wartością).
- 18.3. 1 pkt — wszystkie 4 komórki tabeli poprawne (N, T, T, T).
- Suma: 3 pkt.
Po co to umieć
Konwergencja ewolucyjna to wszechobecne zjawisko biologiczne:
- Oczy wyewoluowały niezależnie ~40 razy w różnych grupach zwierząt (gad, ssak, głowonóg, mucha).
- Lot powstał 4 razy (owady, pterozaury, ptaki, nietoperze).
- Forma opływowa rekinów, delfinów (ssaki), ichtiozaurów (gady wymarłe) — wszystkie szybkie drapieżniki wody.
- Kaktusy Ameryk + euforbie Afryki — niespokrewnione rodziny, ale identyczne grubosze pustynne.
Lepnica bezłodygowa jest kluczowym gatunkiem alpejskim Europy — żyje w Tatrach, Alpach, Pirenejach, Norwegii. Gynodioecja to przejście ewolucyjne między hermafrodytą a dwupiennością (osobne męskie i żeńskie). Lepnica jest żywym przykładem tej tranzycji.
W kontekście zmian klimatu: rośliny poduszkowe są wrażliwe na wzrost temperatury → migracja “w górę” → utrata siedlisk na szczytach. Już zaobserwowano cofanie się ich zasięgów w Alpach.
Rozumiesz, jak to rozwiązać?
Przećwicz podobne typy zadań w aplikacji
matury-online.pl ma tysiące zadań pogrupowanych po dziedzinach. Sprawdź, czy temat „ewolucja, konwergencja, adaptacje, rośliny poduszkowe, gynodioecja, lepnica bezłodygowa" zrobisz samodzielnie.
Otwórz matury-online.pl