(aktualisiert am 14.2. 10)

Bei der nachfolgend beschriebenen Software handelt es sich um Programme, die speziell für den Unterricht am Gymnasium konzipiert sind.

Ein kleiner Teil der Software ist noch auf DOS-Basis erstellt, läuft aber dennoch auf den meisten XP-Rechnern.

Manche Programme zeigen Laufzeitfehler bei schnellen Rechnern, andere wiederum (vor allem die Animationen) brauchen relativ leistungsfähige Rechner. Bitte melden Sie solche Fehler an uns (siehe "wir über uns")

Der Einsatz der Programme ist nur für den privaten Gebrauch und den Einsatz an der eigenen Schule erlaubt; eine kommerzielle Nutzung auch von Teilen der Programme ist ausdrücklich untersagt!

Wir versichern, dass die Software virenfrei von uns ins Netz gestellt wird; für evtl. Schäden, gleich welcher Art, können wir dennoch nicht haften.

zum Download anklicken!

Kurzbeschreibung

diffosmo.zip

Diffusion und Osmose- ein Simulationsprogramm
(© B. Knauer, Göttingen)

aktivtra.zip

Animationen zu Modellvorstellungen zum Aktiven Transport (mit und ohne ATP-Einbindung)
(© H.D.Lichtner, Stadthagen)

 Chromatografie-Modellanimation

Modellanimation zur Funktionsweise der DC-Chromatografie am Beispiel von Blattfarbstoffen.
(© H.D.Lichtner, Stadthagen)

Angepasstheit von Hummel und Salbeiblüte

Animation zur Angepasstheit der Hummel an die Salbeiblüte bei der Bestäubung (Klasse 5/6)
(© H.D.Lichtner, Stadthagen)

salbeikurz.zip

Kuzrzversion der Animation zur Angepasstheit der Hummel an die Salbeiblüte (ohne Passwort, für UG einsetzbar)

Erna-dos-zip:

(DOS-Version)

ERNA – ein Ernährungsanalyseprogramm, auch zur Diäterstellung bei PKU brauchbar (DOS-Version)
(© H.D.Lichtner, Stadthagen)

Erna22.zip

ERNA als WINDOWS-Version
(© H.D.Lichtner, Stadthagen)

ERNA800.zip

ERNA (WINDOWS) optimiert für die Bildschirmauflösung 800x 600
(© H.D.Lichtner, Stadthagen)

Enzymreaktionen

Animation zum Schlüssel-Schloss-Prinzip
(© H.D.Lichtner, Stadthagen)

Modellbildung Enzym

einfache Modellbildung zum Schlüssel-Schloss-Prinzip per Drag-and-Drop
(© H.D.Lichtner, Stadthagen)

Fotosynthese: Fotoelektron

Lichtabhängige Reaktion der Fotosynthese (Animation)
(© H.D.Lichtner, Stadthagen)

Blutgruppen (Antigen-Antikörper-Reaktion)

Animation zum Schlüssel-Schloss-Prinzip
(© H.D.Lichtner, Stadthagen)

Biostatistik.zip

Statistik im Biologieunterricht, WINDOWS-Version (mit erweiterter Version 4.1A);vor allem für den Einsatz bei Projekten und in Facharbeiten
die neue Version 4.1A ist auf mehr Rechnern lauffähig als die Version 4.0, bei der es zum Teil zu Fehlermeldungen kam
(© H.D.Lichtner, Bückeburg)

 Hundezüchtung

Virtuelle Hundezüchtung für die Sekundarstufe I (schon ab Kl. 5), die auf der Basis von Variation innerhalb der Nachkommenschaft das Prinzip der künstlichen Zuchtwahl zur Anwendung kommen lässt. Inzwischen liegt eine fehlerkorrigierte Version 2.4 vor.
(© H.D.Lichtner, Bückeburg)

Genregulation.zip

Genetik : Interaktives Modell zur Genregulation bei E. coli
(© H.D.Lichtner, Bückeburg)

Artbild.zip

Evolution: Modell zur sympatrischen Artbildung (DOS)
(© H.D.Lichtner, Bückeburg)

Eiszeit.exe

Evolution: Animation zur Veränderung der Landschaft Europas in den letzten 200 000 Jahren (als Grundlage für die allopatrische Artbildung
(© H.D.Lichtner, Bückeburg)

Driftfeld.zip

Evolution: Driftfeld (DOS) (eine Modellsimulation zur Wirkung von Gendrift und Isolation)(© B. Knauer, Göttingen)

Gendrift.zip

Evolution: Gendrift (DOS) (© B. Knauer, Göttingen)

Selektion.zip

Evolution: Selektionsprozesse (DOS;auf der Basis des Hardy-Weinberg-Gesetzes);
(© B. Knauer, Göttingen)

Birkenspanner.zip

Evolution: Selektion beim Birkenspanner (ein Modellspiel für die Sek I) ausführlichere Informationen hier
(© H.D.Lichtner, Bückeburg)

Mimikry.zip

MimikryS1.zip

Evolution: Modellsimulation zur Mimikry der Schwebfliege
(ein Modellspiel für die Sek I oder Sek II) Die Sek I-Variante ist leicht vereinfacht und berücksichtigt fehlende Kenntnisse zur klassischen Genetik.
ausführlichere Informationen siehe Birkenspannerspiel (gl. Grundaufbau)
Arbeitsblatt zur Mimikry (Sek I) (© H.D.Lichtner, Bückeburg)

Kumulation.zip (WINDOWS-V.)

Evolution: Wortevolution (Window-Version)
ein Modell zur kumulativen Evolution komplexer Strukturen;
(© H.D.Lichtner, Bückeburg)

Gentest.zip

Evolution: Biochemische Verwandtschaft ausgewählter Peptide (DOS)
(© B. Knauer, Göttingen)

pops.exe

Ökologie: 3 kleine DOS-Programme zur Populationsökologie; sie finden sich gepackt in einer EXE-Datei.
(© B. Knauer, Göttingen)

popclock.zip

Ökologie: Modellberechnung der momentanen Größe der Weltbevölkerung,
aktualisiert alle 5 Sekunden
(© H.D. Lichtner, Bückeburg)

Farbmix.zip

Sinnesphysiologie: Additive Farbmischung (DOS) (© B. Knauer, Göttingen)

Kampfstrategien.zip

Soziobiologie: Kampfstrategien (DOS) (© B. Knauer, Göttingen)

Neuroschaltung.zip

Neurophysiologie: Simulation neuronaler Verschaltungen
ein Übungsprogramm mit hemmenden und erregenden Synapsen;
(© H.D.Lichtner, Bückeburg)

VademecumChemie,V. 1.8

selbstorganisiertes Nacharbeiten von Chemielücken für den Biologieunterricht in der Sek II (© H.D.Lichtner, Bückeburg)

Diffusion und Osmose: (Bernhard Knauer)

Die Modellsimulation von Diffusion und Osmose erlaubt ein tieferes Verständnis dieser Prozesse. Teilchenzahl, Membran und auch Temperatur sind frei wählbar. Bei Problemen versuchen Sie, den Kompatibilitätsmodus auf Win98 zu stellen.

Download des Programms „diffosmo“

Modellvorstellung zum Aktiven Transport: (Hans-Dieter Lichtner)

Zwei Animation stehen bereit:
Aktivtrans-a) ohne ATP; die Energiezufuhr wird durch einen Blitz symbolisiert
Aktivtrans-b) mit ATP

Die Animationen reduzieren den Transport auf die Eigenschaften - Gerichtetheit (Transport gegen das Konzentrationsgefälle) – Energiebedarf – Spezifität.
Der Carrier ist modellhaft so gestaltet, dass über das Schlüssel-Schloss-Modelll seine Substratspezifität verständlich wird.

Download der Animation „Aktiver Transport“

Modellvorstellung zur Chromatografie: (Hans-Dieter Lichtner)

Am Beispiel der DC von Blattfarbstoffen (vereinfacht) wird die unterschiedliche Wanderungsgeschwindigkeit auf die unterschiedlich starke Wechselwirkung (vereinfacht reduziert auf die Zahl polarer Bindungen) der Substanzen mit den Stoffen der stationären Phase zurückgeführt. Die Wechselwirkung mit den Stoffen des Laufmittels sind nicht berücksichtigt.

Downlod der Chromatografie-Modellanimation

Animation: Angepasstheit der Hummel an die Salbeiblüte (Hans-Dieter Lichtner)

Der Hebelmechanismus in der Salbeiblüte, der zur Pollenübertragung auf die Hummel führt, wird hier ebenso animiert wie die Veränderung der Salbeiblüte bei der Alterung, die die Übertragung auf diese Blüte und die Selbstbefruchtung letztendlich verhindert.
Die Animation ist interaktiv angelegt, d.h. die Schüler (angepasst an Klasse 5 – 7) bewegen mit dem Mauszeiger selbst die Hummel bei der Bestäubung und müssen ihre Ergebnisse schriftlich fixieren. Der Lehrer kontrolliert die korrekte Beschreibung und ermöglicht den Schülern ein Weiterarbeiten mit der Simulation durch Bekanntgabe eines Kennwortes. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass die Schülerinnen und Schüler sich nicht einfach bis zum Ende „durchklicken“, ohne den Sachverhalt wirklich verstanden zu haben.

Kennwort 1: 272

Kennwort 2: 144

Die Kurzversion ist eher für den Einsatz im Unterrichtsgespräch gedacht. Sie enthält lediglich die reine Animation ohne Kontrollfragen.

Download der Animation Salbeihummel

Download der Kurzversion Salbeihummel

ERNA (Hans-Dieter Lichtner)

ERNA ist eine Ernährungs-Datenbank (näheres siehe README bzw. LIESMICH).

Das Programm wurde für die Analyse der Tagesnahrung konzipiert; es erfasst Energie-, Protein-, Kohlenhydrat- und Fettgehalte von ca. 520 Nahrungsmitteln. Diese Liste kann mit eigenen Werten ergänzt und verändert werden.

Vor der Benutzung sollte eine Liste der erfassten Nahrungsmittel mit zugehörigen Kennziffern mit Hilfe des Programms ausgedruckt werden; nach dieser Liste gibt der Schüler die Kennziffern der Nahrungsmittel ein. Die notwendigen Mengenangaben können in vielen Fällen über Hilfsangaben (z.B. über das Gewicht einer durchschnittlichen Scheibe Brot oder einer Kartoffel) erleichtert werden. Zur Erstellung einer Diät kann die Tagesliste der Nahrungsmittel verändert werden, um etwa bestimmte Energie- oder Proteingehalte zu optimieren. Zum Ergänzen und Ändern der Lebensmitteldaten brauchen Sie ein Kennwort. Die Vorgabe ist im Moment das Kennwort „Brot“ (Groß-Kleinschreibung beachten!). Das Kennwort kann von Ihnen geändert werden.

Die Hauptstärke des Programms liegt allerdings in der Möglichkeit, den Phenylalaningehalt vieler Nahrungsmittel zu ermitteln. Damit bietet sich im Themenbereich Genetik (PKU) die Möglichkeit, den Phenylalaningehalt einer üblichen Tagesnahrung zusammenzustellen. Es gelingt auf diese Weise leicht, die praktische Unmöglichkeit einer phenylalaninarmen Ernährung (im Falle von PKU) ohne spezielle Diätmittel aufzuzeigen: Wird der zugelassene Grenzwert für Phenylalanin eingehalten, ergibt sich allein mit herkömmlichen Nahrungsmitteln zwangsläufig eine Proteinunterversorgung.

Sie haben die Wahl zwischen zwei WINDOWS-Versionen: ERNA800 ist für die Bildschirmauflösung 800x600 optimiert, ERNA22 ( Version 2.2) für höhere Auflösungen.

Download des Programms ERNA22.zip: Windows-Version (13. 2. 02)

Download des Programms ERNA800.zip

STATISTIK: (Hans-Dieter Lichtner)

Die WINDOWS-Version (Biostatistik.zip) wurde inzwischen erweitert; sie ermöglicht nun (ab der Version 4.0) folgende Tests: T-Test, chiquadrat-Test, Vierfelder-Chiquadrat-Test, Vorzeichentest sowie Korrelations- und Regressionsanalyse, Abweichungen von der Binomialverteilung und Diversitätsberechnungen (neu).as Programm 'Statwahl' liefert nähere Informationen über die sinnvolle Auswahl der Tests und einführende praxisorientierte (und für Nicht-Mathematiker verständliche) Literatur.

Zwar gibt es die Möglichkeit, auch mit programmierbaren Taschenrechnern oder einem Programm wie EXCEL ähnliche statistische Auswertungen durchzuführen, doch erfordern die hier vorliegenden Programme erheblich weniger Kenntnisse etwa im Umgang mit der Programmierung bzw. mit Excel; zudem sind die Programme konkret auf biologische Fragesstellungen zugeschnitten.

In der neuen Version 4.1A ist ein Fehler korrigiert, der in der Version 4.0 bei manchen Rechnern zu Abstürzen führte.

Download der Programmsammlung „Biostatistik.zip, Version 4.1A“

Schlüssel-Schloss-Prinzip bei der Enzymreaktion: (Hans-Dieter Lichtner)

Diese Animation zeigt die Spezifität der Amylasereaktion mit Stärke; als zweites – nicht umsetzbares Substrat dient hier Zellulose.

Download der Animation „Enzymreaktionen“

Modellbildung mit dem Schlüssel-Schloss-Prinzip Enzymreaktion): (Hans-Dieter Lichtner)

Diese Animation zeigt die Spezifität der Amylasereaktion mit Stärke; im Gegensatz zum Modell „Enzymreaktionen“ liegt hier der Schwerpunkt auf der Modellbildung: erste Stufe ist ein einfaches Schneidemodell, das per Drag-and-Drop bedienbar verschieden lange Glukoseketten (max. 6 Einheiten) von der Stärkekette abschneiden lässt. Dem widerspricht aber in der Realität die Spezifität: Über ein Diagramm kann die Wirkungsspezifität von Enzymen abgeleitet werden. Diese zeigt das Modell 2: Es ist komplexer und macht durch räumliche Passung zwischen Substrat und Enzym die Spezifität verständlich (Schlüssel-Schloss-Prinzip).

Das Modell ist ebenso wie die Formelsymbole bewusst einfach gestaltet; damit ist es auch in der Sek I einsetzbar.

Auf der Startseite finden Sie das Button „Kommentar“. Diesen können Sie durch Klick mit der rechten (!) Maustaste abrufen (Sicherung gegenüber schnell klickenden Schülern).

Die Sicherung kann durch ein Arbeitsblatt (pdf) erfolgen.(Zum Downloaden anklicken!)

Download der Animation „Enzymmodell1“

Schlüssel-Schloss-Prinzip bei der Antigen-Antikörper-Reaktion der Blutgruppen:
(Hans-Dieter Lichtner)

Diese Animation lehnt sich an das LANDSTEINER-Experiment an: Ausgehend vom Landsteiner-Versuchsergebnis werden die Prozesse beim Mischen von Serum und Erythrozyten für typische Fälle als Animation modellhaft dargestellt.

Download der Animation „Blutgruppen“

Lichtabhängige Reaktion der Fotosynthese: (Hans-Dieter Lichtner)

Diese Animation veranschaulicht in vereinfachter Form die Rolle der Fotosynthese und den Elektronentransport innerhalb der Membran bei der lichtabhängigen Reaktionskette der Fotosynthese. Deutlich wird auch der Aufbau eines Protonengradienten und die daraus resultierende Bildung von ATP

Download der Animation „Fotoelektron“

Genregulation bei E. coli - ein interaktives Programm: (Hans-Dieter Lichtner)

Diese Animation zeigt die Substratinduktion am Beispiel des Lac-Operons sowie die Endproduktrepression am Beispiel der Tryptophan-Synthese. Es eignet sich vor allem zur Wiederholung und Festigung der Modellvorstellung.
Das Programm erlaubt zwei verschiedene Vorgehensweisen:

Drag-and Drop (Magnettafel-Ersatz):
Der Bildschirm zeigt (und benennt bei rechtem Mausklick: nicht sichtbare Funktion!) die am Prozess beteiligten Stoffe. Mit gezogener Maustaste können die Modellstrukturen hin und her geschoben werden, wie das bei Magnetmodellen möglich ist.

interaktive Animation:
Die Schüler müssen insoweit aktiv werden, dass sie entscheidende Zwischenschritte per Drag-and-Drop selbst ausführen müssen bzw. die im Folgeschritt aktiven Strukturen anklicken müssen. Erst dann läuft die Animation ab, bis sie wieder an der nächsten entscheidenden Stelle stoppt und die Schüler wieder aktiv werden müssen.

Download des Programms „Genregulation“

Virtuelle Hundezüchtung, Version 2.4: (Hans-Dieter Lichtner)

Diese Simulation erlaubt schon in Klasse 5 die vereinfachte Anwendung der künstlichen Zuchtwahl bei der Hundezucht. Sie beruht auf dem Phänomen der Varianz innerhalb einer Welpengruppe; diese ist aus Vereinfachungsgründen deutlich überzeichnet. Die Ursache der Varianz wird nicht angesprochen; vielmehr kann im Unterricht von einem Vorverständnis der Schülerinnen und Schüler ausgegangen werden, dass Geschwister zwar ihren Eltern ähnlich sind, aber diesen nicht gleichen und untereinander Unterschiede aufweisen.
Am Beginn des Programms müssen die Schüler erst erkennen, dass deutliche Unterschiede (Lösungswort!) in einer Welpengruppe die Zucht erleichtern.
Probieren Sie innerhalb des Programms auch mal die rechte Maustaste aus; sie erlaubt ab und zu weitere (für die Schüler nicht unbedingt wichtige) Programmschritte.

Die nun erweiterte Version 2 gibt bei Bedarf weitere Hilfen: Beim Anklicken des Buttons „Erläuterungen“ auf der Startseite öffnet sich eine Seite, die über ein Passwort weitere Hilfen gibt:

Ein einfacher Kommentar für Schüler mit dem Passwort wolfshund (Kleinschreibung beachten!), ein ausführlicherer Kommentar mit Anmerkungen zu den Vereinfachungen für Lehrer mit dem Passwort oberwolf .

Bisweilen „hakt“ die Züchtung. Dann kann über „Korrektur“ der aktuelle Züchtungsschritt neu gestartet werden.

Download der Animation „Hundezüchtung, Version 2“

Driftfeld (Bernhard Knauer):

Das Programm zeigt anschaulich die Rolle der Isolation und der Mobilität der Organismen bei der Gendrift.
Auf einem schachbrettartigen Spielfeld sind nach dem Zufallsprinzip Modellorganismen mit den Genotypen AA, Aa und aa verteilt. Nun können in das Spielfeld Isolationsbarrieren eingebaut werden (entweder totale Isolation wie auf Inseln oder Teilisolation wie z.B. durch Gebirge oder bei Halbinseln). Wählbar ist nun die Schrittweite, in der die Modellorganismen ihren Geschlechtspartner suchen. Im Folgenden werden die Geschlechtspartner nach dem Zufallsprinzip gewählt und durch zwei Nachkommen ersetzt. Dabei entscheidet der Zufall unter Berücksichtigung der Rekombinationswahrscheinlichkeit, welchen Genotyp die Nachkommen haben.
Das Modell zeigt deutlich, wie sich auf Inseln (je kleiner, desto schneller) homozygote Populationen bilden (Tendenz zur Homozygotie durch Gendrift bei kleinen Populationen). Bei geringer Mobilität bilden sich clusterartige Ungleichverteilungen in der Populationen, wie sie z.B. beim Polymorphismus der Schnirkelschnecken zu beobachten sind.

Download des Programms „Driftfeld.zip

Gendrift: (Bernhard Knauer)

Gendrift ist ein komplexes Phänomen. Das Programm ermöglicht, den Einfluss derzwei wichtigsten Zufallsfaktoren (Dezimierungszufall - variabel wählbar – und Rekombinationszufall) zu simulieren. Natürlich ist auch die Größe der Population wählbar.

Das Programm war ursprünglich in die Unterrichtseinheit Evolution der Reihe „Neue Technologien und Allgemeinbildung“, Band 3 (Biologie) des Nds. Kultusministeriums integriert, ist aber unabhängig von dieser einsetzbar.

Download des Programms „gendrift.zip“

Selektionsprozesse: (Bernhard Knauer)

Dieses Programm erlaubt die Modellsimulation von Selektionsprozessen; wählbar sind die Größe der Selektionsfaktoren. Auf diese Weise sind Fälle von transformierender Selektion (z.B. Birkenspanner) oder auch stabilisierender Selektion bzw. Heterozygotenvorteil (z.B. Sichelzellanämie und Malaria) simulierbar.

Das Programm war ursprünglich in die Unterrichtseinheit Evolution der Reihe „Neue Technologien und Allgemeinbildung“, Band 3 (Biologie) des Nds. Kultusministeriums integriert, ist aber unabhängig von dieser einsetzbar.

Download des Programms „selektion.zip“

Selektionsprozesse beim Birkenspanner (Sek I) : (Hans-Dieter Lichtner)

Dieses Programm ist ein einfaches Modellspiel zur Einführung der Bedeutung der Selektion am Beispiel einer Birkenspannerpopulation. Verschiedene Hintergründe sind wählbar und erlauben die Förderung eines Verständnisses für Tarnung und die Konsequenzen für die Population.

ausführlichere Informationen hier

Vorsicht! Der Umfang der komprimierten Datei beträgt ca. 3,5 MB !

Download des Programms "Birkenspanner.zip"

Modellsimulation zur Mimikry der Schwebfliege (Sek I und Sek II) : (Hans-Dieter Lichtner)

Wie kann im Verlauf der Evolution aus einer unauffälligen Fliege per Selektion ein so auffälliges Insekt wie die Schwebfliege entstehen, wenn doch die Zwischenformen auffälliger als die Ursprungsform, aber wegen der deutlichen Unterschiede zum Vorbild Wespe weniger geschützt sind? Dieses Programm erlaubt eine modellhafte Überprüfung dieser Frage. Der Grundaufbau ist ähnlich der Simulation „Selektionsprozesse beim Birkenspanner.

Die Sek I-Variante setzt keine Kenntnisse zur klassischen Genetik und zur Normalverteilung voraus, sondern setzt einige Modellannahmen, die den Alltagsvorstellungen der Sek I-Schüler entsprechen und deshalb für sie plausibel erscheinen (s. im Programm: Modellannahmen). Unterstützend zur Software können Sie ein Arbeitsblatt (PDF) herunterladen: Download Arbeitsblatt zur Mimikry (Sek I)

ausführlichere Informationen zur ähnlichen Birkenspannersimulation

Download des Programms "Mimikry.zip"

Download des Programms „MimikryS1“ (Variante für die Sek I)

KUMULATION (Hans-Dieter Lichtner)

Das kleine Programm unterstützt modellhaft das Verständnis der Bedeutung kleiner Evolutionsschritte (kumulativer Evolution) bei der Entwicklung komplexer Strukturen. Die Grundidee für das Programm stammt aus R. DAWKINS, Der blinde Uhrmacher:

Für die Schüler (und nicht nur sie) ist es in der Regel kaum vorstellbar, wie sich durch zufällige Mutationen eine komplexe Struktur wie etwa ein Linsenauge gebildet haben kann, wo doch jeder der „notwendigen“ vielen hundert Mutationsschritte schon für sich unwahrscheinlich ist. Verständlich wird das erst, wenn ich akzeptieren kann, dass auch ein unvollkommeneres, einfacheres Auge eine gewisse Sehleistung ermöglicht (auch ohne Linse sieht man mehr als ohne Auge!), dass also Zwischenschritte in der Evolution durch Selektion in der Population konserviert werden können.

Das Programm arbeitet modellhaft mit Buchstaben für die DNA-Basen. Kann sich, ausgehend von einer sinnleeren Ausgangskette von Buchstaben, eine informationsreiche, komplexe Struktur wie ein ganzer, sinnvoller Satz durch zufällige Veränderungen von Buchstaben an zufälligen Positionen herausbilden? Bei Annahme nicht-kumulativer Evolution ist das praktisch ausgeschlossen: Wenn "sinnvolle" Teile wieder durch neue Mutationen zerfallen, kann nie ein sinnvolles Ganzes entstehen. Selbst einfache Wörter mit z.B. 6 Buchstaben entstehen auf nicht-kumulativem Wege in absehbarer Zeit (z.B. in 100 000 zufälligen Mutationsschritten) so gut wie nie.

Anders bei der Annahme einer kumulativen Evolution: Gehen wir davon aus, dass richtige Buchstaben an der richtigen Stelle bereits einen "Selektionsvorteil" besitzen (auch wenn dieser im Modell nicht sichtbar ist!) und deshalb erhalten bleiben, kann sich bei einer deutlich kleineren Zahl von Mutationsschritten auch so eine komplexe Struktur wie ein SHAKESPEARE-Zitat herausbilden.

Die Mutationen finden hier sichtbar an den Modell-Basen statt. Auf diese Weise eröffnet das Programm noch einen anderen Anwendungsbereich: Wiederholt man eine Simulation mit demselben Zielwort, so ist die Basensequenz in der Regel dennoch stark abweichend vom ersten Durchgang, da hier – wie in der Realität – die Buchstabencodierung degeneriert ist: verschiedene Codierungen führen zur selben Ziel-Buchstabenkombination. Diese Modellerscheinung hat ihre Entsprechung in der Realität: Unabhängig voneinander können sich gleiche (in der Realität eher ähnliche) Strukturen konvergent bilden. Diese Konvergenz lässt sich in der Regel durch deutlich abweichende DNA-Basensequenzen der entsprechenden Strukturen nachweisen.

Download des Programms „Kumulation.zip“ (Windows-Version 1.1)

Gentest: (Bernhard Knauer)

Über den Vergleich von Aminosäuresequenzen, vor allem auch der zugehörigen DNA-Basensequenzen lassen sich detaillierte Verwandtschaftsaussagen machen. Dieses Programm ermöglicht einen schnellen und übersichtlichen Vergleich der Basensequenzen; Raster- und Punktmutationen sind leicht erkennbar. Die mit eingebundene Datei wichtig.txt gibt auch Literaturhinweise.

Download des Programms „gentest.zip“

ARTBILD – ein Modell zur sympatrischen Artbildung: (Hans-Dieter Lichtner)

Die Theorie der allopatrischen Artbildung ist allgemein anerkannt. Die Rolle der sympatrischen Artbildung dagegen ist (zumindest was die meisten Tiergruppen betrifft) recht umstritten. Andererseits lässt sich die Artenfülle der Buntbarsche z.B. im Victoriasee nur schwer mit allopatrischen Artbildungsmechanismen erklären. J.MAYNARD SMITH (1966:) Sympatric speciation, Amer. Nat. 100, S. 637-650) u.a. haben nun ein Modell vorgelegt, das eine Möglichkeit der sympatrischen Artbildung aufzeigen machen soll. Grundpfeiler der Theorie ist die Annahme, dass die Weibchen (mutationsbedingt) eine Präferenz für bestimmte Färbungen der Männchen aufweisen. Tatsächlich zeigen sich im Modell unter dieser Annahme klare Aufspaltungen der Population nach Färbungstypen; die Bindeglieder (mittlere Farbtypen) werden konsequent ausselektiert. Allerdings scheint es Probleme zu geben, diesen Zustand der Aufspaltung zu stabilisieren, solange keine metagamen Mechanismen der Artisolation wirksam werden.

Eine Weiterführung des Grundmodells in verschiedenen Varianten erlaubt zumindest tendenziell aufzuzeigen, wie eine solche Stabilisierung zweier neuer Arten denkbar wäre.

Das Thema ist für den Unterricht sehr schwierig, für den Lehrer selbst, der ein bisschen mehr als seine Schüler wissen will, möglicherweise von Interesse. Es handelt sich um ein DOS-Programm. Falls es Probleme bei der Grafikdarstellung gibt, klicken Sie die Datei mit der rechten Maustaste an, wählen Sie das Register „Kompatibilität“, aktivieren Sie die Option „Programm im Kompatibilitätsmodus ausführen für“ und wählen Sie als Betriebssystem Windows95. Wählen Sie ferner „In Bildschirmauflösung 640x480 ausführen. Nun müsste alles funktionieren.

Download des Programms „Artbild.zip“

Eiszeit: (Hans-Dieter Lichtner)

Für viele waldlebenden Organismen Europas waren die Eiszeiten von großer Bedeutung für die allopatrischen Artbildung. Besonders relevant sind dabei die "Waldinseln", die im Süden Europas während der Eiszeiten kleine isolierte Populationen von Waldtieren und -pflanzen beherbergten. Während dieser Zeit konnten sich Veränderungen im Genpool der Populationen ergeben, die später (nach der Eiszeit) zu Zeiten sekundärer Sympatrie der vorher getrennten Populationen als Artisolationsmechanismen für die Artaufspaltung verantwortlich sind.

Häufig fällt es Schülern schwer, sich die Landschaftsveränderungen während des Klimawandels vorzustellen. Diese Simulation zeigt in einer Animation die Veränderungen der Großlandschaften (Vergletscherung, Kältesteppe, borealer Nadelwald, Laubwald, mediterrane Vegetation) während der letzten 200 000 Jahre; damit umfasst sie die Saale- und Würmeiszeit. Da die zur Verfügung stehende Datenbasis relativ gering ist, kann die Simulation nur ein ungefähres Bild der Biotopveränderungen in dieser Zeit zeigen. Für eine Vorstellung der damit verbundenen Verbreitungsverschiebungen und der geografischen Isolation reicht sie aber allemal.

Probieren Sie etwas mit dem Programm herum; klicken Sie z.B. auf das Feld "Jahres-Erddurchschnittstemperatur". Ein linker Mausklick öffnet eine Grafik mit dem Temperaturverlauf, ein rechter Mausklick schließt sie wieder. Die weiteren Funktionen erklären sich selbst. 

Download des Programms "Eiszeit.exe"

Populationsökologie: (Bernhard Knauer)

Dieses kleine Programmpaket enthält Simuationsprogramme zum logistischen Wachstum, zur Konkurrenz und zu Räuber-Beute-Beziehungen

Download des Programms „pops.exe“

Populationsentwicklung der Menschheit: (Hans-Dieter Lichtner)

Dieses Programm berechnet auf der Basis eines Näherungsalgorithmus die momentane Größe der Weltbevölkerung. Im Gegensatz zu den üblichen Populationsuhrmodellen braucht es keine Internetanbindung, es funktioniert also offline. Die Berechnung basiert auf der Systemzeit des Rechners. Es gibt verschiedene Berechnungsverfahren der Populationsuhren, die sich im Bereich von mehreren Millionen Menschen unterscheiden. Der gewählte Algorithmus verwendet eine mittlere Erwartung.

Download des Programms „popclock.zip“

Additive Farbmischung: (Bernhard Knauer)

Dieses kleine Programm zeigt den Effekt der additiven Farbmischung bei der Mischung zweier Farben. Die Auflösung ist wählbar; dadurch ist es möglich, auch die Bildauflösung der Netzhaut in die Überlegungen mit einzubeziehen.

Download des Programms „farbmix.zip“

Neuronale Verschaltungen: (Hans-Dieter Lichtner)

Das Programm dient der Übung zum Verständnis komplexerer neuronaler Verschaltungen. Ausgehend vom Kniesehnenreflex werden komplexere, aber im Vergleich zur Realität noch deutlich vereinfachte Verschaltungen mit erregenden und hemmenden Synapsen auf die Konsequenzen überprüft. Voraussetzung ist das Verständnis hemmender und erregender Synapsen. Auch der Kniesehnenreflex sollte bekannt sein.

Download des Programms „Neuroschaltung.zip“

Kampfstrategien: (Bernhard Knauer)

Die Soziobiologie arbeitet oft mit Elementen der Spieltheorie. Ein bekanntes Beispiel dafür ist das sogenannte Gefangenendilemma, bei der der Vorteil einer eigenen Entscheidung von der des Sozialpartners (in diesem Fall eines Mitgefangenen) abhängt.
In der Evolution führen solche Überlegungen dazu, für Sozialverhaltensweisen eine häufigkeitsabhängige Fitness anzunehmen: Die Fitness, die durch ein bestimmtes Sozialverhaltensstrategie bestimmt wird, hängt ganz wesentlich von der Strategie des Sozialpartners (z.B. des Kampfpartners) ab. Je häufiger eine bestimmte Verhaltensweise in einer Population zu beobachten ist, umso wesentlicher ist ihr Einfluss auf die Fitness der Individuen.
Das Programm erlaubt es, in zwei verschiedenen Komplexitätsstufen die Evolutionsverläufe bezüglich verschiedener Kampfstrategien zu simulieren. In der einfachen Varianten treten „Beschädigungskämpfer“ mit „Kommentkämpfern“ gegeneinander an. In der komplexeren Variante sind variablere Verhaltensstrategien wählbar, z.B. den häufig als „Vergelter“ bezeichneten Typen, der jeden Kampf mit Kommentkampf beginnt, bei Beschädigungskampf des Gegenübers sofort zur gleichen Kampfart überwechselt (sog. „Tit for tat-Strategie). Die Verhaltensstrategie, die sich gegenüber den anderen Strategien durchsetzt, ist die Evolutionsstabile Strategie (ESS). In vielen Fällen handelt es sich dabei um eine Mischstrategie.

Das Programm war ursprünglich in die Unterrichtseinheit Evolution der Reihe „Neue Technologien und Allgemeinbildung“, Band 3 (Biologie) des Nds. Kultusministeriums integriert, ist aber unabhängig von dieser einsetzbar.

Download des Programms „kampfstr.zip“

Vademecum Chemie für Biologen: (Hans-Dieter Lichtner) neue Version 1.8

Lücken einzelner Schüler(-gruppen) bezüglich der für den Biologieunterricht notwendigen Chemiekenntnisse erschweren den Unterricht in der Sek II erheblich. Auch für an sich lernbereite Schülerinnen und Schüler kann es schwierig sein, solche Lücken eigenständig aufzuarbeiten, da die entsprechenden Chemieseiten in den Sek II-Biologiebüchern häufig die chemischen Aspekte zu knapp, zu schwierig und zu unanschaulich aufbereiten. Für solche lernbereiten Schüler kann die Arbeit mit einem Selbstlernprogramm hilfreich sein.

Gearbeitet wird mit Buch (momentan nur für NATURA Oberstufe, neue Ausgabe angelegt; Arbeit mit anderen Büchern ist möglich, allerdings stimmen dann die Seitenangaben nicht), mit dem Computerlernprogramm und mit PDF-Texten, die das Wichtigste in Printform zur Verfügung stellen und die aus dem Computerlernprogramm heraus aufgerufen werden können.

Das Programm ist noch im Aufbau; für manche Themen (etwa Redoxreaktionen) liegen erst sehr wenige Seiten vor.

Lesen Sie unbedingt zuerst die Datei „Liesmichzuerst.pdf“. Dort finden Sie weitere Informationen für die Anwendung dieses Programms. Passwörter (nur für wenige Seiten von Bedeutung) erhalten Sie, wenn Sie Lehrer sind, beim Autor: email an den Autor (s. u.). Geben Sie dabei unbedingt Ihren vollen Namen, Ihre Adresse und Ihre Schule an.

Download des Programmpakets "Vademecum Chemie für Biologen, Version 1.8"