S08_Final

Name: ___________________________        Last,       First                   ID.#_____________________________  Lab. TA__________________________ Page # 1 Biological Sciences 2B-Stachowicz & Grosberg Spring  Quarter 2008 FINAL EXAM Please Read the Instructions First .  Check your pages: there are 23 pages in this exam (including this page & the gripe  sheet).  You are responsible for making sure that you have all the pages.  This examination is worth 150 points.  Please bubble in the 9 digits of your student ID number on your scantron. Bubble the number from the bottom of the scantron into the scantron number box.  Mark  Test Form A. Calculators CAN be used on the test. Multiple Choice Questions: 40 questions worth 3 pts. each (120 points total)  Indicate your answers on the scantron sheet using a number 2 or a test scoring pencil.   Press heavily, don’t stray out of the margins and completely erase any changed  answers.   If you think that a multiple choice question is ambiguous or confusing, use the  “explanation sheet” at the end of the examination to explain the problem.   Put your  name on this sheet—we tear them off to read them! Fill-in Questions: 4 questions, some with multiple parts, worth 30 points total  Use pen or pencil.  There will be no re-grades on the final.  Write only one answer per question—you can elaborate on an answer, but  you will not  be given any credit if you write two different answers to the question .  Spelling rules: 1/2 credit for 2-3 letters wrong or transposed.  No points will be given if  the misspelling alters the meaning of the word.         You have 120 minutes to complete the exam.  Budget your time – be sure to leave  enough time to complete the fill-ins at the end of the exam, as they are worth 20% of the  exam.

Page #2 KEEP YOUR ANSWERS TO THE FILL-INS BRIEF – ALL CAN EASILY BE ANSWERED WITH  JUST A FEW WORDS, A LINE ON A GRAPH, OR SOME SIMPLE LABELS ON A GRAPH.

Page #4 4.  If a third species of lizard arrived on the second island described in Question 3, and the  trajectories of populations of all three species after the arrival of species #3 (dotted line) were as depicted in the following graph (species #1 = solid line, species #2 = dashed line, species #3 =  dotted line), you could conclude that: a) Species 3 does not compete with species #1 b) Species 3 is a superior competitor over both of the other species c) The competition coefficient relating the effect of species #3 on species #2 is > 1 d) The competition coefficient relating the effect of species #3 on species #1 is < 1 e) Both c and d are correct 5.  Curious about ecological succession, you place plastic panels in the ocean near a dock in  San Francisco Bay.  You observe that over time the panels change from being dominated by  colonial tunicates in the first few months to being dominated by solitary tunicates at the end of  one year.  You then perform an experiment in which you compare the abundance of late  successional species (solitary tunicates) on panels from which the early successional species  (colonial tunicates) have been removed (dashed line in figure below) with an unmanipulated  control (solid line in figure).  You obtain the following data: From these data  you conclude that : a) Solitary tunicates have faster growth rates than colonial tunicates b) Colonial tunicates facilitate solitary tunicates c) Solitary tunicates facilitate colonial tunicates  Time Abundance of  solitary  tunicates Island #2 Population Size Time SPECIES 1 SPECIES 2 SPECIES 3 CONTROL COLONIAL TUNICATES REMOVED

Page #5 d) Colonial tunicates inhibit solitary tunicates e) Solitary tunicates inhibit colonial tunicates 6. Which of the following is a characteristic of early successional species? a) Competitively dominant b) Well-defended against predators c) Usually unaffected by late successional species d) Always  facilitate late successional species e) Short time to first reproduction 7. Diversity of species is greater in the tropics because _____________ is/are greater in the  tropics than in the temperate zone (choose the best answer). a) diversification rates b) productivity c) extinction rates d) disturbance e) b and d 8.  Increased temperature might increase the rate of evolutionary change because increased  temperature leads to… a) increased mutation rates b) faster metabolism, leading to more rapid development and shorter generation times c) intermediate frequency of disturbance d) a and b only e) none of the above 9. Which of the following is  not  a SIGNFICANT threat to species diversity on Earth? a) Invasive species b) Habitat destruction c) Overharvesting d) Climate change e) All are significant threats 10.  A bird eats the fruit of a plant species. The seeds are not digested and germinate in the  bird’s excrement at some distance from the parent plant. This is most likely an example of… a) a mutualistic interaction  b) a trophic cascade

Page #7 canceling indirect effects. e) Gypsy moth caterpillars control lyme disease by eating oak acorns. 14.  Keystone species and foundation species are similar in that… a) both are very abundant b) both are always predators or herbivores c) both are usually sessile animals d) both have a strong effect on the species composition of a community e) both b and d are correct 15. You are an environmental consultant hired by a town adjacent to a small lake in the Sierras  known for its clear waters due to a low standing biomass of algae. The figure below describes  what you know about the current food web of the lake.  The town is economically depressed, and residents have proposed two ideas for stimulating the  local economy: (1) introduce northern Pike (a fish that only eats other fish) into the system to  attract sportsfisherpeople (and their money) to the area and (2) harvest filter-feeding bivalves  from the lake for food (they are quite a delicacy and fetch a hefty price). The town wants you to  predict the consequences of each proposal for the their lake—in particular they are concerned  about maintaining the clear water of the lake, and are not interested in any option that would  decrease water clarity even if it would mean great short-term economic benefit.   After careful  study, you conclude that… a) adding pike will DECREASE water clarity by releasing herbivores from suppression. b) removing bivalves will have NO EFFECT on water clarity. c) adding nutrients from the bottom up will INCREASE water clarity. d) if townsfolk BOTH removed bivalves AND added Pike then they should be able  to maintain water clarity in its present condition. e) removing bivalves OR adding pike would have similar effects on water clarity. Planktivorous fish Herbivorous  crustaceans Algae Filter-feeding  bivalves

Page #8 16.  While hiking along a trail from the tip of a receding glacier in Alaska to a spruce forest 30  kilometers away, you move through patches of land that have been exposed for an increasing  amount of time since succession began.  You get the distinct impression that diversity increased throughout your hike and that highest diversity is found in the oldest, most undisturbed forests  (late successional communities), rather than in those of intermediate time since disturbance as  you might have predicted.   This observation can best be explained by the fact that… a) rates of diversification are greater in late successional communities. b) early successional communities lack keystone predators.  c) competitive exclusion is occurring in early successional communities, reducing the  diversity there. d) nitrogen in the soil increases with time since the glaciers receded. e) you walked south, and you are observing the latitudinal gradient in species diversity. 17.  Species diversity usually increases continuously with which of the following factor(s)? a) Productivity (resource availability) b) Disturbance c) Strength of interspecific competition d) a, b, and c e) None of the above 18.  Reducing the biological diversity of an ecosystem can result in… a) decreased primary productivity. b) increased variability in productivity or other critical ecosystem functions. c) increased likelihood of invasion by exotic species. d) a, b, and c are correct e) none of the above. 19.  Compare the following two ecosystems, both of which have EQUAL rates of primary  productivity.  The dominant primary producers in ecosystem #1 are woody plants (trees).  The  dominant herbivores are vertebrates (deer and hare).  The dominant primary producers in  ecosystem #2 are microscopic algae.  Dominant herbivores are large crustacean zooplankton.   Based on these data , which of the following statements is most likely to be true? a) The amount of energy at the carnivore trophic level will be higher in ecosystem #2 than ecosystem #1 b) Ecosystem #1 will have more omnivores than ecosystem #2 c) Ecosystem #1 will have higher ecological efficiency than ecosystem #2 d) There will be more trophic levels in ecosystem #1 than ecosystem #2 e) Ecosystem #1 will have a stronger trophic cascade than ecosystem #2

Page #10 24.  In the graph below, in order to change the dashed curve into the solid curve you would  need to… a) Increase r, increase K b) Increase r, decrease K c) Decrease r, increase K d) Decrease r, decrease K e) Decrease N 0   POPULATION SIZE TIME

Page #11 25.    With respect to the phylogeny shown above, which of the following statements is  TRUE : a) Species F, G, H, I, and J form a  polyphyletic  group. b) Species A, B, C, D, and E form a  paraphyletic  group. c) Species A, B, I and J form a  monophyletic  group. d) Species F, G, and H form a  monophyletic  group derived from the same common  ancestor. e)   Species C, D, and E form a monophyletic group. 26.  In the phylogeny shown above, what is the  fewest  number of speciation events that could  have given rise to the clade that includes species A, B, C, D, and E? a) 4 b) 6 c) 8 d) 3 e) 11 0 2 4 MILLIONS OF  YEARS BEFORE PRESENT A B C D E F G H I J

Page #13 31.  Speciation…  a) always takes tens of millions of years.  b) is a process by which populations of one species diverge genetically and  produce two reproductively isolated lineages.  c) can only occur when species are geographically separated. d) must pass through a stage where there is interspecific hybridization. e) is completed only when two different species can freely interbreed. 32. Which of the following is  NOT  an example of a reproductive isolating mechanism?  a) species-specific courtship rituals  b) Hardy-Weinberg equilibrium c) gamete recognition d) hybrid breakdown e) all of the above are isolating mechanisms  QUESTIONS 33-37 REFER TO THE FOLLOWING SCENARIO : The Perdido Archipelago is a group of 10 islands, somewhere in the middle of the tropical  Pacific Ocean.  A species of laughing gull (a marine bird) exists in populations of about 1000 on  each of the islands.  There are two color morphs, a melanic (black) form and a white form. The  gulls breed once a year.  Every breeding season, 500 individuals disperse from each population to other islands in the archipelago and breed with residents when they arrive at their homes.   Each of these 500 individuals is replaced by migrants from other islands.   33.  Which of the following statements is true? a) Inbreeding should lead to strong intersexual selection. b) Gene flow is sufficiently high to offset the effects of genetic drift in this  example. c) The populations on each island are likely to diverge into new species over time. d) Genetic drift will very likely to cause the extinction of some island populations  because of the increase in frequency of deleterious alleles. e) All of the above are true.

Page #14 34.  Feather color in these gulls is due to variation at the M-locus.  Black-colored birds are either MM  or  Mm ; white birds are  mm .   On each of the islands, assume that the gull population  contains approximately 190 black-colored (melanic) individuals and 810 white individuals.  Assuming Hardy-Weinberg equilibrium , what is the frequency of the  M -allele in each  population? a) 0.81 b) 0.19 c) 0.90 d) 0.10 e) 0.44 35.  During a storm, two white male and two white female gulls are blown 1000 kilometers to an  isolated island (Survivor Island) previously uninhabited by laughing gulls.  They reproduce and  found a new population.  These gulls cannot disperse back to the source populations in the  Perdido Archipelago.  And, for many centuries, there is no additional migration from Perdido  Archipelago populations to the population on Survivor Island. This newly established population has radically different color frequencies than the  source population.  This is most likely due to… a) mutation. b) disruptive selection. c) inbreeding. d) sexual selection. e) founder effects. 36.  2000 years after the Survivor Island population was established, its members evolved  mating displays that differ from those of the parent population.  When a television producer from the Nature Channel introduces gulls from the original Perdido Archipelago population to the  Survivor Island population, the two kinds of gulls find each other’s mating behavior repellant.   What type of reproductive isolating mechanism keeps the two populations of gulls from  interbreeding? a) Vicariance b) Mechanical isolation c) Temporal isolation d) Behavioral isolation e) Hybrid sterility

Page #16 39.  Why do most evolutionary biologists agree that allopatric speciation is common, but  sympatric speciation is rarer? a) Because reproductive isolation CANNOT evolve in sympatry. b) Because sympatric species cannot occupy separate niches. c) Because there is no extrinsic barrier to gene flow in sympatry. d) Because inbreeding is too common in sympatry and populations go extinct. e) Because disruptive selection can only act on allopatric populations. 40.  The main problem with understanding how genes responsible for reproductive isolation  could evolve is… a) such genes would reduce the fitness of an individual that carries them. b) such genes would rapidly spread due to sexual selection. c) genetic drift would immediately eliminate them from a population. d) hybrids carrying these genes would be competitively superior to parental genotypes. e) none of the above.

Page #17 PART II : Short answers and fill-ins (30 points TOTAL).   FOR ALL OF THE SHORT ANSWERS  & FILL-INS, A FEW WORDS OR A BRIEF SENTENCE WILL MORE THAN ADEQUATELY  ANSWER THE QUESTION. 1.  As a result of road building, a formerly contiguous patch of tropical rain forest is now  subdivided into smaller patches.  The charismatic 8-striped purple newt lives in the forest, where it has long been among the most abundant species.  The newt moves slowly and so cannot  cross extensive areas of open ground that lack forest cover (e.g., a road) because it will dry out  and die.  Conservation biologists are interested in understanding the effect of all this road  building on the newt, and have enlisted your services as a biological consultant.  For the  following list, state whether each would increase or decrease as a result of the road building,  then briefly give a specific justification for your answer ( no more than one sentence! ). [2 pts.  each; 14 pts. TOTAL] [For each part, correctly identifying increase or decrease earns 1 point, and a proper  justification earns 1 point] A. Risk of local newt extinction Increase.    Small, isolated populations are at greater risk of extinction. [Also acceptable to say some populations will decline due to lack of immigration] B.  Levels of gene flow between patches of forest Decrease .   The roads prevent migration of individuals between patches.  C.  Potential for genetic drift to affect allelic frequencies Increase. Populations are smaller. [Full credit is also earned if answered: no change, because the newt is common  populations are still very large and genetic drift will be minimal] D.  Likelihood of a disease sweeping through the population and causing catastrophic  mortality throughout the  entire region Decrease.    Outbreaks will not spread between patches because there is no migration between  patches  [Also acceptable: no infected individuals from one patch will contact susceptible  individuals in another patch]

Page #19 E.  The ability of the species to re-colonize a patch after a forest fire Decrease.   Dispersal is restricted by the roads, preventing recolonization [Also acceptable: immigration is decreased, the roads prevent newts from colonizing  burned areas] F.  With climate change, the eastern half of the newt’s range is predicted to become warmer  and drier, the probability that newts could become locally adapted to the increasingly  warmer and drier conditions predicted to occur in the Western portion of its range as a result of climate change Increase.    Local adaptation will be easier because roads restrict gene flow. [Also acceptable: Decrease because of the increased probability of exinction of  populations (part A) or because genetic diversity will be smaller in small populations] G.  If you wanted to reduce these impacts of roads, but still build the roads, what would be  the most effective action to take? Build tunnels under the road [Also full credit for describing any sort of corridor or scheme (physically moving  individuals] that allows newts to move across roads without drying out or getting run  over by cars. ____________________________________________________________________________ _

Page #20 2.  In Australia, when red-bellied black snakes first encountered cane toads, most of the snakes  were highly susceptible to the cane toad toxin, and died soon after eating them.  The graph  shown below compares susceptibility to toad toxin of individual snakes, from two populations,  one never exposed to cane toads (TOAD NA Ï VE), the other having been exposed to cane toads for 50 years (TOAD EXPOSED). [2 pts. for each correct answer; 12 pts. TOTAL] You suspect that natural selection has caused the changes shown in the graph.  We know that  snakes reproduce, meeting the first condition for natural selection to occur.   What are the  additional 3 key conditions that must be met in the snake population in order for natural  selection to have occurred?  Based on the information in this graph, is there evidence  that each of these conditions is met?  If so, how is each met?  If not, what kind of  evidence would convince you? TOAD  EXPOSED TOAD  NAIVE Low High SUSCEPTIBILITY TO  TOAD TOXIN Low