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ordnen) 1 Vielfalt Organisationsstufen Entwicklung Evolutionsgedanken Evolution Bedeutung der biologischen Vielfalt: Überlebensprinzip der Natur kreatives Potential, um mit Veränderungen fertig zu werden je vielfältiger die Arten und Lebensgemeinschaften, desto größer die Chance, dass Individuen da sind, die mit veränderten Bedingungen zurecht kommen Bringe die Organisationsstufen in die richtige Reihenfolge und notiere diese zwei Beispiele im Heft: Reich Stamm Klasse Ordnung Familie Gattung Art Lösung: Reich: Stamm: Klasse: Ordnung: Familie: Gattung: Art: Felis sylvestris (Wildkatze) Raubtiere Wirbeltiere Säugetiere Katze (Felis) Katzen Tiere Tiere Wirbeltiere Säugetiere Raubtiere Katzen Katze Felis sylvestris Tiere Paarhufer Reh (Capreolus capreolus Wirbeltiere Geweihträger Säugetiere Rehe Paarhufer Geweihträger Rehe Reh (Capreolus capreolu 製 33 Fundamentale Fragen der Evolution: Wie entstand die gewaltige Formenfülle? Warum gibt es so viele Lebewesen auf der Erde? - Veränderungen der Arten im Laufe der Zeit: Evolution Art: Canis lupus (Wolf) Gattung: Canis (Hunde) Familie: Canidae (Hundeartige) Die Evolutionsforschung befasst sich mit... den Ursachen und Gesetzmäßigkeiten des Evolutionsvorgangs der Verwandtschaft von Lebewesen der Beschreibung der Abstammungsverhältnisse Ordnung: Carnivora (Raubtiere) Klasse: Mammalia (Säugetiere) Stamm: Chordata (Chordatiere) Das älteste Ordnungsschema stammt von Aristoteles (384-322 v.Chr.) Stufenleiter des Lebens (scala naturae) ...(Mineralien - Pflanzen - Muscheln und Schnecken - Würmer und Insekten - Krebse und Kopffüßer - Fische, Amphibien und Reptilien - Säugetiere und Vögel - Mensch) jede Lebensform mit festem Platz jede Art von Gott geschaffen, an ihren Platz gesetzt und unveränderlich (Art- konstanz) Reich: Animalia (Tiere) - Anpassung an wechselnde Umgebungsbedingungen - genetische Veränderungen durch Mutation und Rekombination es überlebt die Form, die am besten an die vorherrschenden Verhältnisse angepasst ist 2 Darwin vs. Lamarck Darwin Beobachtung: Kampf um lebensnotwendige Ressourcen Schlussfolgerung: - Lebewesen konkurrieren um Zugang zu knappen Ressourcen -> Kampf ums Da- sein - jedes Individuum ist einzigartig; Unter- schiede sind erblich - Individuen passen sich den Umweltbe- dingungen an => natürliche Selektion Abb. Organismen bringen i.d.R. mehr Nach- kommen hervor, als zur Erhaltung ihrer eigenen Art erforderlich wäre. Die Unterschiede zwischen den Individu- en derselben Art treten zufällig und un- abhängig von der Beschaffenheit der je- weiligen Umwelt, d.h. ungerichtet auf. Die Individuen derselben Art sind i.d.R. nie völlig gleich. An die jeweilige Umwelt am besten an- gepasste Individuen überleben häufiger und haben daher mehr Nachkommen. Lamarck Beobachtung: schrittweise Zunahme der Komplexität -> fossile Muscheln Annahme: alle Lebewesen besitzen inneren Trieb Schlussfolgerung: - in Entwicklungsphase verursacht eine häufige Nutzung eines Organs die Stär- kung und Verbesserung diese; wenig Nutzung das Gegenteil - alle Veränderungen, die zur Anpassung vorgenommen werden, werden an Nach- kommen vererbt Abb. Eine Wandlung der Arten ist ihr innerer Drang nach Veränderung. Ständiger Gebrauch von Organen führt in kleinen Schritten über viele Generationen hinweg zu ihrer Verstärkung. Ständiger Nichtgebrauch hat eine zu- nehmende Rückbildung der entspre- chenden Organe zur Folge. Durch Gebrauch und Nichtgebrauch er- worbene Merkmale werden vererbt. Organismen wandeln sich im Verlauf langer Zeiträume. Die Veränderung der Arten geschieht in sehr kleinen Schritten. Folge der Veränderung der Arten ist eine bessere Anpassung an die jeweilige Umwelt. 3 Evolutionsgedanke Evolutionstheorie Evolutionsfaktoren Ursachen der Variation Aktualitätsprinzip: ,,Klimamodelle, Frühwarnsysteme oder die Vorhersage ökologischer Folgen sind nur möglich, wenn wir davon ausgehen, dass die Gesetze, nach denen die Veränderun- gen in der Natur erfolgen werden, die gleichen sind, die auch heute gelten." -> Um zu vernünftigen Aussagen für Vorhersagen oder auch Erklärungen in Bezug auf die Vergangenheit zu kommen, müssen wir die Gesetze kennen, nach denen die Veränderungen abgelaufen sind bzw. ablaufen werden. Hypothese: Die Arten gelangten zufällig auf verschiedene Inseln des Archipels. Wäh- rend sie auf den Kontinenten ausgestorben sind, haben sie auf Galapagos überlebt. => Es ist nicht besonders wahrscheinlich, dass mehrere ähnliche (nahe verwandte) Arten auf die Inseln verschlagen wurden und alle auf dem Festland ausgestorben sind. Wenn die Hypothese zuträfe, dann sollten die auf dem Kontinent ausgestorbe- nen Finken noch als Fossilien zu finden sein. Der Zeitraum, in dem die Evolution abläuft, ist für menschliches Ermessen so riesig, dass wir die Ergebnisse von Experimenten üblicherweise nicht beobachten könnten. 1. Keine Konstanz der Arten, sondern Veränderung und Abwandlung von Arten. 2. Die Veränderungen laufen allmählich ab. 3. Die heute lebenden Tier- und Pflanzenarten gingen aus anderen Arten hervor. 4. Alle Lebewesen haben einen gemeinsamen Ursprung, sie sind miteinander ver- wandt. Die Grundzüge von Darwins Selektionstheorie wurden durch viele Fakten bestätigt, ins- besondere aus der Genetik und Populationsbiologie. -> Sie wurde zur synthetischen Theorie der Evolution erweitert. Motoren der Evolution: Variation (Mutation und Rekombination) Cytologie Biochemie Selektion (biotische und abiotische Selek- tionsfaktoren) Gendrift (Gründereffekt, Flaschenhalsef- fekt) neue Phänotypen entstehen innerhalb ei- ner Population Art kann sich allmählich verändern Genetik Ökologie Tier- und Pflanzengeografie Anatomie Selektionstheorie Synthetische Theorie der Evolution Physiologie Parasitologie Immunologie Populationsgenetik Paläontologie Embryologie Verhaltensbiologie 1 Verknüpfung der Wissenschaftsgebiete zur Synthetischen Theorie Mutation -> vererbbare Veränderung der Nucleotidsequenz der DNA oder ganzer Chromoso- men → neue genetische Information → Erweiterung des Genpools → Erhöhung der ge- netischen Variation Rekombination -> Neukombination von Allelen bei der geschlechtlichen Fortpflanzung [Modifikation (von Umwelteinflüssen geprägte Unterschiede -> nicht erbliche Ver- änderung im Phänotyp; Bsp. auch: Sonnen- und Schattenblatt; Modifikationen kön- nen nicht weitergegeben werden (Lamarckismus!)] + Begriffe Selektion & Darwin Selektionsfaktoren Selektionsformen Population: Gruppe von Individuen einer Art eines Biotops (=Lebensraum) Genpool: die Gesamtheit der Gene Allele: Gene eines Merkmals, die für eine unterschiedliche Ausprägung dieses Merkmals stehen (z. B.: Erbanalage für Erbsenfarbe) Meiose: Rekombination der Gene; Mitose: identische Kopie Darwin hatte keinen Beleg für das tatsächliche Stattfinden der natürlichen Selektion ausschließlich aus logischen Argumenten Individuen, die wegen erblicher Eigenschaften besser an herrschende Umweltein- flüsse angepasst sind, haben bessere Überlebenschancen -> mehr überlebende Nachkommen daher: Rückgang der einen und Zunahme der anderen Art Selektionsfaktoren Die natürliche Auslese (Selektion) setzt am Phänotyp des Individuums, also an seinen Merkmalen an. Der Selektion unterliegen damit nur solche Gene, die sich ausprägen. abiotische Selektion: Temperatur, Wind, Boden, Wasser, Salzgehalt; Licht usw. Bsp. Selektionsfaktor Wind: Flugunfähige Insekten der Kerguelen-Inseln; Selektionsfaktor Wasser und Temperatur: Dickblattgewächse (Kakteen, Euphorbien) biotische Selektion: - Zwischenartliche Selektion (interspezifische S.): Konkurrenz, Feinde, Parasiten (Bsp. Sichelzellen-Anämie), Tarn-, Warn- und Schutztrachten O Mimese Nachahmung von Gegenständen durch Organismen zur Tarnung als Folge der Selektion; Bsp. Spannerraupen und Stabheuschrecken - Nach- ahmung von Zweigen, Wandelndes Blatt - Nachahmung von Blättern Mimikry = Nachahmung eines anderen, wehrhaften oder giftigen Tieres zur Täuschung oder Abschreckung von Fressfeinden; Bsp. Schwebfliegen O Coevolution = Wechselseitige Einflussnahme der evolutiven Veränderungen von Arten, die untereinander in intensiven ökologischen Beziehungen stehen - Innerartliche Selektion (intraspezifische S.): Konkurrenz um Nahrung, Brutreviere, Territorium, Geschlechtspartner (Sexuelle Selektion: geschlechtliche Zuchtwahl; unterschiedliche Aussehen von Männchen und Weibchen: Sexualdimorphismus) künstliche Selektion: künstliche Zuchtwahl; nur Lebewesen mit den gewünschten Merkmalen werden weitergezüchtet viele Generationen später phänotypische Variation Merkmal nachteilig vor der Selektion nach der Selektion = 2 Häufigkeit der individuen viele Generationen später phänotypische Variation Merkmal nachteilig vor der Selektion nach der Selektion Häufigkeit der Ind Häufigkeit der individuen viele Generationen später phänotypische Variation Merkmal nachteilig vor der Selektion nach der Selektion 1 - gleichbleibende Bedingungen -> Häufigkeit des Schnabels verändert sich nicht - geringe reproduktive Fitness => stabilisierende Selektion - Mutationen für eine veränderte Schnabelform mit negativer Wirkung -> weniger Nachkommen - kräftige Schnäbel von Vorteil bei veränderter Umweltbedingungen (hartschalige Samen) - hohe reproduktive Fitness + viele Individuen, mit kräftigem Schnabel => transformierende Selektion 3 - Tiere mit kleinem / großem Schna- bel erfolgreicher - alle anderen geringere reprodukti- ve Fitness => aufspaltende oder disruptive Selektion LO 5