Evolution Abitur GK

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Gesamtheit aller Individuen einer Art, infolge der sozialen Interaktionen der Individuen kommt es zu einer ständigen Vermischung des Erbguts Genpool: Sesamtheit der Gene aller Individuen einer Population Mutation: spontan entstandene oder künstlich erzeugte, dauerhafte Veränderung des genetischen Materials. einer Zelle Rekombination: Neuvertailung von DNA während der Meiose, dabei werden bereits vorhandene Allele hen miteinander kombiniert Ausgangspunk = untatio, sie liefert versch. genetisches Material (Gene). natürliche Selektion: bedeutet, das nicht alle Nachkommen einer generation überleben und selbst Nachkommen zeugen. Die wahrscheinlichkeit sich fortpflanzen zu Lönnen wird davon beeinflusst wie gut die Merkmale des einzelnen Individums sind. : sich Isolation Individuen, Populationen einer Art können. nicht mehr fortpflanzen, da sie von einander 2.B. geogrp- isch isoliert sind. Gendrift zufällige veranderung der gene einer Population: Flaschenhals effekt etc... : synthetsche theme der evolution Die wichtigsten Ursachen für die Entstehung neuer Arten Sind dee Evolutionsfaktoren: •Metation → Rekombination selektion •Isdation · Gendriet genelift Flaschenhalseffelit: •durch katastrophe : Großteil einer Population verrichtet und auf Basis weniger überlebender wird eine neue Population gegründet wenige Individuen die nach katastrophe zufällig überleben präsentieren kleinen Teil der genetischen Vielfalt ↳ Folgen können sein: durch Monghulter schneller Anfällig für krankheiten, durch Inzucht verschlechtern. sich Gene Population die betroffen ist kann schnell weiter schrumpfen oder Aussterben Ausgangs- population Ereignis Gründereggeht: selbe wirkung: nur ist die Ursprungspopulation nicht ausgestorben kleiner nicht repräsentativer Teil einer Population der eine neue Population gründet besiedlung newer lebensraume Z.B. neue überlebende Population. Population ursprungs population und-Gebiet neues verbreitungsgebiet sebulionsarten 1. GERICHTETE SELEKTION alle Individuen die einen Vorteil haben (2.B. bei der Nahrungssuche) überleben →nach Anderung der Umwelt: Population verändert sich in eine ander Richtung Z. DIS TRUPTIVE SELEKTION → Individuen mit extremen durchschnittliche Merumale sind (2. B. sehr großer 0. sehr kleiner Schnabel) Merlimalen sind im Vorteil, benachteiligt 3. STABILISIERENDE SELEKTION →durchschnittliche Nerkmale von Individuen sehen sich durch haben höhere überlebens- chancen biogjisher artbegiff Die Artbildung beschreibt die Entstehung von neven biologischen Arten. Die Artbildung ist eine der wichtigsten Folgen der Evolution und ein bedeutender Bestandteil der Evolutionstheorie. BIOLOGISCHER AB: Als Art wird eine Gruppe von Individuen bezeichnet, die sich potentiell kreuzen können und somit eine Fortpflanzungs- gemeinschaft bilden. Sie sind reproduktiv isoliert und erzeugen fertile Nachkommen. ↳ nach Fortflanzung definiert MORPHOLOGISCHER AB.: Fine Art wird in der Gemeinsamkeit von Merkmalen gruppiert. Diese sind meist im Aussehen bereits sichtbar, wie z. B. in der Gestalt und Aufbau von Organismen. ↳ nach außerer (Farbung Stimmen etc.) Erscheinung definiert repetiirive isolation Der biologische Artbegriff besagt → Individuen gehören zu einer Art wenn sie sich miteinander fortpflanzen können und fortpflanzungs- fähige Nachfahren gebären können. + auch müssen diese Arten von anderen Arten reproduktiv isoliert sen (konnen keine fertilen Nachkommen zeugen) BARRIEREN Prazygotische Barrieren (vor Berfuchtung) •Habitatisdation Verhaltensisolation . . Zeitliche Isolation Mechanische Isolation Gametische Isolation →im selben Biotop aber an versch. Orten. unterschiedliche Paarungssignale, nicht von anderen unterschiedliche Fortpflanzungszeitpunkte. → Geschlechtsorgane passen nicht zusam. keine Zygote kann aus Spermium + Eizelle gebildet werden Postzy gotische Barrieren: (nach Befruchtung) Hybrid sterblichkeit → Tod des Embryos oder tod nach Geburt •Hybridstevillität → wenn lebendig, dann unfähig zur Fortpflanzung Hybridzusammenbruch → teilweise fertil, jedoch anderes Parungsverhaten schwere Partnersuche reproduktive Isdation verschiedene Barrieven, nach und vor Befruchtung biologischer Artbegriff allepatische sympische astouding ALLOPATRISCHE ISOLATION -Auftrennung von Populationen durch physikalische Barrieren. · geografische Barrieten bewirken eine Allopatrische Artbildung Gebirge Gewässer Bildung durch: Kontinentalverschiebung Anstieg bzw. Senkung des Meeresspiegels - Vorstoß bzw. Rückzug von Gletschern Andere Klimaveränderungen Teilpopulation A Trockenes Land → nach Aufspaltung = Populationen entwickeln sich verschieden Camis Berg Seperation Teilpopulation B Unterschiedliche Entwicklungen durch: -verschiedene Umwelt bedingungen. -Sendrigt (Flaschenhals - Grundereffekt) ENTSTEHUNG NEVER ARTEN: • Mutation/Rekombination : Teilpop. A ✓unterart VA A seperation (z. B. durch Berg, etc.) Art A unterscheiden sich morphologisch (außeres) aber können. zsm. fortpflanzen Teilpop. B genetische ↓ Isolation können sich nicht mehr miteinander Fortpflanzen Inseln unterart B Meer Beispiel: Galapagos-Inseln Finken -geografische Barriere = Meer zuischen Inseln. -durch unterschiedliche Umweltbedingungen auf den. Inseln haben sich die Arten unterschiedlich entwickelt -newe Arten haben sich entwickelt Art B SYMPATRISCHE ARTBILDUNG -erfolgt ofine physikalische Barrieren -nur unter besonderen Umständen, eher selten in d. Natur - entsteht durch reproduktive Isolation (wie allopathische Artb.) 1. Polyploidie - vervielfachung eines Chromosomensatzes eines Individums infolge einer Mutation -oft bei höheren Pflanzen reproduktive Isolation unterschiedliche Chromosomen kann innerhalb von nur 2. Generationen zur vollständigen reproduktiven Isolation führen! großer Mund 2. Distrubtive selektion (aufspaltende selection ) →dadurch das Individuen mit besonders außergewöhnlichen. 00 Merkmalen sich durchsetzen. bilden sich zwei verschiedene Arten da sie so leben wie es sich am besten für sie eignet. kleiner Mund reproduktive Isolation neve Arten können keine Fortpflanzungsfähigen. Art A Nachkommen produzieren: Art B Chromose verteilen sich während meiose ungleichmäßig ! Bsp.: verschiedene Nahrungsgewohnheiten ana- hypetiesiemy als bener for evelihen baw. als Nachweis für verwandtschaftliche Nähe von Arten. → dikhter verglich der DNA durch die DNA-Hybridisierung dient dazu den Verwandtschaftsgrad zweier Arten festzustellen und somit auch eine Möglichkeit die Evolution nachzuweisen ABLAUF verfahren Stellt fest wie gut sich die DNA Einzelstränge von verschiedenen Arten zu einem DNA -Doppelstrang =sogennante Hyprid-DNA verschmelzen C ART:A S GT • dabei brechen die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den komplementaren Basen TA ART B 19 2 V VQV- Schmelzen wasserstoffbrücken brechen DNA-Einzelstränge trennen sich (von einer Art) • anschließend werden die Einzelstränge der beiden Arten vermischt →in der Abkühlungsphase paaren sich die beiden Einzelstränge der versch. Arten -die DNA-Einzelstränge verbinden sich durch zueinander passende Basen je mehr die Nucleotidsequenz der DNA der beiden Arten übereinstimmt deste mehr sind die Arten miteinander verwandt da mehr Komplementare Basenpaare durch Wasserstoff- brichenbindungen gebildet werden können * A Art Mensch Schimpanse 1,6 – Bonobo 1,6 Gorilla 2,3 Orang-Utan 3,6 Siamang Gibbon 4,7 4,8 C Mensch Art A 0,7 2,2 3,6 5.1 4,8 G 1 9 Ɔ V ·chie Basen lösen sich , wenn die Temperatur Steigt: die Temperatur wird zum trennen der DUA- Einzelstrange benuat: →je hoher die Temperatur sein muss damit dhe Wasserstofsbrüchenbindungen sich trennen desto mehr ist eine Art miteinander verwandt →bei geringer Schmelz temperatur = heine enge Verwandtschaft C GT 288594 Art A Art B A M4 Genetische Distanz zwischen verschiedenen Primaten Die Werte beruhen auf einer DNA-Hybridisierung. Angegeben ist jeweils die Schmelzpunktabsenkung [K]. Schimpanse Bonobo Gorilla 2, 3.6 4,2 5,0 3. 4.5 4.8 Art B 4,9 4,7 V Orang-Utan Siamang 2,0 Basen paaren sich wieder: Gibbon je mehr die Nucleotidsequenz der beiden Arten übereinstimmt desto mehr sind dhe Arten miteinander verwandt damit Bindung bricht nah verwandt damit Bindung bricht nicht nah verwandt Gendrift Jeden Sommer bevölkern über 100000 Nördliche See-Elefanten die kalifornische Küste. Molekulargenetische Untersuchungen zeigten, dass die DNA aller Individuen extrem ähnlich ist. In der Geschichte der Nördlichen See-Elefanten findet sich dafür eine Erklärung: Im 19. Jahrhundert standen sie kurz vor der Ausrottung durch den Menschen. Zeitweise sollen nur noch 20 Individuen der Art gelebt haben. Nachdem sie 1922 unter Schutz gestellt worden waren, vermehrten sich die Überlebenden. Die Population nahm zahlenmäßig zwar stark zu, aber durch die Ausrottung des größten Teils der ursprünglichen Population waren viele Allele verloren gegangen und infolgedessen war die genetische Variabilität der neuen Population nun sehr gering. Derartig zufällige Veränderungen der Allelfrequenzen im Genpool einer Population bezeichnet man als Gendrift. Der besondere Fall, dass durch eine 1 Katastrophe der Großteil einer Population vernichtet wird und wenige Überlebende die Basis einer neuen Population bilden, wird Flaschenhalseffekt genannt. Die wenigen Individuen, die der Katastrophe zufällig entgehen, repräsentieren oft nur einen winzigen Teil der ursprünglichen genetischen Vielfalt. Eine solche genetische Verarmung kann für die verbleibende Restpopulation schwerwiegende Folgen haben: Wie bei einer Monokultur ist die Anfälligkeit gegenüber Infektionskrankheiten größer und durch Inzucht können ursprünglich seltene schädliche rezessive Gene homozygot werden. Eine Population, die durch einen Flaschenhals gegangen ist, kann auf diese Weise schnell weiterschrumpfen und endgültig aussterben. B neues neue Population 00 ursprüngliches Verbreitungsgebiet Verbreitungsgebiet Ursprungspopulation Jees Ausgangs- population Flaschenhals- ereignis überlebende Population dieselbe Prinzipiell Wirkung wie der Flaschenhalseffekt hat der sogenannte Gründereffekt - nur hierbei wird die Ursprungspopulation nicht vernichtet. Im Fall des Gründereffekts ist es ein kleiner, nicht repräsentativer Teil einer Population, der eine neue Population gründet. Bei der Besiedlung neuer Lebensräume, die wie die Galapagos-Inseln schwer zu erreichen sind, hat der Gründereffekt eine wichtige Rolle gespielt. Aufgabe: Erklären Sie die Unterschiede zwischen Flaschenhals- und Gründereffekt. V O Aufgabe gendrift Arbeitsblatt Unterschiede zwischen Flaschenhals - und Grandereffelit: Beide Effekte führen zu einer veringerten genetischen vielfalt innerhalb einer Population. Wenn im Fall einer Catastrophe ein Großteil der Population austirbt und auf der Basis der wenigen überlebenden eine neue Population gegründet wird nennt man dies den Flaschenhaleeht. Doch die wenigen über- lebenden der Population, repräsentieren oft nur einen geringen teil der ursprünglichen' Genetisden vielfalt. Das kann schwere Fogen haben da durch che new entstandere Monokultur die Anfälligkeit für Ingelitions- Krankheiten höher 187. Daher sterben Populationen die vom Flaschenhals effult Betroffen waren sind oft entguling aus. Der Grinderesfalt, furlitioniert nach dem selbera Pirineup population durch eine plötzliche jedoch liest hier keine minderung Katastrophe ver. Hier gründet ein kleiner, nicht repräsentativer, Teil einer population, eine neue Population an einem anderen out. AUFGABEN Artbildung bei Salamandern In Oregon und Kalifornien findet man verschiedene Salamander-Populati- onen, die sich in ihrer Färbung unter- scheiden. In Kalifornien leben sie so- wohl in den Küstenregionen als auch im Binnenland. Getrennt werden bei- de durch das Sacramento und San Joaquin Valley. Nahezu sämtliche Po- pulationen sind durch Mischformen verbunden. Die genetischen Unter- schiede zwischen Küsten- und Bin- nenlandform verstärken sich in süd- licher Richtung. Dort, wo sich die Areale der Küstenformen Monterey und der Binnenform des groß gefleck- ten Salamanders überlappen, erfolgt keine Hybridisierung. a) Analysieren Sie die evolutionäre Entwicklung der verschiedenen Salamander-Populationen. b) Erklären Sie den systematischen Status der verschiedenen Populatio- nen zueinander. Küsten-Populationen: gelbäugiger Salamander Monterey-Salamander N Population von Oregon Oregon-Salamander Valley Sacramento Valley San Joaquin S Binnenland-Populationen: Sierra Nevada- Salamander keine Hybridisierung. Mojave-Wüste Daten fehlen; genetische Analysen zeigen enge Beziehung zwischen gelb- und groß gefleckten Populationen gelb gefleckter Salamander groß gefleckter Salamander 自 Artbildung bei Salamandern a) Beschreiben Sie die 6 verschiedenen Salamanderpopulationen. b) Erläutern Sie die Entwicklung der verschiedenen Salamander. Verwenden sie dazu die Evolutionsfaktoren (Mutation, Rekombination, Selektion, Isolation und Gendrift) und berücksichtigen Sie den systematischen Status der verschiedenen Salamander-Populationen zueinander. Aufgabe a) Die sechs verschiedenen Salamanderpopulationen in Oregon und Kalifornien unterscheiden sich in ihren Farbungen. Die in Kalifornien lebenden Salamander unter- scheidet man zwischen denen im Binnenland und denen in den Küsten regionen. Sie sind durch che San Sacramento valley und San Joaquin L Salamander in Oregen hellbraunen Körper Valley getrennt. Hierbei ist winged my das die. einch brawnen bis haben und einen Die zule Kirstensala- mander Populationen, der gelbausise-! und Monterey - geflechten Schwanz. einheitliche Forbe einer lot braun und der andere rot. Augallig ist hierbei das die Salamander die im Binnenland leben alle gefleckt sind. Auch fällt auf dasink Farbe hin zum Suden Kaliforniens immer dunkler wird, während der oregon-Salamandar im Norden, ein helles brown hat, hat der am südlichsten lebende Salamander, der geflechte Salamander, eine schwarze Farbe mit gelben Flecken. groß Außerdem ist afällig, das je weiter die Populationen in innentand leben, deste mehr Flecken haben sie. Erstaunlicherweise haben die Populationen die mehr in Richtung Süden teben gelbe Fleckem, während die populationen die lim Norden leben gelbe haben!. Aufgabe b) Der Ausgangspunkt ist die Mutation. Diese liefert verändertes genetisches Mcdterial. Über die Rekombination werden die gene dann auf unter - schiedliche weise kombiniert. In dem Fall der Salamander erfolgte eine Rekombination 2.B. bei dem. Oregon - Salamander der einen einfarbigen Körper hat aber einen rotgefleckten schwarz. Es entstehen also hier neue Genotypen und Phänotypen, und die mutation und Releombination erzeugen eine gene- bisele vielfalt. Die selektion gibt der Evolution nun die Richtung vor dhen diese orientiert sich an der Anpassungsfähigkeit der Phänotypen an die Umwelt be Salamander mit Flecken wurden -n einer selektion unterzogen und konnten am besten i'm Binnenland überleben, da sie sich dank ihrer Flecken am besten an ihre Umgebung. und dessen Bedingungen anpassen könnten. (Aufgabe b) populationes Genauso wie die Salamander in den kusten- Regionen, die auch einer selektion unterzogen wurden und wo new die einfarbingen. Salamander überleben konnten und sich da- her auch eatpflanzten. Außerdem hat hier eine Isolation stattgefunden wodurch sich neue Arten gebildet haben, da- durch das sie von einem Gebirge in Teilpopu- Tationen unterteilt wurden. wodurch die Salamander auf der anderen Seite des Gebirges zu einer neuen teil population geworden sind. Es handelt sich in diesem Fall also um eine geografische Sehektion. Der sendingt sorgt für eine zufällige veranderung der Allelhäufigkeit im fenpool. Ein Sendrift sorgt für die Verringerung der genetischen Helfalt und taucht in den Varienten vorn Flaschenhalseffalt und Sninder effant Aug. Bei den Sandmander liegt der Sninderessert vor, da die Salamander mit einem kleinen nicht repräsentativen Teil der Population eine neue Population an einem anderen Orf gegründet haben. Das hann man darah. erkennen das, wahrscheinlich, einige der Oregan-Salamander in verschiedene gebiete aus - gewandert sind nach Kalifornienen. Hier haben sich dann Teilpopulationen gebildet die eins der Merkmale des Oregan Salamanders übernommen haben. Manche sind einfarbig und andere komplett gefleckt.