Evolution

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Art zuordnen, da sehr ähnlich unterschiedlicher Balzgesang verhindert sexuelle Fortpflanzung und damit auch die Produktion von fertilen Nachkommen unterschiedliche Arten Definition Evolution (lat. evolvere → s. entwickeln), unter Evolution versteht man das Phänomen, dass sich Organismen im Laufe der Zeit verändern. . . ist ein andauernder/langer Prozess, der sich über mehrere Generationen zieht, bedeutet Veränderung des Genpools (= Gesamtheit des genetischen Materials einer Art), i.d.R. hin zu den Merkmalen, die sich als vorteilhaft erweisen Carl von Linné (1707-1778) ● fasste als erster Pflanzen und Tieren aufgrund von sichtbaren Merkmalen in Gruppen → morpholog. Artbegriff führte die binären Nomenklatur ein o eindeutige Kennzeichnung jeder Art durch einen Gattungs- & Artnamen international einheitlich und bis heute gültig ● ● ● läuft ziel- und planlos ab (Mutationen sind zufällig) führt nicht immer zu höherer Komplexität führt zur Entstehung von neuen ,,Varianten", die selektiert werden: die Fortpflanzungsrate = Maß für Erfolg der neuen ,,Variante" O ging von Konstanz der Arten aus Georges de Cuvier (1769-1832) Begründer der Paläontologie ● Ging von der Artenkonstanz aus LINNE DOOA ENTWICKLUNG DES EVOLUTIONSGEDANKEN 0 CUVIER t BOOA 3 Entstehung des Evolutionsgedankens BOOA □ LAMARCK O O DARWIN DOO O erschaffene Art tausgestorbene Art 〇 + * D DO * Urzeugung konstante Art veränderte Art Artaufspaltung →Art en, die ausgerottet Adaptive Radiation- Eine besondere Form der Artbildung Unter adaptiver Radiation versteht man die Entstehung vieler neuer Arten (stark spezialisiert) aus einer Ursprungs/Stammart (weniger spezialisiert) durch Besetzung neuer ökologischer Nischen und durch geographischer Isolation innerhalb eines relativ kurzen Zeitraums Voraussetzungen, die gegeben sein müssen, damit adaptive Radiation stattfinden kann: Keine interspezifische Konkurrenz und keine Fressfeinde Freie ökologische Nischen Adaptive Radiation am Beispiel der Darwinfinken Best. Anzahl von Individuen einer Stammart wurde z. B. durch Sturm vom Festland auf Galapagos- Archipel "geweht" → starke Vermehrung in Folgegenerationen →intraspezifische Konkurrenz steigt → damit Selektionsdruck auf Individuen nimmt zu → ein Teil der Individuen besiedelt benachbarte Inseln Mutation + Rekombination → Genfluss unterbunden führt zur Entstehung neuer Arten (= allopatrisch) → Individuen mit bst. Merkmalen können im Ursprungsgebiet neue Nahrungsquellen erschließen und neue ökologische Nischen besetzen → genetische Information mit vorteilhaftem Merkmal wird verstärkt weitergegeben → Mutation + Rekombination finden weiter hin statt → führt zur Entstehung neuer Arten (= sympatrisch) Gendrift a b - Ausgangspopulation Evolutionsfaktoren Flaschenhalseffekt Gründereffekt Evolution und damit die Entstehung der Artenvielfalt wird ermöglicht durch verschiedene Faktoren: Mutation und Rekombination →zufällige Ereignisse Selektion →gerichteter Vorgang (nicht zufällig) Gendrift →zufälliger Vorgang O Gründer- population O Veränderung des Genpools einer Population durch z. B. Naturkatastrophe massive Reduktion der Individuenzahl und damit der genetische Variabilität, es verbleiben u.U. Allele im Genpool, die bis dato eher selten anzutreffen waren (=Flaschenhalseffekt) o Neubesiedelung von gebieten durch kleine Anzahl von Individuen, die es zufällig in ein dorthin ,,verschlagen" hat genetischer Variabilität der Gründerpopulation begrenzt (=Gründereffekt) Allopatrische Artbildung durch geographische Isolation die Veränderung der Allelhäufigkeit (= Allelfrequenz) in kleinen Populationen aufgrund von Zufallsereignissen bei der Vermehrung der Allele Zeitpunkt 1 Zeitpunkt 2 Population A OC Ausgangspopulation. mit 6 Individuen Genfluss OC O 2 Population B Zeitpunkt 3 Zeitpunkt 4 Mutation A Genfluss aufgrund unvollständiger räumlicher Trennung 1 Modell der Artbildung durch räumliche Isolation I O O Zeitpunkt 5 O Evolutionsfaktoren 5 Mutation A 6 Zeitpunkt 6 kein Genfluss durch vollständige räumliche Barriere Zeitpunkt 7 1.Die Individuen der Ausgangspopulation sind genetisch variabel und bilden eine Fortpflanzungsgemeinschaft. Es findet Genfluss innerhalb der Population statt. 7 Evolution wird ermöglicht durch versch. Faktoren: Wegfall der räumlichen Barriere O 7 heute Zeit Art A O O Po Art B getrennte Entwicklung der Populationen A und B durch Mutation, Rekombination und Selektion reproduktive Isolation. O 0 2.Die Ausganspopulation wird durch eine räumliche Barriere in die beiden Populationen A und B mit jeweils eigenem Genpool getrennt. Dieser Vorgang wird Separation genannt. Die räumliche Barriere kann z.B.: durch vorrückende Gletscher und Gebirgsbildung entstehen. Solang sie unvollständig ist, findet zwischen den beiden Populationen noch Genfluss statt 3&4 In jeder der beiden Populationen A und B können im Laufe der Zeit durch Mutation und Rekombination genetisch verschiedene Individuen entstehen. Solange zwischen den beiden Populationen noch Genfluss erfolgt, können mutierte Gene von einer Zeitpopulation in die andere gelangen. In den Populationen A und B gibt es schließlich sowohl Individuen mit verschiedenen als auch mit gleichen genetisch bedingten Merkmalen 5&6 Die räumliche Trennung ist vollständig. Dazu braucht die geofrafische Entfernung nich groß zu sein. Es findet kein Genfluss zwischen den Populationen A und B mehr statt, Individuen mit gleichen genetisch bedingten Merkmalen haben in den beiden Populationen einen unterschiedlichen Fortpflanzungserfolg. Die liegt darin begründet, dass zum Teil verschiedene Umweltfaktoren auf die Individuen einwirken und die Individuen an die Umweltfaktoren unterschiedliche angepasst sind. Es breiten sich in den beiden Populationen Merkmale aus, welche die reproduktive Fitness der Individuen der Population erhöhen 7.Die räumliche Trennung wird geringer, bis sie nicht mehr besteht, z.B.: weil in einer Wärmeperiode einer Eiszeit Gletscher schmelzen, Sind die genetischen Unterschiede zwischen den beiden Populationen so groß, dass sich deren Individuen nicht mehr fruchtbar miteinander fortpflanzen können, handelt es sich um zwei unterschiedliche Arten. Die zwei Arten sind voneinander reproduktiv isoliert 8. Die räumliche Barriere ist nicht mehr vorhanden. Art A und Art B bilden verschiedene Populationen. Zwischen den Populationen gibt es keinen Genfluss, weil die Arten reproduktiv voneinander isoliert sind. Dies ist auch dann der Fall, wenn sich die Verbreitungsgebiete der beiden Arten überlappen . Mutation & Rekombination → zufällige Ereignisse Selektion →→gerichteter Vorgang (nicht zufällig!) versch. Faktoren (abiotische & biotische Umweltfaktoren) tragen dazu bei, dass Individuen mit bestimmten, vorteilhaften Merkmalen einer Population fitter sind (→ Darwin spricht in dem Zusammenhang vom Survival of the fittest im struggle for life) als andere der Population, d.h. ihre Fortpflanzungsrate (sex. Fortpflanzung!) ist höher . ● über Generationen hinweg wird sich die Genfrequenz im Genpool der Population verändern hin zu Merkmalen, die einen Selektionsvorteil bieten (Voraussetzung: Umweltbedingungen verändern sich nicht wesentlich) Selektion kann sich in 3 Formen auswirken auf die Population: stabilisierend, transformierend (gerichtet) oder disruptiv (Extreme setzen sich durch) AUFGABEN AB LAMARCK- DARWIN Aufgabe 3 - Erläutere, wie Lamarck einerseits und Darwin andererseits die Evolution des Giraffenhalses beschrieben hätten Lamarck Inneres Bedürfnis Nahrung aufzunehmen → Blätter der Bäume auf gewisser Höher Mangelware → inneres Bedürfnis an höhergelegene Blätter ranzukommen → strecken ihren Hals/ Hals wird deutlich häufiger genutzt → Verlängerung des Halses (= Vervollkommnung)→→ Vererbung der Merkmals ,,längere Hals" in Folgegeneration verlängert sich der Hals noch mal wird wieder vererbt Darwin Individuen der Giraffenpopulation unterscheiden sich in ihren Merkmalen (Variabilität) → mehr Nachkommen werden produziert als für die Erhaltung der Population notwendig Konkurrenz um Blätter an Bäumen → Individuen mit etwas längerem Hals können auf mehr Nahrung zu greifen, da sie auch an höher zene Blätter kommen --> gelegene Blätter Selektionsvorteil: etwas längerer Hals ist vorteilha vorteilhaftes Merkmal bessere Versorgung mit Nahrung sorgt für höhere Fortpflanzungsquote → genetische Info für etwas längeren Hals wird häufiger vererbt in Folgegeneration Erläutere wie Lamarck/ Darwin die Artenvielfalt erklärt hätten Lamarck: das unendliche Wesen hat die Arten erschaffen durch Urzeugung Darwin: In Populationen hoher Variabilität die als Grundlage für die Entstehung von unterschiedlichen Arten dient, Selektion wirkt auf die Individuen ein und fördert so vorteilhafte Merkmale Argumente gegen die Theorie der Veränderlichkeit der Arten nach Lamarck: Arten stammen voneinander ab (→→ Beleg: Merkmalsvergleiche, Verhaltensvergleich, Knochenbau, DNA-Vergleich, Kreuzungversuche, Fossilien) Neodarwinismus (1892) Erweiterung Darwins Theorie Ernst A. Weismann ergänzte Darwins Theorie: Nur Veränderungen, die in den Keimzellen stattfinden, führen zu Variabilität und damit auf lange Sicht zu Evolution Grundlage für Veränderungen in den Keimzellen stellen die zufällig ablaufenden Prozess Mutation (→→ hier entscheidend die Kategorie Genmutationen) und Rekombination (Neukombination von genetischem Material bei sexueller Fortpflanzung, Crossing-over während der Meiose und zufällige Auswahl der Keimzellen Erworbene Merkmale sind nicht in genetischer Information festgeschrieben und damit nicht vererbbar → Der Weg vom Gen zum Phän ist eine Einbahnstraße! Die synthetische Evolutionstheorie Im Laufe des 20. Jahrhunderts wurde weitere wichtige Erkenntnisse aus der Populationsgenetik eingearbeitet. Daraus entwickelte sich die heute gültige Synthetischen Evolutionstheorie. Diese besagt, dass alle evolutiven Veränderungen auf Veränderungen von Genfrequenzen im Genpool von Populationen (= Gemeinschaft von Individuen einer Art innerhalb eines geographisch abgegrenzten Raumes) beruhen. Man bezeichnet alle Prozesse, die die Genfrequenz im Genpool einer Population verändern oder die zur Neukombination von Genen führen, als Evolutionsfaktoren. Dazu zählen Rekombination und Mutationen, natürliche Selektion und die sog. Gendrift. Evolutionsfaktoren sind ursächlich für alle evolutiven Veränderungen bis hin zur Entstehung neuer Arten. Das Konzept der Biodiversität I. DAS KONZEPT DER BIODIVERSITÄT Die biologische Vielfalt wird als Biodiversität bezeichnet. Es umfasst 3 Ebenen: Vielfalt innerhalb einer Art = Variabilität Vielfalt der Arten Vielfalt der Ökosysteme alle drei Ebenen sind voneinander abhängig und beeinflussen sich gegenseitig →die Biodiversität unterliegt einem ständigen Wandel und kommt durch Evolution zustande