Evolution

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vorteilhaft ist, können sich die Individuen besser an die Umweltbedingungen anpassen als ihre Artgenossen (besitzen einen Selektionsvorteil) gibt aber auch nachteilige Mutationen, die sich nicht durchsetzen ·Entstehung neuer Allele Rekombination ·erzeugt genetische Vielfalt findet nur bei Lebewesen statt, die sich geschlechtlich Fortpflanzen können · Gehe der Eltern werden neu gemischt"; Neukombination der vorhandenen Erbanlage ·es entstehen neve Genotypen (neue genetische Ausstattung eines Lebewesens), wobei auch neue Phänotypen entstehen können es wird in zwei Möglichkeiten unterschieden: 1. Interchromosomale Rekombination: -zufällige verteilung väterlicher und mütterlicher Chromosomen während der Prophase I dev Meiose 2. Intrachromosomale Rekombination: -Crossing-over dev homologen chromosomen in der Mejose ·führt nicht zur Bildung hever Allele ; führt zu Allel neukombinationen & Gendrift = zufälliger ungerichteter Faktor · zufällige Veränderungen der Allel frequenzen einer Population spielt besonders in kleinen Populationen eine Rolle Bsp.: ein einziger Trager eines bestimmten Allels stirbt ganz ohne Nachkommen; die folge, die davaus resultiert ist, dass sich der Genpool deutlich ändert Flaschenhalseffekt: -Größe einer bestimmten Population sinkt drastisch; neue Population wird aus den Überlebenden aufgebaut - für die plötzliche Verkleinerung der Population sind Katastrophen, wie bspw. Überschwemm- ungen oder Vulkanasbrüche verantwortlich (auch wir Menschen können es beeinflussen) - Gendrift führt zu einer Verarmung" der genetischen Vaviabilität - -> kann bestimmte Proble- me zur Folge haben Gründeveffekt: -Ausgangspopulation sich dadurch, wenn bspw. wenige Individuen einer Population einen neuen Lebensraum besiedeln -es wird also eine neue Population gegründet Bsp.: ein Sturm weht einige Vögel einer Art auf eine andere Insel; Menschen bringen Tiere an neue orte; Meeresströmungen lassen Tieve neue Lebensräume besiedeln in der neuen "kleineren Gründerpopulation ist nur noch ein geringer Teil der Allele, welche das 11 sind, sind zufällig · Allelhäufigkeit: Ausgangspopulation (P1) * Gründerpopulation (P2) · Isolation zwischen P1 und P2, durch eine Separation (räumliche Trennung) • neve Arten können entstehen ->allopatrische Artbildung - AP C GP Selektion -Auslese von Individuen einer Art Evolutions faktoren Mutation, Rekombination und Gendrift sind Zufallsfaktoren-> bilden das Rohmaterial an dem die Selektion ansetzt ·prüft welches Individuum in einer gegebenen Umwelt mehr oder weniger angepasst ist und sich so besser fortpflanzen kann (,,survival of the fittest") ·begünstigt sind diejenigen Individuen, die die großeve reproduktive Fitness haben →> Fähigkeit mehr Nachkommen zu zeugen · wird als statistische Größe aufgefasst, die zu gerichteten Änderungen der Genhäufigkeiten eines Genpools führen Ursachen unterschiedlicher Fitness sind: unterschiedliche Lebenserwartung unterschiedliche Fortpflanzungsrate unterschiedliche Fähigkeit, einen Geschlechts partner zu finden unterschiedliche Generationsdauer Selektionsfaktoren -Umwelt beeinflusst und verändert den Genpool von Populationen durch verschiedene Faktoren man unterscheidet zwischen zwei Arten von Selektionsfaktoren: 1. Abiotische selektionsfaktoren: · Temperatur Gifte .Wind 2. Biotische Selektionsfaktoren: Fressfeinde und Beute (Tarnung) ·Parasiten (interspezifisch) · Konkurrenten (intraspezifisch) Sexuelle Selektion ·führt zu deutlichen Unterschieden zwischen weibchen und Männchen einer Art (Sexvaldi- morphismus · Spezialfall der intraspezifischen Konkurrenz wirkt auf Merkmale, die den Erfolg der Fortpflanzung bestimmen eigentlich nachteilige Merkmalausprägungen, die mit der natürlichen Selektion nicht zu erklären wären, lassen sich mit dieser erklaven (Handycap) Intersexvelle Selektion: -Selektion durch Partnerwahl zwischen unterschiedlichen Geschlechtern Bsp.: männlicher Pfau und dessen Federkleid, schützt ihn nicht vor Räubern, allerdings kann damit das Weibchen beeindruckt werden Intrasexuelle Selektion: -innerhalb eines Geschlechts - wenn Männchen untereinander bspw. um das weibchen konkurrieven, sind bestimmte Körpermerkmale und Verhaltensweisen von Vorteil Bsp.: Mähne vom Löwen als Schutz vor Verletzungen; Geweih vom Hirsch als Kampfmittel Selektions for men Transformierende oder richtende Selektion: -einseitiger Selektionsdruck führt zur Veränderungen des Genpools in Richtung besserer An- gepasstheit an die Umweltbedingungen (innerhalb einer Population) -tritt häufig dann auf, wenn sich die Umwelt ändert, wenn Teil populationen in neue Lebens- räume mit anderen Umweltbedingungen abwandern Bsp. Industriemelanismus beim Birkenspanner: Selektionsdruck in Richtung dunklerer Exem- plave aufgrund von durch Luftverschmutzung bedingtev anhaltender Dunkelfärbung der als Ruheplätze dienenden Birkenstämme Stabilisierende Selektion: -bei einer gut angepassten Population an den Lebensraum, kommt es dazu, dass Extrem- formen aufgrund ständiger Bevorzugung des Mittelwertes eliminiert werden -Variationsbreite nimmt ab -genetische Vaviabilität der Population wird verringert, ohne die Häufigkeit des durchschnitt- lichen Merkmals zu ändern Bsp. Das menschliche Geburtsgewicht; Neugeborene die nicht den Durchschnittswert bei ihrer Ge- burt weisen eine höhe Sterblichkeit auf; Durchschnittswert wird stabilisiert Disruptive oder aufspaltende Selektion: - wenn Teile der Population verschiedenen Bedingungen ausgesetzt, so entwickeln sich diese verschieden -Population zerfällt in Teil populationen -gegen Individuen mit dem durchschnittlichen Merkmal -Phänotypen mit extremen Merkmalausprägungen besitzen einen Selektionsvorteil Bsp.: afrikanische Finken; Finken mit großem Schnabel fressen bevorzugt harte Samen, klein- schnäblige hingegen weiche Samen; Selektion richtet sich gegen mittelgroße Schnäbel, mit denen weder weiche noch harte Samen geöffnet werden können wird höher und schmaler verschiebt sich in eine Richtung 2 Gipfel bilden sich Artbegriffe Biologischer Artbegriff: Individuen gehören dann zu einer Art, wenn diese durch gemeinsame Abstammung miteinander verbunden sind und bei sexveller Fortpflanzung fruchtbare Nach- kommen miteinander zeugen können; zwischen verschiedenen Arten gibt es Fortpflanzungs- barrieren Morphologischer Art begriff: Unter einer Art werden alle Lebewesen zusammengefasst, die untereinander und mit ihren Nachkommen in den wesentlichen Merkmalen übereinstimmen. -bringt manchmal Schwierigkeiten mit sich (Sexualdimorphismus) Reproduktive Isolation wesentliche Schritt zur Artneubildung ist dann erreicht, wenn sich Individuen zweier Popula- tionen nicht mehr fortpflanzen können ·man unterscheidet in zwei Formen, je nachdem zu welchem Zeitpunkt reproduktive Isolation auftritt 1. Präzygotische Barrieren: (vor der Befruchtung) -Isolation hat den Punkt erreicht, dass es zu keiner Paarung kommt -verhindern, dass sich verschiedene Arten oder Populationen miteinander kreuzen Habitatisolation / zeitliche Isolation : -wenn nah verwandte Arten unterschiedliche Paarungszeiten haben Bsp. Roter und Schwarzer Holunder blühen zeitversetzt; tag-, bzw. nachtaktive Enten Verhaltensisolation: -Artspezifische Verhaltensweisen wie Balzrituale, Balzgesänge, optische Signale und Sexual- lockstoffe können sich soweit unterscheiden, dass eine reproduktive Isolation vorliegt Bsp.: Fitis und zilpzalp unterscheiden sich in ihren Balzgesängen; Froschrufe Mechanische Isolation: -unterschiedliche Form und Größe der Fortpflanzungsorgane (Kopulationsorgane), sodass eine Paarung nicht stattfinden kann Bsp.: Paarung zwischen Zwergpintscher und Deutscher Dogge, Bestäubung von Nelken nur durch Schmetterlinge Gametische Isolation: - männliche Gameten können nicht zu einer Zygote verschmelzen -sind nicht chemisch kompatibel ; passen nicht zusammen Bsp.: Seeigel; Spermium bindet sich spezifisch an einer artgleichen Eizelle Geografische Isolation -geografische Barriere sorgt für die Auftrennung einer Population in mindestens zwei Popu- lationen -Bildung neuer Arten durch allopatrische Artbildung 2. Postzygotische Barrieven: -wenn es zu einer Befruchtung gekommen ist, wirken postzygotische Isolations mechanismen, die eine daverhafte Vermischung beider Arten verhindert -Nachkommen sind entweder nicht lebensfahig, steril oder benachteiligt Hybridsterblichkeit: -Mischlinge oder Hybride sterben kurz nach der Geburt ab (letal) Bsp.: Rot- und Gelbbauchfinken Hybridsterilität. -Nachkommen entstehen zwar, diese sind jedoch stevil Bsp. Maultier, Lieger, Schiege Hybrid zusammenbruch: -fertile Nachkommen können weniger Nachkommen bilden Bsp verschiedene Baumwollarten Allopatrische Artbildung ·Entstehung never Arten, aus einer Ursprungsart, durch geografische Isolation (Separation) · mindestens zwei Teilpopulationen mussen räumlich voneinander getrennt werden, was zur Auftrennung des Genpools führt Gendrift: -Gründerindividuen tragen nur eine zufällige Auswahl des Genpools dev Stammpopulation in sich Mutation und Rekombination: -zufällige, davevhafte Veränderungen der Gene, wodurch neve Allele entstehen, welche für konkrete Merkmalausprägungen zuständig sind Bsp.: führt zu einer hellen Fellfarbe beim Fuchs, dieser ist besser an seinen Lebensraum im Schnee angepasst, wenn die Mutation weiter vererbt wird, besitzen diese auch den Vor- teil. In anderen Teilpopulationen tritt die Mutation nicht auf, der Genpool unterschei- det sich bereits Selektion: -die Umweltbedingungen, abiotische und biotische Selektionsfaktoren, unterscheiden sich im isolierten Areal zu dem im Ausgangsareal -besser angepasste Individuen können sich einfacher vermehren (die Gehe) · wenn der Genfluss zwischen den beiden Gebieten für lange Zeit unterbrochen ist, häufen sich genetische Unterschiede an · zuerst werden lokale Untevarten gebildet • weitere Trennung kann dann durch reproduktive Isolation zur Artenneubildung führen geschieht die reproduktive Isolation, ohne Veränderung des Phanotyps beider Arten, ent- stehen Zwillingsarten geografische Barriere Ausgangs- population S Separation Teilpopulation Mutation, Rekombinationist 好效 Selektion, Unterart A BE Gen Fluss moglich $$ Teil population Unterart B B Art A kein Genfluss möglich reproduktive Isolation & $6 Art B Formen geografischer Isolation: • Klimatische veranderungen (können ein zu- sammenhängendes Siedlungsgebiet einer Avt in Teilgebiete trennen Große Entfernungen (zwischen den Rand- gebieten eines zusammenhängenden ver- breitungsgebiet schränken den Genfluss ein •Tektonische Veränderungen (z. B. Kontinen- taldrift) Sympatrische Arthilolung ·Bildung neuer Arten ohne geografische Isolation, entsteht im selben Verbreitungsgebiet ·neve Art entsteht aus einer Ursprungsart, wobei beide Arten im selben Verbreitungsgebiet vor- kommen ·es kann zwischen zwei Möglichkeiten unterschieden werden 1. Polyploidisierung · Gene einer Art verändern sich so stark, dass sich diese nicht mehr mit der ursprüng- lichen Art fortpflanzen kann ·es herrscht kein Genfluss mehr zwischen der ursprünglichen und der neugebildeten Art · unmittelbare reproduktive Isolation · Gene verändern sich zufällig / sie mutieren ·kann dazu kommen, wenn sich der Chromosomen satz vervielfacht 2. Isolierung ihrer Verhaltens- und Lebensweise • neve Art kann sich trotz möglichen Genfluss bilden andern zum Beispiel ihve Nahrung, wodurch sich im Laufe der Zeit, sich die abgespaltene Gruppe unterschiedlich zur ursprünglichen Art entwickelt, so entsteht eine neue Art durch starken Selektionsdruck, ethologische Isolation, Entziehung innerartlicher konku- rrenz durch die Isolation von den übrigen Artgenossen entwickelt sich dann im Laufe der Zeit eine neue Art Population dev Art A Mutation führt zur reproduktiven Isolation ထိုင် - Population der Art B Adaptive Radiation aus einer Stammart enstehen mehrere Untevarten durch evolutionäre Entwicklung Auffächevrung einer Artengruppe /Stammarlen in viele neue Arten, die unterschiedliche ökologische Nischen besetzen lauft in einzelnen Phasen ab Gründung der Stammpopulation: stammart besiedelt neuen Lebensraum (Gründerindividuen) Art ist weniger spezialisiert und nutzt dadurch verschiedene Nahrungsquellen und andere Re- ssourcen •wenn im neven Biotop wenig Fressfeinde, reichlich Nahrung und kaum Konkurrenz auftritt kann sich die Population schnell vermehren und verbreiten Intraspezifische Konkurrenz und Einnischung: gibt es immer mehr Individuen einer Art fangen diese an um Nahrung und dem Lebens- raum zu konkurrieren (Intraspezifische Konkurrenz) · Selektionsdruck wirkt auf die Individuen, mussen sich so besser an bestimmte Umweltbe- dingungen anpassen und Ressourcen besser ausnutzen • Individuen spezialisieren sich so auf einen bestimmten Lebensraum oder Nahrung · eine andere ökologische Nische wird besetzt, wodurch sie einen Selektionsvorteil haben Separation und reproduktive Isolation: ·stärkeve Anpassung an die herrschenden Umweltbedingungen, unterscheiden sich deutlicher voneinander außerdem sind sie geografisch voneinander isoliert ·es bilden sich im Laufe der Evolution verschiedene Teil populationen aus der ursprünglichen Stammart->diese Entwicklung wird als Separation bezeichnet Gründe für die Entwicklung konnen folgende sein: 1. Mutation 2. Rekombination 3 Gendrift 4.Selektionsfaktoren verschiedene Avten, mit den selben Vorfahren, können sich nicht mehr fortpflanzen oder haben unfruchtbave Nachkommen (reproduktive Isolation) unterscheiden sich genetisch und morphologisch voneinander ->neve Art ist entstanden · Teil populationen stehen nicht mehr in Konkurrenz und besetzen unterschiedliche ökologische Nischen →> können somit zusammenleben in koexistenz besetzen zwei Arten dieselbe ökologische Nische, dann stehen diese in direkter konku- rrenz zueinander (Konkurrenzausschlussprinzip) · eine Art würde sich weiter anpassen und eine neue ökologische Nische suchen (Konkurrenz- vermeidung) durchläuft eine Art häufiger die adaptive Radiation, bilden sich dementsprechend mehrere verschiedene Arten aus der anfänglichen Gründerart · jede neu entstandene Art besetzt ihre eigene ökologische Nische (eigene Ansprüche an biotischen und abiotischen Umweltfaktoren) Koevolution evolutionäver Prozess ·gemeinsame Veränderung von Lebewesen über viele Generationen · Lebewesen beeinflussen die Entwicklung andever Lebewesen, mit denen sie in Kontakt stehen-Selektionsdruck wird auf beide Arten ausgeübt (Anpassungs druck) 11 -> koevolutionäres Wettrüsten Arten passen sich nicht aktiv an 1. Symbiose (Mutualismus) -beide Partner ziehen einen Vorteil aus der Beziehung zueinander -durch Koevolution haben sich beide Partner immer weiter wechselseitig zum gegenseitigen vorteil beeinflusst Bsp.: Sternorchidee und Nachtfalter 2. Räuber-Beute - Beziehung -antagonistische Beziehung; Interaktion ist für die einen vom Vorteil und für die an- deven vom Nachteil Bsp.: Gelbbauchmolch und Sumpfbandnatter; Anpassung von Gift und Giftverträglichkeit